Radar de onda contínua interrompida e modulada por frequência (radi FMiCW)
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Figura 1: O radar FMiCW usa uma chave de diodo PIN adicional para desligar a energia do transmissor.
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Figura 1: O radar FMiCW usa uma chave de diodo PIN adicional para desligar a energia do transmissor. (imagem interativa)
Radar de onda contínua interrompida e modulada por frequência (radi FMiCW)
Schalter
Figure 1: FMICW radar uses an additional PIN diode switch to turn off the transmitter power during the measuement.
Onda contínua interrompida modulada por frequência, (FMiCW) também chamado radar iFMCW -, o radar obtém uma posição especial nas tecnologias de radar. Durante o processo de medição, o sinal de transmissão é desligado temporariamente. Formalmente, o radar é, portanto, um radar de pulso. Durante o desligamento da antena transmissora, a geração de frequência no transmissor, no entanto, continua a operar e fornece ao receptor o necessário para a frequência de conversão descendente. O processo de medição para determinar a distância é uma medida da diferença da frequência entre a frequência real do transmissor e a frequência portadora dos sinais de eco, como em um radar FMCW. Portanto, não é uma medida de tempo de execução pura semelhante a um radar de pulso com modulação intra-pulso.
Modulação de amplitude em forma de pulso do sinal transmitido
Figura 2: Oscilogramas para o diagrama de blocos
Figura 2: Oscilogramas para o diagrama de blocos
Figura 2: Oscilogramas para o diagrama de blocos
Comparado com o radar FMCW puro, o radar FMICW tem vantagens e desvantagens. Normalmente, o sinal de transmissão vaza para o receptor diretamente no radar FMCW. Em um radar FMiCW, o isolamento entre o transmissor e o receptor é aprimorado por uma desconexão temporária da energia de transmissão. Durante o tempo em que a antena não irradia, o receptor pode ficar muito mais sensível. Isso também permitiria uma maior potência de transmissão. Ambas as medidas juntas podem aumentar o alcance máximo do radar.
No entanto, desligar o receptor durante o tempo de transmissão (por exemplo, pela tensão de controle invertida dos diodos PIN) reduz a janela de tempo em que um sinal de eco pode ser recebido. Quaisquer sinais de eco (na Figura 2, o canal azul) só podem ser recebidos se a tensão de controle tiver um nível baixo (na Figura 2, o canal vermelho). Na Figura 2, essa diferença de tempo entre o sinal de eco e a tensão de controle é colorida em cinza. Isso geralmente é apenas um tempo muito curto. Isso significa que as possibilidades se deterioram para a integração de sinal não coerente. Pode ser recebida apenas uma pequena parte do sinal de eco. Isso reduz o conteúdo energético dos sinais de eco recebidos e, consequentemente, o alcance máximo do radar. Os sinais de eco de perto têm uma desvantagem maior do que os sinais de eco de distâncias maiores. O efeito é semelhante ao controle de tempo sensível (STC) em um radar de pulso.
Esse tipo de radar FMiCW é usado, por exemplo, em radares automotivos modernos (controle de cruzeiro adaptativo) na faixa de frequência 76 - 77 GHz. Cada um dos sub-pulsos pode ser emitido em um ângulo lateral ligeiramente diferente, alternando os pontos de alimentação de uma matriz de antenas para a determinação do azimute.
Radar FMiCW como extensão da faixa de medição
Figura 3: Oscilogramas para o diagrama de blocos
Figura 3: Oscilogramas para o diagrama de blocos
Figura 3: Oscilogramas para o diagrama de blocos
Como outra solução, a metodologia pode ser usada para explorar melhor a largura de banda permitida do transmissor. A maior inclinação da mudança de frequência permite uma resolução mais alta, mantendo o alcance máximo possível.
Em um radar FMCW na faixa ISM (Banda Industrial, Científica e Médica) de 24 GHz, o transmissor deve trabalhar apenas de 24,0 a 24,25 GHz. Ao usar essa largura de banda do transmissor, é necessário encontrar um compromisso entre a resolução e o alcance máximo do radar.
Usando o método de radar FMiCW, a inclinação da mudança de frequência pode ser ajustada para que o transmissor, por exemplo, tenha o dobro da largura de banda, portanto, opera de 24,0 a 24,5 GHz. Ao atingir a borda superior da banda ISM (24,25 GHz), o sinal do transmissor é então desligado da antena: será emitido apenas a faixa de freqüência permitida. O sinal de eco agora pode ter um tempo de execução muito maior que a duração do sinal de transmissão irradiado. É então comparado com o dente de serra interno muito maior (na Figura 3, a extensão tracejada do sinal transmitido).