FMCW雷达框图及原理介绍

1     FMCW雷达基本框架

       调频连续波雷达的基本框图如图 1所示，框架中主要包括上位机显示与控制界面、信号处理机、收发支路以及天线四个部分。

1)       上位机显示与控制界面主要功能：

    a)       显示雷达检测到的目标信息（主要包括：距离、相对速度、角度、信号强度等信息）；

    b)       用于控制雷达工作模式、旋转速度（如果有伺服系统）。

2)       信号处理机主要由FPGA/DSP组成，主要功能：

    a)       用于控制整个雷达系统工作模式、状态；

    b)       实现对内、外高速接口；

    c)       实现数据处理、信息存储等；

3)       收发支路主要由DDS、滤波器、混频、功分、放大器、本振、晶振、ADC等组成，主要功能：

    a)       产生信号；

    b)       倍频、放大、变频；

    c)       信号采集；

4)       天线主要由两个收发天线组成，主要功能是用于发射与接收电磁波信号。

2      FMCW原理介绍

        连续波体制雷达一般采用三角波调制或锯齿波调制。

        以三角波调频连续波为例来简单介绍雷达的测距/测速原理。如图 2所示，蓝色为发射信号频率，黄色为接收信号频率，扫频周期为T，扫频带宽为B，发射信号经过目标发射，回波信号会有延时，在三角形的频率变化中，可以在上升沿和下降沿两者上进行距离测量。

                                              

图2 连续波雷达原理框图

        当没有多普勒频率（就是雷达与目标之间没有相对运动）耦合在差拍信号中时，等式 成立；但是，一旦目标运动起来，由于差拍信号中掺杂了 ，所以 ，且能得到 。

        那么，从图中就可以得知，与距离相关的差拍频率表示为： ，与速度相关的多普勒频率表示为： 。

        最后根据距离公式 ，速度为 。（其中 和 是测量出来的， 是已知的）。