FMCW雷达的时域信号

 

  前面写过一些FMCW频谱和硬件设计的文章，这一期我们看下FMCW雷达拍频后的时域波形。

  FMCW的基本结构如图1所示，因此如果在一个假想的空间，只有一个反射“点”，这时反射出去的电磁波只会被这个点反射，然后被接收链路接收，由于没有其他的反射回波，那么接收到的应该就是一个正弦波。

图1[1]: FMCW雷达收发机结构  

  当然，现实情况中是不会有这样的情况的，而且由于硬件的非线性，FMCW信号也会有微小的谐波，特别是在每个chirp切换的时候会有一些奇异点。现实中，使用GFRADAR01如图2所示，配合Vivaldi天线在实验室测试，从GFRADAR01的中频输出接数据采集板，获得其时域波形，如图3所示。

图2[2]: FMCW雷达收发机结构

图3: FMCW雷达的时域信号  

  图3中的两个信号都是拍频后的信号，差别是两次测试使用了不同增益的接收天线，下面的图是增益大的天线的测试结果，可以看出来里面的高频分量比上面的图多很多，实际上这个高频分量就是我们需要的目标。通常我们分析信号的时候，在频域更方便，关于FMCW的频谱参见《FMCW频谱》。

  由于测试环境比较复杂，波形很杂，那么有没有比较干净的环境的测试场景呢？当然有的，我们做好FMCW雷达系统后，可以通过同轴线来测试系统功能，即通过射频同轴电缆和衰减器将发射链路和接收链路连起来，这样电磁波相当于走了一段路然后才到达接收机。

  由于射频同轴电缆的封闭性好，就相当于这段路径特别干净，周围没有多目标，只要同轴线缆的频率特性够好，其时域和频域信号都会干净一些。而这也是一个测试系统是否工作的方法，同事也可以用来测试系统的扫频周期，即一个chirp的时间长度，参见文章《如何测量FMCW扫频的时间》。

 

作者：潇洒的电磁波（专业：射频芯片设计、雷达系统、嵌入式。欢迎大家项目合作交流。）
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引用：
[1]：Fundamentals of radar signal processing, second edition, Mark A. Richards
[2]：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.61.56297413ckHZHx&id=627673739609&ns=1&abbucket=1#detail