www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Noções básicas de radar

Radar de onda contínua interrompida e modulada por frequência (radi FMiCW)

PIN diode
switch

Figura 1: O radar FMiCW usa uma chave de diodo PIN adicional para desligar a energia do transmissor.

sägezahn VCO BF -3dB PowerAmp TxAnt RxAnt LNA Mix TP PIN switch control out
PIN diode
switch

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)

PIN-Dioden-
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
frequência dente de serra gerado
Tensão de controle para chave de diodo PIN
frequência transmitida
sinal de eco atrasado

Figura 2: Oscilogramas para o diagrama de blocos

frequência dente de serra gerado
Tensão de controle para chave de diodo PIN
frequência transmitida
sinal de eco atrasado

Figura 2: Oscilogramas para o diagrama de blocos

frequência dente de serra gerado
Tensão de controle para chave de diodo PIN
frequência transmitida
sinal de eco atrasado

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
frequência dente de serra gerado
Tensão de controle para chave de diodo PIN
frequência transmitida
sinal de eco atrasado

Figura 3: Oscilogramas para o diagrama de blocos

frequência dente de serra gerado
Tensão de controle para chave de diodo PIN
frequência transmitida
sinal de eco atrasado

Figura 3: Oscilogramas para o diagrama de blocos

frequência dente de serra gerado
Tensão de controle para chave de diodo PIN
frequência transmitida
frequência não transmitida
sinal de eco atrasado

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).


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