Ayuda de la lógica de trabajo del radar FMCW

En el radar fmcw en lugar de enviar una señal a frecuencia constante. estamos enviando un chirrido que va, por ejemplo, de 6 GHz a 6,1 GHz en 5 ms.

Lo que no me cabe en la cabeza es esto:(Los números son solo un ejemplo)

La señal de rf se mueve a la velocidad de la luz, así que mientras cambiamos la frecuencia de chrip. linealmente, por ejemplo, comenzamos desde 6 Ghz y esperamos como 500 us, luego lo aumentamos a 6.01 (esto sube a 6.1 ghz con algún tiempo entre cada cambio de frecuencia) y ya recibimos la señal de 6 ghz del receptor sin completar el período de chirrido de 5 ms. Así que hasta este punto no tenemos nada que ver con otras frecuencias de chirrido (6.02,6.03...6.1). ¿Cómo genera esto IF como 5-10kHz según la distancia? Si es así, al aplicar la fórmula en la imagen podemos encontrar la distancia, por qué estamos cambiando la frecuencia de las señales transmitidas desde que ya teníamos un IF para una parte constante de 6 ghz de la señal chirp de la señal.

En breve, debería cambiar simultáneamente el chirrido de 6 a 6.1 y de 6.1 a 6.0 de un lado a otro y, al mismo tiempo, convertir la próxima señal y guardarla en algún lugar hasta que haga 5 ms y luego trazar el fft de todo el bloque de 5 ms.

Espero ser claro. Por favor, muéstrame lo que me estoy perdiendo aquí :)

ACTUALIZACIÓN POSTERIOR: Todos estaban tratando de hacerme entender el trasfondo teórico donde ya lo sé, pero gracias por su tiempo. Tuve un momento de iluminación y ahora entiendo :)

Estoy contando esto con ejemplos para que las personas que tengan el mismo problema en el futuro puedan entender. Mientras enviamos un chirrido, comenzamos a enviar con una frecuencia fija. como punto de partida como 6ghz. Mientras viaja hacia el objetivo y regresa, pasó un poco de tiempo y durante este tiempo nuestro chirrido TX señala la frecuencia. cambió un poco linealmente como 6+X GHz, por lo que la diferencia del multiplexor es X Hz. Por lo tanto, este cambio depende de la distancia del objetivo, ya que digamos que el objetivo está tan lejos que tal vez recibamos la primera señal, que fue de 6 GHz, mientras que nuestro chirrido está a la mitad del ciclo de 6 a 6,1 GHz. Entonces la diferencia será como 6.05-6=0.5GHz.

Otra forma de decir, para el objeto estacionario, no sucede nada en la señal transmitida (el efecto doppler dice que los datos reflejados se radian con la misma estructura si el objeto está estacionario), pero hasta que llegue la señal transmitida, cambiamos la señal transmitida para que la próxima señal sea multiplexada con diferentes frecuencia señal y en base a este cambio decimos que este es un objeto a esta distancia. Gracias

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si no usa un chirp, pero solo usa una frecuencia fija, entonces la diferencia de frecuencia será cero (DC). Puede hacerlo de esta manera si usa un mezclador en fase y en cuadratura, y recorre las frecuencias de TX discretamente. La diferencia seguirá siendo CC, pero al examinar cómo varían los valores de CC tanto en fase como en cuadratura, puede obtener los mismos datos de imagen que obtendría del chirrido.
Supongo que podría usar frecuencia fija múltiple y detección I/Q (debería considerar esto cuidadosamente para estar seguro), pero creo que la precisión y la estabilidad necesarias serían difíciles de obtener. La belleza de la frecuencia de barrido continuo es que podemos usar un pico de potencia bajo, en comparación con el radar de pulso, porque el retorno se detecta durante toda la duración del chirrido. Obtenemos una buena resolución de distancia sin necesidad de pulsos ridículamente estrechos a una potencia máxima muy alta. Cuanto más angosto sea el pulso, más potencia pico necesitamos para obtener suficiente potencia de retorno para procesar. Sin embargo, FMCW no está exento de inconvenientes.
@PaulElliott, de acuerdo al 100%. Es mucho más fácil poner energía en el objetivo usando CW. Estrictamente hablando, la resolución de rango está determinada solo por el ancho de banda chirp. Es posible que se necesite la activación de los pulsos (y también la activación del radar CW) para excluir los ecos parásitos de la medición o resolver la ambigüedad de rango provocada por el solapamiento. Al menos así es como lo recuerdo. Que ha sido un tiempo.
Si espera que la diferencia de frecuencia sea de 0,5 MHz, deberá muestrearla a más de 1 GHz. Si lo muestrea a una frecuencia más baja, el objetivo tendrá un alias en un rango aparente diferente.
Di 6.05 como un ejemplo extremo. Soy consciente de la tasa de nyquist. También la velocidad de la luz es tan rápida que definitivamente estará alrededor de la diferencia de banda de khz durante unos pocos kilómetros o menos.

Respuestas (2)

No estoy seguro de que comprenda el funcionamiento básico del radar FMCW.

Tan pronto como el transmisor envía su señal, esta señal cambia de frecuencia a una velocidad determinada, en Hz por segundo. El receptor de radar no verá retornos hasta que la señal del transmisor rebote en un objetivo y regrese a la antena. Habrá un retraso de tiempo a la velocidad de la luz, por lo que la señal recibida tendrá una frecuencia diferente a la señal que se envía actualmente (la diferencia es Hz por segundo multiplicado por el retraso de ida y vuelta). El receptor mezcla esta señal de retorno con la señal actualmente transmitida para obtener la señal de diferencia. La señal reflejada se recibirá continuamente durante la transmisión y, para un objetivo estacionario, la diferencia entre las frecuencias de TX y RX será constante. Puede realizar su FFT de esta diferencia durante toda la duración de la señal de transmisión.

Estas transmisiones no son exactamente continuas, pero son mucho más largas que las del radar pulsado tradicional. Se envían múltiples chirridos a medida que la antena gira, por lo que tiene información sobre el ángulo y la distancia. La amplitud del retorno indicará la "sección transversal del radar" (tamaño) del objetivo.

Gracias por comentar. Está diciendo que enviamos una señal que se refleja en el objeto objetivo y se produce un cambio de frecuencia, por lo que después del receptor lo ponemos en mult. con la señal original que enviamos y la diferencia esta dando el IF. Si así es como funciona, ¿por qué necesitamos modular la frecuencia y enviar un chirrido en lugar de una frecuencia constante? señal.
Vea los comentarios de mkeith y míos arriba. Si la frecuencia de transmisión no cambia, la señal de recepción estará en la misma frecuencia que la de transmisión y no habrá diferencia de frecuencia para medir. El único cambio de frecuencia está en el transmisor: este es el chirrido. El objetivo refleja exactamente lo que golpea. Un objetivo o transmisor en movimiento provocará un desplazamiento Doppler en la señal devuelta, pero no es de eso de lo que estamos hablando aquí.

X = C | d F | 2 d F / d t

Es más fácil medir esto para baja resolución con alta portadora f y X >c/f para múltiples longitudes de onda o tiempos de eco muy rápidos.

Las opciones son tasa de rampa, rango f, portadora f, potencia, pérdida de ruta y modulación.

Para la modulación, puede elegir; diente de sierra, triángulo, escalera, onda cuadrada, onda cuadrada mariposa de desviación decreciente. Cada uno tiene ventajas y desventajas para la resolución, el rango, la reducción de la ambigüedad y la tasa de muestreo ADC y BW.

Una desviación de 250 MHz con 50 MHz/ms podría ser un punto de partida razonable con modulación triangular para desplazamiento Doppler móvil (velocidad) y separación de rango.

Para estar seguro: ¿está sugiriendo que debo tomar fft de cada frecuencia? parte del chirrido y compare el cambio de fb entre frecuencias consecutivas como tomar fft de 6gzh parte del chirrido luego tome fft de 6.05 (50mhz por ms) y habrá 2 valores de fb luego haga el cálculo de distancia. Y sigue haciendo esto
No estoy seguro de las compensaciones de FFT para resolución, tamaño de datos, SNR, pero comenzaría con 1 o más ciclos completos y luego haría FFT. Estas son compensaciones.
plato parabólico y CNR son clave para el alcance.
Gracias por las respuestas. Además de fft, etc., ¿me puede decir brevemente cómo se produce el cambio de IF en función de la distancia? Esta es la parte que no encaja en mi mente. ¿Está ocurriendo el cambio de FI para cada frecuencia lineal? cambio en el chirrido o está ocurriendo como resultado de todo el paquete de chirrido.
IF=RF-LO si LO es fijo, entonces el cambio de IF coincide con RF.
Con una sola antena, necesita un circulador de ferrita, o mejor con 2 antenas para un funcionamiento continuo.
Señor (no tengo intención de ser grosero) lo sé, quiero decir: ¿por qué necesitamos modulación si ya tenemos una frecuencia? Desplazamiento a frecuencia constante. ¿Por qué enviamos un chirrido? Mientras enviamos un chirrido, no lo recibimos como un paquete, sino como partes separadas de frecuencia constante (6 ghz durante algún tiempo, 6,01 durante algún tiempo... hasta 6,1 ghz). Para qué sirve esto. Si la señal reflejada se desplaza de todos modos, entonces debería enviar una frecuencia constante. señal y rebotará en un objetivo y veré la frecuencia. cambio en la salida del multiplexor. Entonces interprétalo como bla bla metros
La modulación mueve el d F     lejos de la portadora para mejorar la SNR y el error de ruido 1/f.
señor muchas gracias El problema en mi mente ocurrió porque la gente dijo que este sistema solo funciona debido al chirrido, etc. Técnicamente, frecuencia constante. obras. Cuando cambiamos la frecuencia, la FI siempre es fija para un objetivo en un punto constante, por lo que incluso modulamos la frecuencia, el objetivo en el punto fijo siempre nos dará la misma cantidad de cambio. Entonces, la razón de la fm es porque tendremos un mejor rendimiento como SNR, etc. Ahora mi mente está clara y gracias.
La frecuencia constante no funciona. FMCW requiere una frecuencia de transmisión cambiante. Este es el "chirrido". El cambio puede ser sinusoidal, triangular u otras formas de onda, pero el chirrido típico es una rampa lineal. Hay otras razones para modular la frecuencia de transmisión que tienen que ver con mejorar la SNR y la resolución, pero ese es un tema diferente. FMCW requiere el chirrido para poder funcionar.
El radar CW fijo usa un pulso para medir la distancia desde el tiempo del eco. ¿Esto es?/era lo que se usa en los aeropuertos. Eso funciona pero no es FMCW y necesita un equipo mucho más caro, más potencia, una discriminación más rápida. Por lo tanto, se necesita FM para eliminar la necesidad de una amplitud de control de pulso rápido de la portadora, solo FM y es CW full dúplex continuo. De ahí el nombre FMCW. El único problema es la interferencia cocanal de otros FMCW.
Ayuda de la lógica de trabajo del radar FMCW
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