Urządzenia radiolokacyjne

Radar z falą ciągłą modulowaną częstotliwością

Radar z falą ciągłą modulowaną częstotliwością (Frequency-Modulated Continuous Wave radar, radar FMCW) to specjalny typ czujnika radarowego, który emituje ciągły sygnał transmisyjny, podobnie jak zwykły radar z falą ciągłą (CW). W przeciwieństwie do radaru CW, radar FMCW może zmieniać swoją częstotliwość roboczą podczas pomiaru: to znaczy, że nadawany sygnał jest modulowany częstotliwościowo. Te zmiany częstotliwości umożliwiają techniczne wykorzystanie dodatkowych możliwości pomiarowych dzięki pomiarom czasu przelotu.

Proste radary z falą ciągłą (radary CW) mają tę wadę, że nie mogą mierzyć odległości ze względu na brak odniesienia czasowego. Jednak takie odniesienie czasowe do pomiaru odległości obiektów nieruchomych można wygenerować za pomocą modulacji częstotliwości nadawanego sygnału. W tej metodzie emitowany jest sygnał, którego częstotliwość okresowo się zmienia. Jeśli odbierany jest sygnał echa, to zmiana częstotliwości ma przesunięcie w czasie tranzytu Δt, tak jak w przypadku radaru impulsowego.

Podstawowe cechy radaru FMCW to:

• Możliwość pomiaru bardzo małych odległości od celu (minimalny zakres pomiarowy mieści się w zakresie długości fali);
• Zasięg i prędkość radialna mogą być mierzone jednocześnie;
• Bardzo wysoka dokładność pomiaru zasięgu;
• Przetwarzanie sygnałów odbywa się po zmieszaniu w zakresie niskich częstotliwości, co znacznie upraszcza układy;
• Wysoka niezawodność działania dzięki braku dużej mocy impulsów.

Zasada pomiaru

Cechą charakterystyczną radaru FMCW jest:

• pomiar odległości jest dokonywany przez porównanie częstotliwości sygnału odbieranego z sygnałem odniesienia (zwykle bezpośrednio z sygnałem nadawanym)
• czas trwania okresu modulacji T jest znacznie dłuższy niż wymagany czas Δt (czas pracy) dla zainstalowanego zakresu pomiaru odległości.

(1)

• c₀ — prędkość światła = 3·10^8 m/_s
• Δt — czas pracy [s]
• Δf — zmierzona różnica częstotliwości [Hz]
• R — Odległość antena - obiekt (lub ziemia) [m]
• df/dt — odchylenie częstotliwości na jednostkę czasu

Jeżeli zmiana częstotliwości jest liniowa w szerokim zakresie, odległość można wyznaczyć w tym zakresie za pomocą prostego porównania częstotliwości Δf. Ze względu na to, że mierzona jest tylko wielkość różnicy częstotliwości, w scenariuszu statycznym wyniki są równe malejącej zmianie częstotliwości dla liniowo rosnącej zmiany częstotliwości.

Jeśli odbijający się obiekt ma prędkość radialną względem anteny nadawczo-odbiorczej, na sygnał echa nakłada się częstotliwość dopplerowska f_D (spowodowana prędkością) oprócz częstotliwości różnicy Δf względem bieżącej częstotliwości nadawczej (spowodowanej czasem przejścia). Radar mierzy wtedy, w zależności od kierunku ruchu i kierunku modulacji liniowej, tylko sumę lub różnicę między częstotliwością różnicową jako nośnikiem informacji o zasięgu i częstotliwością dopplerowską jako nośnikiem informacji o prędkości. Jeśli odbijający się obiekt oddala się od radaru, częstotliwość sygnału echa zmniejsza się o częstotliwość dopplerowską. Jeśli pomiar zostanie przeprowadzony za pomocą piły łańcuchowej, jak pokazano na Rys. 1, to odebrany sygnał jest przesunięty nie tylko w prawo o czas przejścia, ale także w dół o częstotliwość dopplerowską. Zmierzona częstotliwość różnicy Δf jest większa o częstotliwość dopplerowską f_D niż powinna być zgodnie z czasem pracy. Jeśli pomiar jest wykonywany przy opadającym zboczu sygnału piłokształtnego (patrz rys. 3), to częstotliwość dopplerowska f_D jest odejmowana od zmiany częstotliwości o czas przejścia.

Zasięg i rozdzielczość

Zdolność rozdzielcza może być określona przez odpowiedni dobór odchylenia częstotliwości na jednostkę czasu, a maksymalny możliwy zakres pomiarowy może być określony przez czas trwania wzrostu częstotliwości. Czas trwania liniowego wzrostu częstotliwości określa maksymalną możliwą unikalną odległość pomiarową. Stromość narastania liniowego decyduje o zdolności rozdzielczej i dokładności pomiaru odległości. Maksymalny wzrost częstotliwości i nachylenie zbocza można zmieniać w zależności od możliwości technicznych obwodu.

Maksymalny możliwy zasięg jest określany przez niezbędne nakładanie się w czasie sygnału odbieranego z sygnałem nadawanym. Jest on zwykle znacznie większy niż zasięg energetyczny, tj. ograniczenie przez tłumienie w wolnej przestrzeni.

Dla zdolności rozdzielczej radaru FMCW (podobnie jak w przypadku tzw. radaru chirp) decydujące znaczenie ma szerokość pasma BW nadawanego sygnału. Jest to po prostu różnica między górną i dolną częstotliwością odcięcia nadawanego sygnału. Możliwości szybkiej transformacji Fouriera są ograniczone przez czas (w tym przypadku przez czas trwania piłokształtnej Τ ). Zdolność rozdzielcza radaru FMCW jest zatem określana przez zmianę częstotliwości, która zachodzi w tym przedziale czasowym.

(2)

• Δf_FFT = najmniejsza mierzalna różnica częstotliwości
• d(f)/d(t) = odchylenie częstotliwości
• f_up = górna granica częstotliwości
• f_dwn = dolna granica częstotliwości

W ten sposób odwrotność czasu trwania impulsu piłokształtnego daje najmniejszą możliwą do wykrycia częstotliwość. Można to wprowadzić do wzoru (1) jako |Δf | i uzyskać rozdzielczość zasięgu radaru FMCW. Problematyczne staje się jednak to, że czas trwania piłokształtnego sygnału musi być wystarczający jako czas transformacji Fouriera. Im dłużej można stosować szybkie przekształcenie Fouriera, tym dokładniejszy będzie wynik. Zależy to głównie od szerokości pasma: Jak długo ta zmiana częstotliwości na jednostkę czasu d(f)/d(t) może być stosowana bez przekraczania granic pasma wykorzystywanego pasma częstotliwości. Dalsze ograniczenia czasowe mogą być spowodowane niekorzystnym (zbyt krótkim) zachodzeniem na siebie krawędzi piłokształtnych używanych do pomiaru.

Jak w przypadku każdego radaru, rozdzielczość kątowa radaru FMCW zależy od kierunkowości (szerokości połówkowej) zastosowanej anteny.

Wzór modulacji

kształt piłokształtny

kształt trójkątny

kształt prostokątny

Stopień napięcia

Rysunek 2: Typowe schematy modulacji dla radaru FMCW

kształt piłokształtny

kształt trójkątny

kształt prostokątny

Stopień napięcia

Rysunek 2: Typowe schematy modulacji dla radaru FMCW

Możliwe jest zastosowanie kilku wzorców modulacji, które mogą być wykorzystywane do różnych celów pomiarowych:

• Modulacja piłokształtna
  Modulacja ta jest stosowana w przypadku stosunkowo dużego zasięgu pomiaru (maksymalna odległość) przy pomijalnym wpływie częstotliwości dopplerowskiej (np. w radarach nawigacji morskiej).
• Modulacja trójkątna
  Modulacja ta umożliwia proste oddzielenie częstotliwości różnicowej Δf od częstotliwości dopplerowskiej f_D
• Modulacja prostokątna (proste kluczowanie z przesunięciem częstotliwości, FSK)
  Modulacja ta jest wykorzystywana do bardzo dokładnego pomiaru odległości w bliskim zasięgu poprzez porównanie fazowe obu częstotliwości sygnału echa. Wadą tej metody jest to, że sygnały echa kilku celów nie mogą być od siebie oddzielone oraz że metoda ta umożliwia tylko niewielki, jednoznaczny pomiar odległości.
• Modulacja klatki schodowej
  Pomiary interferometryczne rozszerzają jednoznaczny zakres pomiarowy.
• Modulacja sinusoidalna
  W przeszłości stosowano również sinusoidalne formy modulacji. Można je zrealizować po prostu przez zastosowanie silnika do obracania płytki kondensatora w komorze rezonansowej oscylatora nadajnika. Następnie wykorzystano tylko względnie liniową część funkcji sinusoidalnej w pobliżu przejścia przez zero.

Modulacja piłokształtna

Przy modulacji piłokształtnej (liniowej zmianie częstotliwości w kształcie piły, patrz rys. 1) sygnał echa jest przesunięty w czasie (tzn. na rysunku w prawo) o czas przebiegu. Powoduje to powstanie różnicy częstotliwości między bieżącą częstotliwością nadawania a opóźnionym sygnałem echa, który jest miarą odległości od odbijającego się obiektu. Występująca częstotliwość dopplerowska spowoduje przesunięcie częstotliwości całego sygnału echa albo w górę (ruch w kierunku radaru), albo w dół (ruch od radaru).

W przypadku tej formy modulacji odbiornik nie ma możliwości rozdzielenia dwóch częstotliwości. W związku z tym częstotliwość dopplerowska pojawi się tylko jako błąd pomiarowy w obliczeniach zasięgu. Przy wyborze optymalnej dewiacji częstotliwości można od początku uwzględnić, że oczekiwane częstotliwości dopplerowskie są jak najmniejsze w porównaniu z mocą rozdzielczą, a przynajmniej, że błąd pomiaru jest jak najmniejszy.

Sygnał nadawczy

Sygnał
odebrany

Rysunek 3: Wzajemne powiązania z modulacją trójkątną

Sygnał nadawczy

Sygnał
odebrany

Rysunek 3: Wzajemne powiązania z modulacją trójkątną

Dotyczy to na przykład morskich radarów nawigacyjnych: Statki wodne poruszają się w strefie przybrzeżnej z ograniczoną prędkością, maksymalnie 10 metrów na sekundę względem siebie. Zatem w paśmie częstotliwości tych radarów (zwykle pasmo X) maksymalna częstotliwość dopplerowska, jakiej można się spodziewać, wynosi 666 Hz. Jeśli w przetwarzaniu sygnału radarowego stosuje się rozdzielczość kilohercową na metr, wówczas ta częstotliwość dopplerowska jest pomijalna. Morski radar nawigacyjny FMCW na lotnisku miałby trudności z dostrzeżeniem tych samolotów przy występujących tam prędkościach startu i lądowania do 200 m/s, ponieważ błąd pomiaru wynikający z częstotliwości dopplerowskiej może być większy niż odległość mierzona podczas podejścia. Znak docelowy powinien teoretycznie pojawić się na ekranie w ujemnej odległości, tzn. przed rozpoczęciem odchylenia.

Trójkątna zmiana częstotliwości

Sygnał nadawczy

Sygnał
odebrany

Rysunek 3: Wzajemne powiązania z modulacją trójkątną

W przypadku trójkątnej zmiany częstotliwości pomiar odległości może być wykonywany zarówno przy zboczu narastającym, jak i opadającym. Sygnał echa jest przesunięty w prawo na obrazie w stosunku do aktualnie nadawanego sygnału, w zależności od czasu trwania. Bez częstotliwości dopplerowskiej wielkość różnicy częstotliwości Δf na zboczu narastającym jest równa wielkości pomiaru na zboczu opadającym.

Częstotliwość dopplerowska przesuwa sygnał echa w obrazie o wysokość. Suma różnicy częstotliwości Δf i częstotliwości dopplerowskiej f_D pojawia się na zboczu narastającym, natomiast różnica obu częstotliwości pojawia się na zboczu opadającym. Otwiera to możliwość dokładnego wyznaczenia odległości pomimo przesunięcia częstotliwości spowodowanego częstotliwością dopplerowską, na którą składa się wówczas średnia arytmetyczna z obu pomiarów. Równocześnie na podstawie obu pomiarów można określić dokładną częstotliwość dopplerowską. Różnica obu częstotliwości różnicowych daje w efekcie podwójną częstotliwość dopplerowską. Ponieważ jednak obie częstotliwości różnicowe nie są dostępne jednocześnie, porównanie to wymaga cyfrowego przetwarzania sygnału.

Częstotliwość dopplerowska skorygowana o częstotliwość do określania zasięgu oraz częstotliwość dopplerowską poruszającego się celu jest obliczana zgodnie z:

(3),(4)

• f (R) — częstotliwość jako miara do pomiaru odległości
• f_D — częstotliwość dopplerowska jako miara pomiaru prędkości
• Δf₁ — różnica częstotliwości na zboczu narastającym
• Δf₂ — różnica częstotliwości na zboczu opadającym

Cele duchów

Rysunek 4: Cele duchowe, rozwiązanie graficzne

Cele duchów

Rysunek 4: Cele duchowe, rozwiązanie graficzne

Częstotliwość f (R) można następnie podstawić jako |Δf | do wzoru (1), aby obliczyć dokładną odległość.

Metoda ta ma jednak tę wadę, że w przypadku kilku odbijających obiektów nie można jednoznacznie przypisać zmierzonych częstotliwości dopplerowskich do celu. Przypisanie niewłaściwej częstotliwości dopplerowskiej do celu znajdującego się w niewłaściwej odległości może prowadzić do powstawania obiektów widmowych. Na rysunku 4 przedstawiono rozwiązanie graficzne. Położenie pierwszego celu wynika z funkcji [-Δf₁]₁ + f_D oraz [+Δf₂]₁ - f_D. Punkt przecięcia dwóch linii prostych jest pozycją celu 1. Jeśli dodamy drugi cel ([……]₂), obie pary linii prostych dają w sumie cztery punkty przecięcia, z których dwa są celami widmowymi. Położenie tych obiektów zależy również od nachylenia formy modulacji. Problem ten można rozwiązać, wykonując cykle pomiarowe o różnych stromościach krawędzi: wyświetlane są wtedy tylko te obiekty, których współrzędne wskazują to samo położenie w obu cyklach pomiarowych.

1. częstotliwość

2. częstotliwość

Rysunek 5: Różnica faz Δ_n(φ) jest miarą tego, ile razy długość fali jest odległością (droga wychodząca i powrotna).

1. częstotliwość

2. częstotliwość

Rysunek 5: Różnica faz Δ_n(φ) jest miarą tego, ile razy długość fali jest odległością (droga wychodząca i powrotna).

Prostokątna zmiana częstotliwości

Metoda ta jest również nazywana radarem FMCW z kluczowaniem z przesunięciem częstotliwości (Frequency Shift Keying (FSK). Urządzenie nadawczo-odbiorcze jest po prostu cyklicznie przełączane między dwiema częstotliwościami transmisji za pomocą napięcia o kształcie fali kwadratowej. Istnieją dwa podstawowe sposoby przetwarzania sygnału wyjściowego transiwera. Pierwszą możliwością jest pomiar czasu trwania zmiany częstotliwości. Na wyjściu transceivera pojawia się sygnał, którego obwiednią jest impuls, a czas trwania impulsu jest miarą odległości. Jednakże pomiar ten jest wyłącznie pomiarem czasu, tak jak w przypadku radaru impulsowego, i w związku z tym jest albo niedokładny, albo bardzo skomplikowany technologicznie.

Drugą możliwością jest porównanie położenia fazowego sygnałów echa o obu częstotliwościach. W obrębie czaszy impulsowej radar pracuje z pierwszą częstotliwością nadawania, w obrębie przerwy impulsowej z drugą częstotliwością nadawania. W tym czasie, w zakresie milisekund, radar działa tak samo jak w przypadku metody radarowej CW. Na wyjściu mieszacza dolnego (patrz schemat blokowy) pojawia się napięcie stałe, będące miarą różnicy faz między sygnałem odbiorczym a sygnałem nadawczym. Różnica faz między dwoma sygnałami echa o różnych częstotliwościach nadawania (technicznie: różnica napięć na wyjściu mieszacza) jest miarą odległości. Ponieważ oba sygnały echa nie występują jednocześnie, wartości napięcia muszą być zapisywane cyfrowo.

Jednak ze względu na okresowość napięcia sinusoidalnego, metoda ta ma bardzo ograniczony, jednoznaczny zasięg pomiaru, który wynika z połowy długości fali różnicy częstotliwości obu częstotliwości nadawczych. Różnica częstotliwości wynosząca 20 MHz zapewnia wyjątkową odległość pomiarową wynoszącą zaledwie 15 m. Nie można rozdzielić kilku celów w bliskim zasięgu, ponieważ na wyjściu mieszacza w dół można zmierzyć tylko jedną pozycję fazową, co w przypadku kilku celów nakłada się na tylko jedno napięcie wyjściowe, w którym w najlepszym przypadku dominuje najsilniejszy cel.

Jeśli obie metody oceny (czasowa i fazowa) są stosowane jednocześnie, przybliżone określenie odległości można przeprowadzić za pomocą oceny czasowej. Następnie do dokładnego wyniku oceny fazy można dodać pełną długość fali, aż wynik będzie wystarczająco zbliżony do odległości z pomiaru czasu. W ten sposób omija się problem małej jednoznaczności odległości pomiaru fazy.

Zmiana częstotliwości kursowania klatek schodowych

Ogólnie rzecz biorąc, występują tu te same zalety i wady, co w przypadku metody wykorzystującej modulację prostokątną. Jednak radar FMCW pracuje obecnie z kilkoma kolejnymi częstotliwościami. W każdej z tych pojedynczych częstotliwości mierzona jest pozycja fazowa. Jednak odległość jednoznacznego pomiaru znacznie się wydłuża, ponieważ teraz trzeba powtórzyć relacje fazowe między kilkoma częstotliwościami, aby uzyskać niejednoznaczność.

Metoda ta staje się bardzo interesująca, gdy rezonanse dla poszczególnych częstotliwości cząstkowych można zaobserwować na nieregularnościach obiektu odbijającego. Ta metoda pomiarowa należy do dziedziny interferometrii.

Schemat blokowy

Transceiver

Część płyty mikroprocesorowej

Rysunek 6: Schemat blokowy radaru FMCW

Transceiver

Część płyty mikroprocesorowej

Rysunek 6: Schemat blokowy radaru FMCW (Obraz interaktywny)

Rysunek 7: ART Midrange, radar FMCW z oddzielnymi antenami offsetowymi dla nadawania i odbioru

Rysunek 7: ART Midrange, radar FMCW z oddzielnymi antenami offsetowymi dla nadawania i odbioru

Radar FMCW krótkiego zasięgu składa się zasadniczo z nadajnika i jednostki sterującej z mikroprocesorem. Transceiver jest zespołem o zwartej budowie i zwykle zawiera anteny nadawcze i odbiorcze, które są projektowane jako anteny krosowe. Wysoka częstotliwość jest generowana przez oscylator sterowany napięciem, który albo zasila bezpośrednio antenę nadawczą, albo jego moc jest dodatkowo wzmacniana. Część wysokiej częstotliwości jest odsprzęgana i podawana do mieszacza, który miesza odebrany i wzmocniony sygnał echa w paśmie podstawowym.

Płytka kontrolna zawiera mikroprocesor, który steruje transceiverem, konwertuje sygnały echa na format cyfrowy i zapewnia połączenie z komputerem (zwykle za pomocą kabla USB). Przetwornik cyfrowo-analogowy dostarcza napięcie sterujące do regulacji częstotliwości. Napięcie wyjściowe mieszacza jest digitalizowane.

Ze względu na procedurę (jednoczesne nadawanie i odbiór), w przypadku korzystania z jednej anteny cyrkulator ferrytowy musi oddzielać tory nadawania i odbioru. Jednak w przypadku powszechnie stosowanych obecnie anten krosowych stosowanie oddzielnych anten nadawczych i odbiorczych jest znacznie tańsze. Antena nadawcza i antena odbiorcza są zamontowane bezpośrednio jedna na drugiej jako zespoły anten na wspólnym podłożu. Kierunek polaryzacji jest obrócony o 180° względem siebie. Często dodatkowa płytka ekranująca zmniejsza bezpośredni „przesłuch“ (tj. bezpośrednie współsprzężenie obu anten). Ponieważ pomiar jest wykonywany jako różnica częstotliwości między sygnałem nadawczym i odbiorczym, sygnał wynikający z tego bezpośredniego sprzężenia może być tłumiony ze względu na tę samą częstotliwość.

W przypadku radaru pracującego wyłącznie w trybie CW należy przetwarzać tylko częstotliwość dopplerowską. W przypadku czujnika radarowego FMCW pracującego w paśmie K (około 24 GHz) obejmuje to tylko częstotliwości do maksimum 16,5 kHz, jeśli mają być wykrywane prędkości do 360 km/h. Dlatego jako mikroprocesor można tu zastosować prosty stereofoniczny procesor dźwięku, który jest masowo stosowany np. w kartach dźwiękowych komputerów domowych. Nawet w metodzie FSK (prostokątna postać modulacji) taki procesor może być stosowany w ograniczonym zakresie.

Z kolei w radarach FMCW do pomiaru zasięgu prawie cała dewiacja częstotliwości nadajnika musi być przetwarzana w odbiorniku. Oznacza to, że w odbieranym sygnale można się spodziewać częstotliwości do 250 MHz. Ma to znaczący wpływ na szerokość pasma kolejnych wzmacniaczy i niezbędną częstotliwość próbkowania przetwornika analogowo-cyfrowego. To sprawia, że karta przetwarzania sygnału radaru FMCW jest znacznie droższa niż karta radaru CW.

Obecnie na rynku dostępnych jest wiele tanich modułów radarowych FMCW lub czujników radarowych FMCW, które zawierają kompletny transceiver ze zintegrowanym układem anteny patchowej jako tak zwany “Front-End“ jednostki radarowej. Moduły te zwykle zawierają układ MMIC TRX_024_xx (patrz karta katalogowa) firmy Silicon Radar o mocy wyjściowej do 6 dBm. Układ ten działa w paśmie K (24,0 … 24,25 GHz) i może być używany jako czujnik prędkości oraz do pomiaru odległości. Modulacja lub zmiana częstotliwości zależy od napięcia sterującego i jest realizowana za pomocą zewnętrznego obwodu, albo jest to napięcie stałe (wtedy urządzenie działa jak radar CW), albo sterowane procesorem i oparte na napięciu wyjściowym przetwornika cyfrowo-analogowego. Sygnał wyjściowy z mieszacza bezpośredniego jest zwykle dostarczany jako sygnał I&Q i musi być znacznie wzmocniony przed konwersją analogowo-cyfrową.

Radar FMCW z funkcją obrazowania

Rysunek 8: Układ anteny patch radaru nawigacyjnego FMCW w paśmie X

Rysunek 8: Układ anteny patch radaru nawigacyjnego FMCW w paśmie X

Ta metoda radarowa jest wykorzystywana w tzw. Broadband-Radar™ jako radar nawigacyjny do zastosowań morskich. W tym przypadku jednak przemiatanie częstotliwości jest zatrzymywane po osiągnięciu maksymalnej możliwej odległości pomiarowej. Nadawany sygnał przypomina więc bardziej sygnał radaru impulsowego z modulacją wewnątrzimpulsową. Przerwa ta nie ma bezpośredniego wpływu na maksymalną możliwą odległość pomiarową. Konieczne jest jednak odczytanie wielu danych pomiarowych z bufora i przesłanie ich bezstratnie linią wąskopasmową do wyświetlacza. Ze względu na sposób działania - porównanie częstotliwości odbieranego sygnału echa z sygnałem nadawanym, które jest dostępne w całym zakresie przesunięcia - pozostaje on radarem FMCW; jest wyłączany tylko na kilka milisekund pomiędzy kolejnymi pomiarami, ponieważ większa ilość danych nie jest po prostu potrzebna.

W metodzie radaru obrazowego należy wykonać pomiar zasięgu dla każdego punktu na celowniku. Rozdzielczość zakresu zależy więc bardziej od wielkości piksela ekranu i możliwości przetwarzania sygnału w celu dostarczenia danych z wymaganą szybkością. Wymagany jest ekran o wysokiej rozdzielczości z odpowiednią liczbą pikseli, przy czym dla każdej różnicy odległości muszą być dostępne co najmniej dwa piksele, tak aby nawet jeśli sygnał pomiarowy leży dokładnie między pozycjami dwóch pikseli, oba piksele „świeciły“, a jeśli cel się porusza, liczba wykorzystanych pikseli, a tym samym względna jasność znaku celu, pozostaje taka sama.

Radar FMCW bez obrazowania

Rysunek 9: Analogowy wyświetlacz wysokościomierza radarowego

Wynik pomiaru radaru FMCW jest wyświetlany jako wartość liczbowa na wskaźniku lub digitalizowany jako alfanumeryczne wskazanie na ekranie. Oznacza to, że można mierzyć tylko jeden dominujący obiekt, ale z bardzo wysoką dokładnością do centymetra. Ten rodzaj pomiaru odległości jest stosowany na przykład w samolotach jako radiowysokościomierz.

Nawet analogowy instrument wskazówkowy może służyć jako wyświetlacz wysokości radaru FMCW (patrz Rys. 9). Ten przyrząd z ruchomą cewką ma wyższą impedancję indukcyjną dla wyższych częstotliwości i dlatego wykazuje ugięcie zależne od częstotliwości, które nie jest jednak liniowe.