毫米波雷達基礎理論

指工作在毫米波頻段的雷達系統（毫米波 mmWave ）。為長度在1〜10毫米的電磁波，對應的頻率範圍為30〜300GH。主要採用短波長電磁波的特殊雷達技術。雷達發射的電磁波信號接觸到物體阻擋而會發生反射，通過捕捉反射的信號，雷達系統可以計算出物體的距離，速度和角度資訊。毫米波雷達的優勢 : 天線尺寸小、高精準度。

在雷達系統中，基本概念是指電磁信號發射過程中遇到物體阻擋反射的原理。FMCW雷達的核心是一種稱為線性調頻脈衝的信號。目前汽車上所使用的毫米波雷達信號，都是採用FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave , 線性調頻信號) 技術。

什麼是 線性調頻信號 FMCW 訊號呢?

線性調頻信號是頻率隨時間以線性方式增加的正弦波。

 

77~81G 有 4G的頻寬變化範圍，與時間座標，呈現出一條 S(調頻斜率數值)。

S= 4G/40us = 100MHz/us , 每微秒頻率增加100MHz 的調頻信號

 

雷達發射電磁波信號接觸到物體反射，透過接收天線捕捉反射的信號，來進行物體端探測。如下是 FMCW 雷達射頻系統框圖 : 

• 合成器 : 主要產生雷達 FMCW 調頻信號來源
• TX天線 : 雷達射頻發射端天線
• RX天線 : 用來捕捉反射電磁波的接收天線
• 混頻器 : 將發射的信號與接收到的信號，進行混頻合併，產生中頻(IF)信號

 

 

TX天線將該線性調頻脈衝發射出去。 當遇到物體時，該線性調頻脈衝會反射回來。 RX天線接收反射的線性調頻脈衝。 RX信號和TX信號混合在一起。 最終生成的信號稱為IF中頻信號。

 

混頻器的特性 :

特性1： 輸出的瞬時頻率等於兩個輸入正弦波的瞬時頻率的差值。隨時間發生變化，任

一時刻輸出頻率也將等於該時刻的輸入頻率差值。

性質2：       輸出正弦波的起始相位等於兩個輸入正弦波的起始相位差值。

TX 與 RX 為混波器輸入，IF 為混波器輸出。

 

 

當量測範圍內有多的物體時，同時也會得到多個中頻信號。

 

取得 IF 中頻訊號後，利用高速 ADC 轉換，將類比信號轉換為數位資訊，透過傅立葉轉換 ( FFT )，把時域轉換成頻域，就能得到此空間各個物體的相對距離關係。