ADC- und DSP-Anforderungen für FMCW-Radar

Ich baue ein FMCW-Radar mit einer Bandbreite von 1 GHz. Die ZF-Frequenz beträgt bis zu 1 MHz. Würden die ADC-Anforderungen einfach darin bestehen, dass er die 2-fache ZF-Frequenz von 1 MHz haben muss? Wenn das der Fall ist, kann ich einfach einen ADC von 5 MHz einsetzen und mich um nichts anderes kümmern? Auf welche Dinge sollte man bei DSP-Anforderungen achten? Mir ist nicht so klar, wie sich Reichweite, Geschwindigkeit und Auflösung auf die Anforderungen auswirken. Danke für jede Hilfe. Ich erwarte, dass ich diese Frage bearbeite, da ich sicher bin, dass ich einige Teile unklar gelassen habe. Danke

Wenn es eine BW von 1 GHz hat (was natürlich unwahrscheinlich ist), kann es keine ZF von weniger als 2 GHz von meinem Kopf haben.
Die Rampe reicht von 24 bis 25 GHz und die ZF beträgt 1 MHz.
Der Träger-Sweep-Bereich ist nicht dasselbe wie die Bandbreite. Die Bandbreite ist eine Funktion der Änderungsrate der Trägerfrequenz und der Geschwindigkeiten, mit denen sich Ziele bewegen werden.
Wenn das interessierende Signal genau an der Abtastrate der Nyquist-Aliasing-Grenze 1/2 liegt, ist das wahrscheinlich nicht wirklich gut genug. Bei nur 2 Abtastungen pro Zyklus kann der Amplitudenfehler bis zu 100 % betragen (z. B. wenn die Abtastung genau im falschen Moment an den Nulldurchgängen erfolgt). Normalerweise liegen bei etwa 10-20 Abtastungen pro Zyklus genügend Informationen vor, um die Eingabe neu zu bestimmen Signal gut genug. YMMV. Sie können sich auch mit Undersampling-Techniken befassen, da Sie erwähnen, dass 1 MHz die ZF ist und möglicherweise nicht die tatsächliche Signalbandbreite.
Es ist nur erforderlich, mit der doppelten Informationsbandbreite abzutasten , um das Nyquist-Kriterium zu erfüllen – obwohl dies, wie von anderen angegeben, eine mathematische Grenze ist. In der Praxis sollte man etwas höher abtasten. Wenn Sie den IQ und nicht nur die Größe extrahieren möchten, müssen Sie die Abtastrate erneut verdoppeln.

Antworten (1)

FMCW-Radar ist etwas knifflig und Ihre "ZF-Frequenz beträgt bis zu 1 MHz" ist etwas vage.

In einem FMCW-System sendet ein Ziel ein Signal zurück, das basierend auf seiner Reichweite verzögert ist. Die Frequenzdifferenz zwischen dem gesendeten Signal und dem empfangenen Signal ist eine Funktion dieser Verzögerung und davon, wie schnell sich die Sendesignalfrequenz ändert. Diese Frequenzdifferenz schwingt positiv und negativ, hat aber einen Mittelwert von Null, wenn das Ziel stationär ist. Wenn sich das Ziel auf das Radar zu oder von ihm weg bewegt, dann verschiebt sich die mittlere ZF-Frequenz negativ bzw. positiv.

Der entscheidende Punkt ist, dass Sie, um die maximale Information aus dem Signal (Range Rate sowie Range) zu extrahieren, in der Lage sein müssen, positive und negative Frequenzen in der ZF zu unterscheiden, was bedeutet, dass Sie wirklich einen Bereich von abdecken müssen -1 MHz bis +1 MHz oder eine Gesamtbandbreite von 2 MHz.

Nyquist erfordert, dass Ihre Abtastrate mindestens das Zweifache Ihrer Bandbreite beträgt, sodass ein ADC mit 5 Msps wahrscheinlich als "kaum ausreichend" angesehen wird. 8-10 Msps würden Ihr Leben wahrscheinlich viel einfacher machen.

Abgesehen davon, dass Sie ein IQ-System benötigen, um -1 bis 1 MHz abzudecken und positive von negativen Komponenten zu unterscheiden, benötigen Sie ein IQ-System, dh zwei ADCs. Aber sie können halb so schnell sein. Also eigentlich wären zwei 2,5 MSPS ADCs „kaum ausreichend“. Der einzelne 5-MSPS-ADC funktioniert nur, wenn das System eine ZF hat, die auf 2,5 MHz (oder 7,5 MHz usw.) und nicht auf 0 zentriert ist.
@chris nicht ganz sicher, ob die Anforderungen hier wirklich IQ ADC sind. Sie erzeugen die Schwebungsfrequenz, indem Sie TX mit RX mit einer einzelnen zB Gilbert-Zelle multiplizieren. Natürlich erhalten Sie auf diese Weise immer eine positive Differenzfrequenz - wenn Sie keinen IQ machen, ist es Ihre Aufgabe, die Ergebnisse entsprechend zu interpretieren
@ChrisStratton: Ja, ich habe da ein bisschen mit der Hand gewinkt. Aber der Punkt ist, dass Sie auf die eine oder andere Weise ein absolutes Minimum von insgesamt 4 Millionen Datenpunkten pro Sekunde benötigen.
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