雷达测速测距原理分析

雷达测速测距原理分析一、FMCW模式下测速测距1、FMCW模式下传输波特征调频连续波雷达系统通过天线向外发射一列线性调频连续波，并接收目标的反射信号。发射波的频率随时间按调制电压的规律变化。2、FMCW模式下基本工作原理一般调制信号为三角波信号，发射信号与接收信号的频率变化如图所示。反射波与发射波的形状相同。只是在时间上有一个延迟，t与目标距离R的关系为：cR/2=tΔ公式1其中tΔ：发射波与反射波的时间延迟R：目标距离c：光速8103×=cm/s发射信号与反射信号的频率差为混频输出中频信号频率f如图所示：根据三角关系，得：BT2=ftΔΔ公式2其中：fΔ：发射信号与反射信号的频率差为|f1-f0|T：调制信号周期——1.5msB：调制带宽——700MHz由以上公式1和公式2得出目标距离R为：fcΔBTR4=公式33、FMCW模式下测距原理由公式3可以得出，目标距离R与雷达前端输出的中频频率f成正比4、FMCW模式下测速原理当目标与雷达并不是相对静止时，也就是有相对运动时，反射信号中包含一个由目标的相对运动所引起的多普勒频移df，如图所示：此时发射信号与接收信号的频率差如图所示：在三角波的上升沿和下降沿分别可得到一个差频，用公式表示为：d+f-ff=公式4d-fff+=公式5其中f为目标相对静止时的中频频率+f代表前半周期正向调频的差频-f代表后半周期负向调频所得的差频df为针对有相对运动的目标的多普勒频移根据多普勒效应得：cffd02=公式6其中：为目标和雷达的径向速度0f为发射波的中心频率由公式4、5、6可得：2fff-+=+公式720|f-f|2fcv-+×=公式8速度v的符号与相对运动方向有关系，当目标物相对雷达靠近时v为正值。当目标相对雷达离开时v为负值。由公式3和公式7进一步得出：24-ffc+×=+BTR公式9二、CW模式测速原理：1、CW模式下传输波特征普通连续波2、CW模式下测速物理理论当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射频率，反之，当目标远离天线时，反射信号频率将低于发射频率。如此可由频率改变数值计算出目标与雷达的相对速度3、CW模式下测速公式2=df公式10则速度公式为：2df=公式11其中：表示传输波的波长表示目标物与雷达之间的相对速度0fc=公式12由公式11公式12得：dffc×=02公式13