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毫米波雷达的

结构原理2023

目录

CONTENTS

1.毫米波雷达的结构

2.毫米波雷达的工作路径

3.毫米波雷达的测量原理

毫米波雷达的结构

u天线

u射频组件

u信号处理模块

u控制电路等构成

其中天线和射频组件是最核心的硬件部分。

毫米波雷达的结构

其中，天线板上从上至下分别是10

根发射天线TX1，然后是2根发射天

线TX2，最后是4根接收天线RX1至

RX4。因为近处的视角（FOV）比

较大，大概有90度，所以需要更多

天线，而远处的视角小，大概只有

20度，所以两根天线就够了。

毫米波雷达的结构

雷达的收发芯片通常使用

一种特殊的半导体，

如硅锗(SiCe)双极晶体

管、CMOS等。

毫米波雷达的工作路径

毫米波雷达的测量原理

毫米波雷达的测量原理

（1）测距原理

雷达调频器通过天线发射毫米波信号，发

射信号遇到目标后，经目标的反射会产生回

波信号，发射信号与回波信号相比形状相同，

时间上存在差值。

发射信号与回波信号对比图

毫米波雷达的测量原理

（1）测距原理

发射信号与反射信号间的频率差值直接取

决于和目标之间的距离。距离越大，则发射

信号接收的往返时间越长，并且发射频率与

接收频率间的差值越大。

应用FMCW调制的毫米波雷达测距示意图

毫米波雷达的测量原理

（2）测速原理

当目标与雷达信号发射源之间存在相对运

动时，发射信号与回波信号之间除存在时间差

外，频率上还会产生多普勒位移。例如，当前

方车辆快速行驶时，车距加大，由于多普勒效

应，反射信号（ΔfD）的频率将变小。这将导

致上坡(Δf1)和下坡(Δf2)时的频率产生差值。

应用FMCW调制的毫米波雷达测速原理图

毫米波雷达的测量原理

（2）测速原理毫米波雷达测量的距离和速度公式：

式中：s为相对距离；u为相对速度；c为光速；f0为发射信号的中心频率。

毫米波雷达的测量原理

（3）测量方位角原理

方位角测量原理是通过发射天线TX向目标

发射毫米波，两个接收天线RX1和RX2接收目

标反射信号。方位角αAZ是将毫米波雷达接收

天线RX1和接收天线RX2之间的几何距离d，

以及两根毫米波雷达天线所收到反射回波的相

位差b，进行三角函数计算得到的值，可以据

此知道被监测目标的方位角。

毫米波雷达测量方位角的原理图

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