FMCW 雷达原理（转）

FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)，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。雷达接收的回波的频率与发射的频率变化规律相同，都是三角波规律，只是有一个时间差，利用这个微小的时间差可计算出目标距离。18KHZ-20KHZ

由于它具有无距离盲区、高分辨率和低发射功率等优点，近年来受到了人们的广泛关注。

 

最近在MobSys15'上 看到一篇文章title为：“Contactless Sleep Apnea Detection on SmartPhone” 利用把手机转换为Sonar来检测睡眠的文章。

利用FMCW来检测距离的一个实例：

在呼吸的时候会有一个移动针对手机发出的声波：那么就会发生一个多普勒频偏：

          delay time 

frequency shift：（利用FFT得到frequency shift）

那么我们就能得到距离d了。

 

调频连续波(FMCW)雷达的原理为发送具有一定带宽、频率线性变化的连续信号，再对接收到的连续信号进行快速傅里叶变换，通过发送与接收信号的频率差来计算两个信号的时间差，最后与脉冲波雷达物位计一样，由时间差得到对应的距离值。FMCW雷达能够获取很高的精度，其精度主要取决于压控振荡器的线性度和温漂。

　　FMcw 雷达通过发射频率调制的连续波信号，从回波信号中提取目标距离信息。FMcw分为线性调频和非线性调频(如正弦波调频)两种。使用非线性调频方式时，每个目标产生的差拍频率不唯一，一般只适用于单目标的场合，如雷达高度计等;线性调频方式适合于用FFT算法测量频率，应用最广。这种方式使每个目标产生的差拍信号都是单一频率，但其对线性调频的线性度要求很高，比较常用的调制波形是三角波和锯齿波，物位仪表常用锯齿波高频方式。FMCW  雷达发射和接收信号的原理如图2所示。

图2中，实线为雷达天线发送信号ft;虚线为雷达接收信号fr;B为信号的带宽。发射信号的调频周期T要远大于目标最大回波时延td，即信号由天线发送经物料反射，再由天线接收所经的时间td比信号期T要小得多。发送信号和接收信号由于时延引起频率的变换它们的频率差就是差频信号，可用fif表示。显然差额信号fif的大小正比于天线与目标间的距离R，即：