干货:FMCW雷达系统信号处理建模与仿真(含matlab代码)

五一假期学习新指南:“技术探索者”精心分享的FMCW雷达信号处理与仿真实战教程,带你走进MATLAB世界,从基础理论到实战模拟,一网打尽。


发射信号的秘密藏在LFMCW波形的公式(1)和(2)中,通过调频斜率和周期时间,我们可以计算出最大距离(maxR)下的IFmax频率。MATLAB函数,如 Tx(i) = ...,帮你可视化发射信号的构造。在这个过程中,关键参数如雷达的最大距离、距离分辨率和速度范围,都在仿真中精细设定,便于你理解和实践。


在深入解析中,空闲时间tle_time=6.3e-6秒,调频斜率决定了中频频率变化。速度分辨率,采样频率,以及发射和接收信号的采样时间,都以公式精确计算。回波信号的旅途从接收信号Rx的MATLAB表达式开始,通过时域图和时频图,清晰展示接收信号的演变过程。


混频魔术:接收到的信号经过混频,生成中频信号模型。静止目标测距,是通过计算差频信号的相位、中频频率与距离的关系;对于运动目标,τ的变化会导致中频信号呈现线性调频特性。在频率域,中频信号参数与时带宽积的分析,揭示了信号的精髓。


尽管公式(11)提供了近似值,但多普勒效应的影响在FMCW雷达中相对较小。混频操作Mix(i) = Tx(i).*Rx(i)产生混合信号,其频谱在图8中呈现。然而,数字信号模拟可能导致失真,如“和频”信号因欠采样丢失高频,但这并不影响对原理的理解。


低通滤波是信号处理的关键步骤,图10至12展示了滤波效果的提升。图13放大后的频率保留了关键信息,而正交采样和距离估计部分将在后续章节展开。公式(12)的简化版距离估计,系数K受采样点数影响,二维矩阵形式如图14所示。


在MATLAB中,图15展示了第一个chirp脉冲距离维的FFT,半个频谱的保留呈现深度解析。图16则进一步展示了FFT结果矩阵,清晰地展示了目标距离和速度的解算路径。例如,速度解算公式与分辨率和门号紧密相关,如图17中的多普勒门号10对应速度10.04m/s。


完整代码实例和更多深度解析请访问公众号“技术探索者的FMCW雷达秘籍”,期待你的深度探索与反馈。让我们一起在信号处理的旅程中,解锁雷达世界的奥秘!



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