FMCW雷達框圖及原理介紹

1 FMCW雷達基本架構

調頻連續波雷達的基本框圖如圖 1所示，架構中主要包括上位機顯示與控制界面、信号處理機、收發支路以及天線四個部分。

1. 上位機顯示與控制界面主要功能：
              

   a) 顯示雷達檢測到的目标資訊（主要包括：距離、相對速度、角度、信号強度等資訊）；

   b) 用于控制雷達工作模式、旋轉速度（如果有伺服系統）。

2. 信号處理機主要由FPGA/DSP組成，主要功能：
              

   a) 用于控制整個雷達系統工作模式、狀态；

   b) 實作對内、外高速接口；

   c) 實作資料處理、資訊存儲等；

3. 收發支路主要由DDS、濾波器、混頻、功分、放大器、本振、晶振、ADC等組成，主要功能：
              

   a) 産生信号；

   b) 倍頻、放大、變頻；

   c) 信号采集；

4. 天線主要由兩個收發天線組成，主要功能是用于發射與接收電磁波信号。
              

2 FMCW原理介紹

連續波體制雷達一般采用三角波調制或鋸齒波調制。以三角波調頻連續波為例來簡單介紹雷達的測距/測速原理。如圖 2所示，藍色為發射信号頻率，黃色為接收信号頻率，掃頻周期為T，掃頻帶寬為B，發射信号經過目标發射，回波信号會有延時，在三角形的頻率變化中，可以在上升沿和下降沿兩者上進行距離測量。

當沒有多普勒頻率（就是雷達與目标之間沒有相對運動）耦合在差拍信号中時，等式

成立；但是，一旦目标運動起來，由于差拍信号中摻雜了

，是以

，且能得到

那麼，從圖中就可以得知，與距離相關的差拍頻率表示為：

，與速度相關的多普勒頻率表示為：

.最後根據距離公式

，速度為

其中fb為被探測物體靜止時的頻差，fd是被探測物體移動時的多普勒頻移。

是已知的。