一个示例说明FMCW雷达信号设计的基本原则
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kevin998发帖:2
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发表于:2015-12-15 15:43
楼主
FMCW的最简单的模式是发送线性调频信号,利用回波延迟信号频率的差异计算出延迟时间得到距离。
DOPPLER原理是利用相对速度引起的频率移动计算出相对速度。
从老大信号接收的视角看,都是针对频率差的处理。
DOPPLER雷达发射信号不带有明确引起距离变化的因素,由此引起的测速误差可以忽略。
FMCW雷达则往往无法区分频率的差异的原因到底是哪个或各占多大比例。此时寻求绝对精确测距就无意义了,工程上就是进行信号设计,让DOPPLER对测距的影响变得可以忽略不计。
示例参数:射频中心频率:10G,相对运动速度:10m/s,则DOPPLER频偏为300Hz
要求测距精度1m,则要求在最大相对速度条件下频偏造成的误差小于0.5m,如果最大相对速度要求不大于30m/s(108km/h),则最大频偏900Hz。(用1000Hz计算吧)
那么测距精度1m对应的频偏应当不小于2000Hz
雷达距离差1m对应的时间差为多少:约7个毫微秒
也就是,发射的FMCW信号要求在7个毫微秒内变化2000Hz,频率变化率应当为3e11 Hz/s,每秒变化300GHz
哈哈可能吗?!--可能,但是距离要受限制:
看看我们要测量距离的范围有多大:3m,30m,300m,还是3km?
3m:对应信号带宽要求3KHz;30m-30KHz,300m-300KHz,3km-3MHz
合理吗?!--不合理,3米范围精度就差到1m!
如果只将测距精度要求提高到0.01m,则信号带宽要求变为:3m:300KHz;30m-3MHz,300m-30MHz,3km-300MHz
如果再将中心频率降到1G,则信号带宽要求变为:3m:30KHz;30m-300KHz,300m-3MHz,3km-30MHz
其中我们看到一个不变的参数:测量精度不变的情况下,测量距离与信号相对带宽成正比,比值不变
信号相对带宽比与测距精度要求成反比
FMCW雷达的理论成立距离由调频重复周期T决定
还有一些有趣的比例关系就不多说了,具体的可以查一下雷达手册

 
       
     
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