毫米波雷达——从原理到实践的全景探索
第一部分:毫米波雷达系统概述
毫米波雷达是一种利用高频电磁波(通常在24GHz或77GHz频率范围内)来探测物体距离、速度以及方位的传感器技术。由于毫米波雷达具有穿透性强、抗干扰性好、探测精度高等特点,因此广泛应用于汽车领域,如自适应巡航、盲区检测、车道保持辅助等功能。
图中的毫米波雷达主要由以下模块组成:发射天线、接收天线、功率放大器(Power AMP)、定向耦合器、VCO(电压控制振荡器)、FMCW发射器、低噪放(LNA)、混频器、带通滤波器(BPF)、A/D转换器、数字低通滤波器、FFT模块、DSP信号处理模块。接下来我们将对每一个模块逐步剖析。
第二部分:发射天线与接收天线
2.1 发射天线
发射天线的主要作用是将毫米波信号有效地辐射到目标区域。发射天线的设计至关重要,因为它直接影响到雷达的探测距离、分辨率和方向性。
频率选择:毫米波雷达常见的频率为24GHz和77GHz。24GHz适用于短距离(如盲区监测和泊车辅助),而77GHz更适合中远距离(如自适应巡航)。选择不同频率的原因在于更高频率的波长更短,分辨率更高,但衰减更快。
增益:天线增益代表了天线在某一方向上信号的“集中”程度。高增益意味着信号能量在某一方向更集中,使得信号更远、更清晰。
波束宽度:发射天线的波束宽度会影响探测区域。波束宽度越窄,天线方向性越好,适合于远距离探测;而较宽的波束则适合覆盖更大的区域,适合近距离探测。