当前位置:首页 > 射频常识 > 正文内容

线性调频连续波雷达基本测距测速原理

tiankai3694年前 (2022-02-17)射频常识3298

1.什么是线性调频连续波

调频连续波是一种受调制的连续波,其主要表现为频率随时间变化,时域信号如图1所示。

图 1 调频连续波时域波形(图片来源:TI)

线性调频连续波,顾名思义就是频率随时间呈线性变换。下图所示为 [公式] 到 [公式] ,带宽为 [公式] ,调频周期 [公式] 的线性调频连续波。可以看出,其频率呈线性变化,形状类似“锯齿”或“上三角”(仅反映时频变化,非时域波形)。

图 2 线性调频连续波时频关系图(图片来源:TI)

其信号基本表示方法如下:

[公式]

2.线性调频连续波测距和测速原理

设发射信号 [公式] 表达形式如下:

[公式]

其中, [公式] 为电磁波的振幅, [公式] 为中心频率, [公式] 为斜率, [公式] 为初相。现不考虑电磁波传播途中的衰减,当遇到距离为 [公式] 的目标时,其反射回波 [公式] 表达式如下:

[公式]

其中, [公式] 为传输时延, [公式] 。将回波信号与发射信号进行混频,经低通输出后,求其差拍对应的相位表示如下:
[公式]

图 3 混频(图片来源:TI)

将 [公式] 稍作变换, [公式] 。其中 [公式] 为电磁波到原静止物体回波的时延,由于考虑到原物体的运动,因此回波时延叠加上 [公式] 。而正是由于这运动造成了多普勒频移,即 [公式] 。

将变换后的 [公式] 带入,由于 [公式] ,因此可将一些较小项舍弃,故可将 [公式] 变换为如下形式:

[公式]

可以看出所求差拍信号仍为一线性调频信号。其中, [公式] 为差拍信号的频率, [公式] 为差拍信号的斜率, [公式] 为差拍信号的初相,对应细节如下:

[公式]

[公式]

[公式]

其中, [公式] 为回波中心频率,可由时间-频率三角利用相似三角形推出。可以看出, [公式] 包含了待求目标的距离和运动信息。然而由于采用的发射信号是单斜率的线性调频连续波,在目标距离和速度均不知的前提下存在距离-速度耦合问题,其解决方法之一就是采用对称斜率的三角波。通过上斜率和下斜率分别构建 [公式] 和 [公式] 两等式,即可解耦合,求出真实的目标距离和速度。


版权声明:本文由射频1988发布,如需转载请注明出处,本人微信号:maoduntage,手机号:18513199638,淘宝店铺名字:射频1988,淘宝店铺地址:https://mcurf.taobao.com   如有业务需要请联系我即可,感谢各位老板。


分享给朋友:
返回列表

上一篇:PRN

下一篇:频谱仪原理

相关文章

卫星信号转发器设计方案

卫星信号转发器设计方案

1 系统组成卫星信号转发器主要组成框图如下所示:图1 系统设计框图由上图所示系统主要由室外有源接收天线、室外馈线、放大模块、室内馈线、室内无源发射天线等五部分组成。2 分系统组成2.1 室外有源接收天...

RF设计天线——Pi型网络layout注意事项

RF设计天线——Pi型网络layout注意事项

对于物联网、智能硬件的 layout 总少不了要面对 RF 天线部分的设计,RF 天线部分中少不了要预留π型匹配电路,以便对 RF 天线性能的调节。π型匹配除了要选择合适的电感、电容值之外,layou...

反射式射频开关与吸收式射频开关

微波开关又称射频开关,实现了控制微波信号通道转换作用。是射频通路中的常用器件。只要涉及到通路切换,都需要用到它。常见的射频开关有PIN管开关,机械开关,电子开关。电子开关相关指标介绍:隔离度:开关在断...

锁相环输出频率的相位与参考时钟的相位是否为同相

锁相环(PLL)的输出频率的相位和参考时钟的相位不一定是同相的,它们之间可能存在相位差。这是因为在PLL中,参考时钟和输出频率信号都是经过频率除法器处理的信号,而频率除法器会对信号的相位产生影响。具体...

发表评论

访客

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法和观点。