Kako se meri frekvenčna razlika in čas v radarju FMCW?

Merjenje frekvenčne razlike in časa v radarju FMCW

Radar FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) deluje tako, da oddaja neprekinjen valovni signal z linearno spreminjajočo se frekvenco (chirp). Signal, ki se odbije od tarče, se nato pomeša z oddanim signalom, kar povzroči frekvenco utripanja (frekvenca razlike), ki je neposredno sorazmerna z oddaljenostjo tarče.

V radarju FMCW se frekvenčna razlika in čas merita takole:

1. Ustvarjanje čivkanja: Radar oddaja kontinuiran valovni signal z linearno naraščajočo frekvenco v določenem časovnem obdobju (trajanje čipa). To ustvari frekvenco, znano kot čirp.

2. Mešanje signala: Odbiti signal od tarče se meša z oddanim signalom v mešalniku. Ta postopek ustvari frekvenco utripanja (imenovano tudi vmesna frekvenca ali IF), ki je razlika med oddano in prejeto frekvenco.

3. Frekvenčna razlika in čas: Frekvenca utripa je sorazmerna z oddaljenostjo tarče. To razmerje je mogoče opisati kot:

Frekvenca utripov (f_beat) =2 * v * d / c

kjer:

* v je strmina čipa (hitrost spremembe frekvence)

* d je ciljna razdalja

* c je svetlobna hitrost

Čas, ki je potreben, da se odbiti signal vrne, je prav tako sorazmeren z oddaljenostjo tarče po preprosti formuli:

Čas (t) =2 * d / c

4. Merjenje: Frekvenca utripa se meri z vezjem za obdelavo signala, čas pa se določi na podlagi trajanja piskanja in frekvence utripa. Te informacije se nato uporabijo za izračun ciljne razdalje.

Zato je frekvenčna razlika (frekvenca utripa) neposredno povezana s ciljno razdaljo in čas, ki je potreben, da se odbiti signal vrne, je prav tako sorazmeren z razdaljo.

Ključne točke:

* FMCW radar uporablja neprekinjeno oddani signal, za razliko od impulznega radarja, ki pošilja kratke rafale.

* Naklon čirpa (v) določa ločljivost radarja. Večji naklon omogoča večjo natančnost pri merjenju majhnih razdalj.

* Trajanje čipa (T) določa največji doseg radarja. Daljše trajanje žvrgolenja omogoča večje razdalje.

* Radar FMCW je še posebej primeren za aplikacije, ki zahtevajo visoko natančnost in ločljivost dosega, kot so avtonomna vožnja, sistemi za izogibanje trkom in industrijska avtomatizacija.

Na kratko:

Radar FMCW za merjenje razdalje uporablja frekvenčno razliko med oddanimi in prejetimi signali. Ta frekvenčna razlika je neposredno sorazmerna z razdaljo cilja in je povezana s časom, ki je potreben, da signal potuje do cilja in nazaj.