Podstawowa zasada działania radaru z falą ciągłą z modulacją częstotliwości (FMCW) polega na ciągłej transmisji sygnału, którego częstotliwość zmienia się w czasie. W radarze FMCW transmitowany sygnał składa się z fali ciągłej o częstotliwości, która rośnie lub maleje liniowo w określonym okresie, zwanym okresem ćwierkania. Ten transmitowany sygnał jest następnie odbijany od obiektów w polu widzenia radaru i wraca do odbiornika radaru. Odbiornik porównuje częstotliwość nadawanego sygnału z częstotliwością sygnału odebranego, który uległ przesunięciu Dopplera w wyniku ruchu celu. Analizując tę różnicę częstotliwości, radar FMCW może jednocześnie określić zasięg i prędkość celu.
Zasady radaru FMCW obejmują kilka kluczowych aspektów:
- Generowanie sygnału CHIRP: Radar FMCW generuje sygnał fali ciągłej, którego częstotliwość zmienia się lub ćwierka liniowo w czasie. Ten sygnał CHIRP jest przesyłany do celu i odbijany z powrotem do odbiornika radaru.
- Modulacja częstotliwości: Częstotliwość transmitowanego sygnału zmienia się w sposób ciągły w czasie według liniowego wzoru rampowego. Modulacja ta umożliwia radarowi FMCW rozróżnienie sygnału nadawanego od sygnału odbieranego, umożliwiając dokładny pomiar zasięgu w oparciu o różnicę częstotliwości (częstotliwość dudnień) między nimi.
- Analiza częstotliwości dudnień: Kiedy odbity sygnał powraca do odbiornika radarowego, zakłóca bieżącą transmisję. Zakłócenia te tworzą częstotliwość dudnienia, która jest różnicą pomiędzy częstotliwościami nadawanymi i odbieranymi. Częstotliwość uderzeń jest wprost proporcjonalna do zasięgu celu i służy do obliczenia odległości do celu.
- Wykorzystanie efektu Dopplera: Oprócz pomiaru zasięgu radar FMCW wykorzystuje efekt Dopplera do pomiaru prędkości promieniowej (prędkości w kierunku radaru lub od niego) poruszających się celów. Przesunięcie Dopplera w częstotliwości sygnału zwrotnego dostarcza informacji o prędkości celu względem radaru.
- Przetwarzanie sygnału: Zaawansowane techniki przetwarzania sygnału służą do dokładnej analizy częstotliwości dudnień i wydobywania informacji o zakresie i prędkości. Przetwarzanie to obejmuje filtrowanie, transformację Fouriera i algorytmy poprawiające działanie radaru w różnych warunkach środowiskowych i łagodzące zakłócenia.
Ogólnie rzecz biorąc, radar FMCW oferuje takie zalety, jak wysoka dokładność zakresu i prędkości pomiaru, zmniejszona wrażliwość na zakłócenia oraz możliwość skutecznego działania w złożonych środowiskach. Zasady te sprawiają, że radar FMCW nadaje się do zastosowań obejmujących radary samochodowe, monitorowanie pogody i nadzór.