
【電】 f-m radar; frequency-modulated radar
調頻雷達(Frequency-Modulated Radar)是一種通過連續發射頻率隨時間線性變化的電磁波,并利用回波信號與發射信號的頻率差來測量目标距離和速度的無線電探測技術。其核心原理基于多普勒效應和頻率調制技術,通過分析接收信號與發射信號的頻率偏移量,實現高精度測距與測速。
在技術實現上,調頻雷達采用調頻連續波(FMCW)信號,其發射頻率按鋸齒波或三角波規律周期性變化。當信號遇到目标反射時,回波與當前發射信號混合後會産生中頻(IF)信號,該信號的頻率與目标距離成正比,而相位變化則用于計算速度。此方法相較于脈沖雷達具有低峰值功率、抗幹擾性強等優勢,廣泛應用于汽車自適應巡航控制(如特斯拉Autopilot系統)、無人機避障(大疆部分型號)和氣象觀測領域。
根據國際電氣與電子工程師協會(IEEE)标準,調頻雷達的工作頻段通常為24 GHz或77 GHz,其中77 GHz頻段因波長更短、分辨率更高,已成為車載雷達的主流選擇。美國聯邦通信委員會(FCC)和歐洲電信标準化協會(ETSI)均對此類設備的發射功率和占用帶寬制定了嚴格規範。
權威參考文獻:
調頻雷達(Frequency Modulated Radar)是一種通過調制發射信號的頻率來探測目标距離和速度的連續波雷達系統。以下從定義、工作原理、應用和技術特點進行詳細說明:
調頻雷達屬于連續波雷達的一種,其核心特征是發射信號的載波頻率隨時間按特定規律(如三角波、鋸齒波等)周期性變化。這種頻率調制技術使其能夠同時測量目标的距離和速度,而非調制的單一頻率雷達僅能測速。
信號發射與接收
雷達發射頻率線性變化的連續波信號(如線性調頻信號,LFM),當電磁波遇到目标後反射,回波信號與當前發射信號的頻率存在差異(稱為“差頻信號”或“拍頻信號”)。
距離測量
距離計算公式為:
$$
R = frac{c cdot f_b}{2K}
$$
其中,( c )為光速,( f_b )為差頻,( K )為調頻斜率(頻率變化速率)。通過測量差頻即可計算目标距離。
速度測量
基于多普勒效應,通過回波信號的頻率變化計算目标徑向速度:
$$
v = frac{lambda cdot f_d}{2}
$$
( lambda )為波長,( f_d )為多普勒頻移。
若需了解具體調制波形(如三角波、鋸齒波)的數學表達式或實際應用案例,可進一步查閱相關文獻或技術文檔。
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