汽车防撞之FMCW（调频连续波）原理

今天给大家讲一下FMCW（调频连续波）原理

FMCW，即调频连续波。FMCW技术和脉冲雷达技术是两种在高精度雷达测距中使用的技术。其基本原理为发射波为高频连续波，其频率随时间按照三角波规律变化。

                                                                                      ——某度娘的定义

调频连续波目前主要应用于雷达，目前雷达不仅仅是在军工上使用，平时的生活中也到处可见，知识我们可能没有意识到，比如汽车上的防撞预警装置就是雷达的一个典型应用。

但是你们知道其中的原理吗？

其实其中的装置就是上一期讲的毫米波雷达（是目前大部分汽车上应用的）

脉冲雷达一般发射周期性的高频脉冲，连续波雷达则发射连续波信号，

今天我们主要讲的是连续波分为单频连续波(CW)或者调频连续波(FMCW)

调频连续波(FMCW)由于其可以调频的特性可以测试物体的距离和速度应用广泛

但是你们知道其中的原理吗？

   

FMCW雷达在扫频周期内发射频率变化的连续波，根据多普勒效应被移动物体反射后的回波与发射信号有一定的频率差，通过测量频率差可以获得目标与雷达之间的距离信息，因为一般物体运动速度低，差频信号频率较低，一般为KHz级别，因此硬件处理相对简单、适合数据采集并进行数字信号处理（DSP）。

其原理框图如图所示

高频信号由压控振荡器(VCO)振荡产生，通过功率分配器将一部分经过额外放大后馈送至发射天线，另一部分耦合至混频器，与接收的回波混频、低通滤波，得到基带差频信号，经过模数转换后送至微处理器处理。

 

以三角波调频连续波来简单介绍雷达的测距/测速原理。左边为发射信号频率，右边为接收信号频率，扫频周期为Tm，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。

当两物体相对静止时，即两者没有多普勒效应的时候Fb=Fb-,

但是当两者有了相对运动，即有多普勒效应的时候Fb+=Fb-Fd  ,  Fb-=Fb+Fd

所以距离相关的差拍频率为Fb=(Fb+  +  Fb-)/2

与速度相关的多普勒频率表示为Fd=( Fb-  -  Fb+)/2

最后根据距离公式R=(c*Fb)/(2*Kr)

速度为v=(Fd*波长)/2

Fb,Fd可测量，而Kr是系统定的

其实其本质就是多普勒效应