雷达基础教程入门篇1--FMCW波形调制

        线性调频连续波（LFMCW）雷达是一种通过对连续波进行频率调制来直接获得距离与速度信息的雷达体制，这种雷达的基本结构类似于脉冲雷达，一般由振荡器、调制器、天线、收发开关和接收机等几大部分组成，其结构框图如下图所示。

        LFMCW 雷达采用扫频电压发生器对电调宽带振荡器（VCO）进行调制，输出射频波段的 LFMCW 信号。收发开关采用环行器，这样收发可以共用天线，并保证雷达的连续波工作模式。发射的线性扫频信号经过目标反射后产生的回波经天线、环行器后进入一个混频器与发射信号进行自差拍混频，得到频率较低的中频信号，回波中频信号中的频率信息具有目标的距离和速度信息，再经过信号处理器处理即可获得目标的有关信息。

根据雷达原理，由FMCW调频得到的中频信号频率表示如下：

其中，

为多普勒频偏，

 = 

（C为光速，

为发射频率），又有波长

，    

那

还可以写做

 = 

 ， 

为扫频斜率，

 (B为扫频带宽，T为扫频时长)

为电磁波从发射到接收的延时，

 =

所以，中频信号频率还可以如下表示

在对中频信号采样过程中，采样频率为

 ， 采样点数为N，由数字信号处理可以知道，在第k个采样点的频率

 ，又知道T =

 代入上面的中频信号频率表达式（分别考虑距离维与速度维），得到

同理

实际扫频如下图，在AWR1642中，调制结构由上到下为Subframe -> Profile -> chirp。一个Subframe可以配置不同的Profile，由于芯片内存限制需要多段扫频配合工作，则会选用多个Subframe组合，每个Subframe通过配置不同的Profile来实现不同的带宽或者发射天线等。

单个Profile调制结构如下，由不同的chirp组成，每个Profile可以选择最多512个chirp，且每个chirp都可以配置为不同的参数，如发射频点偏移，等待时间偏移，发射天线选择等等。    

仅TX1扫频

TX1与TX2交替扫频

Chirp的配置代码如下：

需要注意的是，在AWR1642中，chirp结构体中的参数仅用于配置每个射频参数的偏移量，参数的实际值是在Profile中配置的，下图为单个chirp的示意图    

在Profile中扫频示例配置代码如下

对于中频信号的存储，大致顺序如下：

一维采样 → ADC缓存 → L2缓存（一维FFT） → L3存储 → 扫频结束 → L2缓存（二维FFT） → L3缓存

在一维采样中，一个chirp的采样数据格式如下，I和Q均为int16型，该数据存储在ADC缓存中。    

          

通过将上述ADC数据由DMA搬运到L2缓存，进行单个chirp数据的一维FFT，格式如下，

          

做完一维FFT后，将该数据存储到L3内存中，循环往复，直到设定的N个chirp个数扫频完成，L3中的数据格式如下：

       

通过将上述L3内存中的数据，由DMA再次搬运到L2中，进行二维FFT，即完成整个数据处理流程，处理完成的数据再次搬运存储到L3中，格式如下    

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