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FMCW 与脉冲雷达区别

很多初学者理解雷达时,脑子里想的是:发一个很短的脉冲,等回波回来,然后测量回波花了多久。这确实是一类雷达,通常叫脉冲雷达。但 FMCW 雷达不是这样工作的。

这一页用初学者能理解的方式说明两者区别。

脉冲雷达

脉冲雷达发射一个短能量脉冲,然后等待回波。

简单模型是:

发射脉冲 -> 等待 -> 接收回波 -> 测量延迟

如果回波经过 tau 时间返回,距离是:

range = c * tau / 2

这个思路很直接:测时间,再把时间换成距离。难点在于,短距离目标的时间延迟非常小,对硬件测时要求很高。

FMCW 雷达

FMCW 雷达发射连续 chirp。chirp 的频率会随时间变化。

简单模型是:

发射扫频信号 -> 接收延迟后的扫频回波 -> 混频 -> 测量 beat frequency

延迟回波会和当前发射信号比较。因为发射频率一直在扫,所以延迟会表现成频率差。

beat_frequency = chirp_slope * round_trip_delay

所以 FMCW 雷达不是直接测极短时间差,而是测频率差。

核心区别

对比项 脉冲雷达 FMCW 雷达
发射信号 短脉冲 连续 chirp
测距方式 直接测时间延迟 测 beat frequency
接收后的典型信号 回波脉冲 较低频 beat signal
常见用途 远距离、高功率系统 小型毫米波感知
硬件特点 往往峰值功率高 峰值功率较低,更适合小传感器

为什么这和本项目有关

这个项目是 FMCW 模拟器,所以代码重点是:

  1. chirp slope
  2. 往返延迟
  3. beat frequency
  4. fast-time 复数采样
  5. ADC 采样维度上的 FFT

模拟器里最关键的公式是:

beat_frequency = radar.slope_hz_per_s * round_trip_delay

正是这条公式,让目标距离变成了原始数据立方体里的频率成分。

这里说的“普通雷达”是什么

严格说,没有唯一的“普通雷达”。雷达可以使用脉冲、FMCW、连续波 Doppler、步进频率、相位编码等很多波形。

这里对比的“普通雷达”,指初学者最常见的脉冲雷达心智模型:发脉冲,直接测回波时间延迟。