毫米波雷达技术:(一)FMCW波和两个论文常用专有名词
FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave):(线性)调频连续波
一般来说,调频信号是在发射前就已经在 T c T_c Tc 时间段内调频好的。
即调频连续波。它是一种在高精度雷达测距中使用的技术,其基本原理为发射波为高频连续波,其频率随时间按照特定规律(如三角波)变化。接收的回波频率与发射的频率变化规律相同,只是存在一个微小的时间差,利用这个时间差可以计算出目标距离。
FMCW Radar 发射的每个“chirp”信号通常都是线性调频脉冲,其起始频率为 f c f_c fc ,带宽为 B B B ,持续时间为 T c T_c Tc 。 该“chirp”信号的频率会从 f c f_c fc 线性增加到 f e n d f_{end} fend ,并且 f e n d = f c + B f_{end}=f_c+B fend=fc+B ,这个过程的持续时间即为 T c T_c Tc 。
-
FMCW 信号的时域波形为:

-
一个 c h i r p chirp chirp 的频域图形为:

发射信号在
T
c
T_c
Tc 时间段内的频率,可由下方公式表示:
f
T
X
(
t
)
=
f
c
+
K
⋅
t
f_{T_X}(t) = f_c + K·t
fTX(t)=fc+K⋅t
其中
f
c
f_c
fc 是初始频率,
t
t
t 是时间,
K
K
K 是频率变化率,可由带宽和信号持续时间计算得出:
K
=
B
T
c
K=\frac{B}{T_c}
K=TcB
根据“正弦波的角频率是其相位的导数”,可以推出其时域表达式为:
f
(
t
)
=
f
c
+
K
⋅
t
→
w
(
t
)
=
2
π
f
c
+
2
π
K
⋅
t
→
θ
(
t
)
=
2
π
f
c
t
+
π
K
⋅
t
2
+
φ
0
→
S
T
x
(
t
)
=
e
j
θ
(
t
)
→
S
T
x
(
t
)
=
e
j
(
2
π
f
c
t
+
π
K
⋅
t
2
+
φ
0
)
→
S
T
x
(
t
)
=
e
x
p
[
j
(
2
π
f
c
t
+
π
K
⋅
t
2
+
φ
0
)
]
\begin{align*} &f(t)=f_c+K·t~→~w(t)=2πf_c+2πK·t\\ &→\theta(t)=2πf_ct+πK·t^2+φ_0\\ &→S_{T_x}(t)=e^{j\theta(t)}\\ &→S_{T_x}(t)=e^{j(2πf_ct+πK·t^2+φ_0)}\\ &→S_{T_x}(t)=exp[j(2πf_ct+πK·t^2+φ_0)] \end{align*}
f(t)=fc+K⋅t → w(t)=2πfc+2πK⋅t→θ(t)=2πfct+πK⋅t2+φ0→STx(t)=ejθ(t)→STx(t)=ej(2πfct+πK⋅t2+φ0)→STx(t)=exp[j(2πfct+πK⋅t2+φ0)]
当初相
φ
0
φ_0
φ0 为零时,发射信号的时域表达式可简写为:
S
T
x
(
t
)
=
e
x
p
[
j
(
2
π
f
c
t
+
π
K
⋅
t
2
)
]
S_{T_x}(t)=exp[j(2πf_ct+πK·t^2)]
STx(t)=exp[j(2πfct+πK⋅t2)]
CTOS(Commercial-Off-The-Shelf):商用现货
RF (Radio Frequency):射频
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