序文
ミリ波とは波長1～10mmの電波のことで、私たちの電磁波の空気中の伝播速度はc=3x10^8 m/sなので、ミリ波の周波数は30～300GHzと計算されます。
動作モードの違いにより「パルス型」と「連続波」の2種類に分けられ、パルス型ミリ波レーダーの基本原理はレーザーレーダーと同様で、どちらもTOF方式を採用しています。連続波のタイプは、CW 一定周波数連続波、FSK 周波数シフトキーイング連続波、および FMCW 周波数変調連続波に分類できます。CWは速度測定に使用され、FSKは単一の目標の距離と速度を検出でき、FMCWは複数の目標の距離と速度を検出できるため、FMCWは車両支援運転に広く使用できます。
ここでは主にFMCW周波数変調連続波レーダを取り上げ、その距離測定、速度測定、角度測定の原理を説明します。
基本的
チャープ信号
以下の図に示すように、信号周波数が時間とともに直線的に増加する正弦波を指します。
これを周波数-時間図に変更すると、傾き S の直線であることがわかります。初期瞬間 fc=77GHz、Tc 40μs の時間で 4GHz の帯域幅に広がり、B と S はシステム性能を定義する重要なパラメータです。
FM 連続波ミリ波レーダーの動作プロセスを簡単に見てみましょう。まず、シンセサイザーがチャープ信号を生成し、それを TX アンテナを通じて送信し、同時にデータをミキサーに送信します。物体の反射に遭遇した後、RX アンテナを通じて受信し、ミキサーで中間周波信号を生成します。
ミキサーは次のように動作します。
① シンセサイザーがチャープ信号を生成します
。 ② TX アンテナが送信します
。 ③ RX アンテナが反射されたチャープ パルスを受信します。
④ ミキサーが TX 信号と RX 信号を混合して、中間周波数 IF (中間周波数) 信号を生成します。
2 つの入力正弦波の場合、出力正弦波の角速度、つまり周波数は 2 つの入力信号の差であり、位相も 2 つの入力信号の差です。
IF中間周波信号と単一ターゲット測距計算
上の図では、TX は送信信号、RX は受信信号です。両者の間には時間遅れ τ があります。
ミキサーの機能が導入されたことは以前に述べました。ミキサーによって生成された IF 信号は、周波数と位相に関して 2 つの入力信号から直接減算されるため、以下の ft ダイアグラムで表すことができます。一定周波数の直線。
遅延時間 τ は、物体からレーダー、物体までの往復時間であり、次のように表すことができます。
