毫米波雷达基础：原理、优势与TI集成解决方案

毫米波雷达传感器基础知识 毫米波雷达是一种利用短波长电磁波进行精确测距、速度和角度测量的先进技术。这类雷达的工作频率通常在76-81GHz，对应的波长约为4毫米，因其具有小型化天线、高精度和高速度检测能力而备受关注。相较于传统的脉冲雷达系统，毫米波雷达采用的是调频连续波(FMCW)技术，它通过连续发射调频信号并测量信号的回波频率变化来获取距离信息。 一个完整的毫米波雷达系统由发送(TX)和接收(RX)射频(RF)组件组成，包括模拟的时钟和模拟到数字转换器(ADC)，以及数字部分的微控制器(MCU)和数字信号处理器(DSP)。过去，这样的系统通常由分立式元件构建，但德州仪器(TI)已经通过集成CMOS技术实现了集成化设计，将RF、模拟和数字组件整合在同一芯片上，降低了功耗和成本。 FMCW雷达的核心在于其信号特性——线性调频脉冲。这种脉冲的频率随时间线性增加，形成幅度对时间的函数，如图1所示。图2进一步展示了频率随时间变化的关系，包括起始频率(fc)、带宽(B)、持续时间(Tc)和频率变化率(S)。例如，在图2的示例中，fc=77GHz，B=4GHz，Tc=40微秒，S=100MHz/μs。 在FMCW雷达的工作过程中，合成器首先生成线性调频脉冲，然后接收器捕获物体反射回来的信号，通过比较发射和接收到的信号频率差异，计算出目标的距离、速度和角度。这种技术的优势在于其连续性，相比于脉冲雷达的间歇发射，FMCW雷达能提供更稳定和连续的数据流。 毫米波雷达传感器基础知识涵盖了毫米波技术的基本原理、系统架构、集成化解决方案（如TI的产品），以及FMCW雷达的距离测量方法。这一技术在自动驾驶、无人机导航、工业自动化等领域有着广泛的应用潜力，随着技术的进步，其在精确感知环境和实时数据处理方面的性能将持续提升。