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       隨著微波雷達(dá)傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域日趨豐富，除了在汽車行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用外。智慧照明、智慧安防、智能家居、智能家電、輔助駕駛、能源控制、輔助醫(yī)療等領(lǐng)域，微波雷達(dá)傳感器都是重要的解決方案之一。

      接下來(lái)大家一起來(lái)了解一下，什么是微波雷達(dá)傳感器，它是如何工作的？

1微波雷達(dá)傳感器概述

1.1什么是微波雷達(dá)？

       RADAR代表“無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距”，是微波GHz范圍內(nèi)的有源發(fā)射和接收方法。微波雷達(dá)傳感器用于通過(guò)電磁波對(duì)一個(gè)或多個(gè)物體進(jìn)行非接觸式檢測(cè)、跟蹤和定位。微波雷達(dá)的工作頻率在3MHz～300GHz, 波長(zhǎng)在100m～1mm之間，如下圖所示。

1.2 微波雷達(dá)探測(cè)的工作原理

       微波雷達(dá)天線以微波的形式發(fā)射信號(hào)，微波雷達(dá)波以光速移動(dòng)，因此人類無(wú)法感知。當(dāng)微波擊中物體時(shí)，信號(hào)會(huì)發(fā)生變化并被反射回傳感器，這跟回聲類似。到達(dá)天線的信號(hào)包含有關(guān)檢測(cè)到的物體的信息。然后處理接收到的信號(hào)，以便使用收集的數(shù)據(jù)識(shí)別和定位物體。同時(shí)，也可以發(fā)射脈沖來(lái)觸發(fā)反應(yīng)。

1.3微波雷達(dá)技術(shù)的特點(diǎn)。
?非接觸式：微波雷達(dá)探測(cè)是一種非接觸式傳感技術(shù)，無(wú)需與被檢測(cè)的材料或物體直接接觸。微波雷達(dá)即使在很遠(yuǎn)的距離也能可靠地進(jìn)行測(cè)量和探測(cè)。
?點(diǎn)云：微波雷達(dá)傳感器用于工業(yè)和汽車應(yīng)用，不產(chǎn)生圖像。它們只是形成一種點(diǎn)云，可以粗略地指示物體的輪廓和周圍環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施。與相機(jī)相反，人們是無(wú)法識(shí)別的。
?綜合數(shù)據(jù)測(cè)量：微波雷達(dá)傳感器檢測(cè)運(yùn)動(dòng)和靜止物體。信號(hào)處理后，通過(guò)反射接收的數(shù)據(jù)提供有關(guān)檢測(cè)到的物體，車輛，動(dòng)物或人的各種信息?？商峁┻\(yùn)動(dòng)方向、速度、距離和相對(duì)于傳感器的角度位置等數(shù)據(jù)。
?多維檢測(cè)：根據(jù)其調(diào)制，微波雷達(dá)收集有關(guān)其環(huán)境的大量數(shù)據(jù)。這使得傳感器還可以像人眼一樣以三維方式記錄環(huán)境。
?應(yīng)用靈活：微波雷達(dá)波在太空或空中自由傳播。根據(jù)傳感器的技術(shù)發(fā)展和用途，如有必要，可以實(shí)現(xiàn)極端范圍。對(duì)于商業(yè)應(yīng)用，覆蓋范圍通常從一厘米到幾百米不等。
?穿透力強(qiáng)：微波雷達(dá)傳感器的電磁波可穿透各種材料（金屬除外）。特別是塑料，非常適合覆蓋或設(shè)計(jì)天線罩——天線罩的圓頂形保護(hù)外殼。它允許將傳感器一體化集成到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。

1.4微波雷達(dá)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
?不受天氣條件影響。
?耐受極熱和極冷。
?即使在曝光過(guò)度和不良照明條件下也能正常工作。
?在黑暗中工作。
?免維護(hù)。
?提供廣泛的功能，例如測(cè)量距離和速度，跟蹤，物體定位，確定ETA，物體分類，人數(shù)。
?適合室內(nèi)和室外使用。
?可用于多種應(yīng)用。
?摩天射頻的微波雷達(dá)產(chǎn)品還具有緊湊的設(shè)計(jì)和易于集成的特點(diǎn)。

1.5 微波雷達(dá)與其他傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)比較

       不同的傳感器技術(shù)測(cè)量具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。我們可根據(jù)不同的應(yīng)用需要來(lái)選擇可以給我們提供最大的附加值，并管理相應(yīng)的任務(wù)和挑戰(zhàn)的傳感器技術(shù)。下表為不同傳感器技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的簡(jiǎn)單比較。

2微波雷達(dá)技術(shù)參數(shù)

       不同的微波雷達(dá)傳感器通常在功能和特性方面有所不同。根據(jù)應(yīng)用，我們需要不同的配置來(lái)進(jìn)行所需的測(cè)量。不同微波雷達(dá)類型之間的差異通過(guò)兩個(gè)基本參數(shù)定義：使用的頻段和調(diào)制方式。

2.1 頻段

       微波雷達(dá)測(cè)量方法在特定頻率范圍內(nèi)發(fā)射和接收電磁波。由于物理特性不同，微波雷達(dá)傳感器的范圍在不同的等級(jí)之間劃分。某些頻率范圍用字母標(biāo)記，表示頻段。該名稱由IEEE和NATO等機(jī)構(gòu)定義，并得到國(guó)際認(rèn)可。

       通過(guò)微波雷達(dá)波進(jìn)行的技術(shù)通信通常由國(guó)家當(dāng)局和國(guó)際協(xié)會(huì)進(jìn)行管理。它們定義了功率限制和頻段的批準(zhǔn)。

       商用微波雷達(dá)應(yīng)用的典型頻譜在10至120 GHz之間，根據(jù)應(yīng)用的不同，開(kāi)發(fā)人員根據(jù)其各自的技術(shù)特性使用不同的工作范圍。發(fā)射和接收頻率的選擇也會(huì)影響微波雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)的性能和特性。

       例如，10 GHz微波雷達(dá)甚至可以穿透墻壁，而60 GHz或77 GHz范圍內(nèi)的傳感器由于允許的帶寬更高，因此支持更高的分辨率。24 GHz傳感器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們能夠在全球范圍內(nèi)獲得批準(zhǔn)。

2.2 調(diào)制

       通常，微波雷達(dá)類型也通過(guò)指示所使用的微波雷達(dá)方法來(lái)定義。微波雷達(dá)信號(hào)通過(guò)對(duì)傳輸頻率的選擇性調(diào)制來(lái)影響。常見(jiàn)的微波雷達(dá)類型是CW，FSK和FMCW。

?CW

       CW代表“連續(xù)波”。在該方法中，傳感器同時(shí)連續(xù)地發(fā)送和接收信號(hào)（固定傳輸頻率）。這種類型也被稱為未調(diào)制的連續(xù)波微波雷達(dá)。

?FSK

       FSK的意思是“頻移鍵控”。這是一種特殊類型的FMCW微波雷達(dá)，在兩個(gè)頻率之間交替跳躍。

?FMCW

       FMCW是“調(diào)頻連續(xù)波”的縮寫。調(diào)頻連續(xù)波微波雷達(dá)不使用固定的傳輸頻率，而是使用隨時(shí)間變化的頻率調(diào)制（穩(wěn)態(tài)，循環(huán)和彎曲），也稱為啁啾。

3微波雷達(dá)技術(shù)

3.1 微波雷達(dá)信息與分析
       微波雷達(dá)探測(cè)可用于探測(cè)物體或生物的存在或運(yùn)動(dòng)。根據(jù)調(diào)制和天線配置，可以獲得以下信息：
?速度：有關(guān)物體速度的確切數(shù)據(jù)
?距離：有關(guān)一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的距離的數(shù)據(jù)
?運(yùn)動(dòng)方向：對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方向
?角度：通過(guò)角度分辨率確定入射角和分辨率
       通過(guò)模擬和數(shù)字信號(hào)分析，還可以從這些基本值中獲得更多信息。例如，智能算法可用于創(chuàng)建微波雷達(dá)集群，然后映射運(yùn)動(dòng)歷史。也可以對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行分類?；谛盘?hào)分析，微波雷達(dá)使用原始數(shù)據(jù)（例如微波雷達(dá)橫截面（RCS））來(lái)檢測(cè)給定物體是人還是車輛。如果有可用的參考值，則還可以確定極限值，填充量或到達(dá)時(shí)間。

3.2 測(cè)量精度

       這里經(jīng)常存在與微波雷達(dá)解決方案有關(guān)的誤解。雖然分辨率描述了微波雷達(dá)區(qū)分物體的能力，但其精度是指測(cè)量變量中最小的可測(cè)量差異。它描述了如何精確測(cè)量速度、距離或角度位置等參數(shù)。這是在考慮正負(fù)公差（表示為偏差率）的情況下完成的。

       測(cè)量精度取決于進(jìn)行測(cè)量的時(shí)間范圍。物體探測(cè)時(shí)間越長(zhǎng)，微波雷達(dá)接收的讀數(shù)就越多?？晒┓治龅臄?shù)據(jù)越多，檢測(cè)就越有意義和可靠。

       在實(shí)踐中，開(kāi)發(fā)人員通常必須在檢測(cè)時(shí)間和準(zhǔn)確性之間做出權(quán)衡。因?yàn)槿绻M快獲得信息，就必須縮短測(cè)量時(shí)間。

3.3 天線設(shè)計(jì)

       通過(guò)天線設(shè)計(jì)，微波雷達(dá)開(kāi)發(fā)人員定義了傳感器的覆蓋范圍。通過(guò)改變天線的排列，這可以定位微波雷達(dá)波的發(fā)射。天線圖顯示了天線在哪個(gè)方向上發(fā)射的能量最多。開(kāi)發(fā)人員采用定向天線，設(shè)計(jì)形狀和范圍，以便實(shí)現(xiàn)盡可能多的天線增益。這使得能量能夠集中在所需的視角上，并減少能源浪費(fèi)和側(cè)瓣。

       檢測(cè)區(qū)域可以聚焦狹窄且細(xì)長(zhǎng)，但也可以保持寬廣。設(shè)計(jì)取決于后續(xù)應(yīng)用。一種新的方法在于先進(jìn)的MIMO技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了多個(gè)發(fā)射和接收天線的使用。

3.4 微波雷達(dá)波于測(cè)量材料

       微波雷達(dá)波在空中的太空中自由傳播。當(dāng)它們撞擊物體時(shí)，信號(hào)會(huì)受到物體成分的影響。不同的材料對(duì)微波雷達(dá)波有不同的影響。它們被完全或部分吸收或反射。微波雷達(dá)波束也穿透不同的物質(zhì)。

       關(guān)于24 GHz微波雷達(dá)，通?？梢宰龀鲆韵玛愂觯?/span>

3.5 范圍

       微波雷達(dá)產(chǎn)品的范圍可能差異很大。在工業(yè)、商業(yè)和汽車行業(yè)，他們可能會(huì)在幾厘米到幾百或幾千米的距離上進(jìn)行測(cè)量。微波雷達(dá)可以測(cè)量多遠(yuǎn)取決于各種因素。

       一般來(lái)說(shuō)，物體離得越遠(yuǎn)，檢測(cè)起來(lái)就越困難。RCS（微波雷達(dá)橫截面）較低的物體在遠(yuǎn)處也更難探測(cè)到。畢竟，信號(hào)必須來(lái)回走很長(zhǎng)的通信路徑。這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)損失，例如由于環(huán)境影響或干擾因素。發(fā)射和接收功率越高，信號(hào)在行進(jìn)較長(zhǎng)的反射路徑后越好。

       微波雷達(dá)范圍總是受到所選頻段的限制，這決定了可用的波長(zhǎng)及其頻率，傳輸功率也受到法規(guī)的限制。同時(shí)，接收功率由天線增益和天線設(shè)計(jì)決定。通過(guò)設(shè)計(jì)天線的方向性（例如強(qiáng)聚焦）和集成多個(gè)天線，開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)了高靈敏度。然而，這會(huì)導(dǎo)致更大的噪音，必須通過(guò)進(jìn)一步的技術(shù)工作來(lái)抑制。

       在微波雷達(dá)開(kāi)發(fā)中，必須為各自的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)范圍，覆蓋面積和分辨率之間的最佳比例，并且必須進(jìn)行技術(shù)工作以最大限度地減少不良副作用。

3.6 對(duì)象分類

       微波雷達(dá)產(chǎn)品的一個(gè)高級(jí)功能是對(duì)象分類，它需要有關(guān)對(duì)象的廣泛信息才能可用。這可以通過(guò)高分辨率來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榭梢詸z測(cè)到物體的更多測(cè)量點(diǎn)。然后使用智能算法進(jìn)行信號(hào)處理，進(jìn)行分類。例如，在與交通相關(guān)的應(yīng)用中，可以根據(jù)車輛的長(zhǎng)度（物體在空間中延伸的距離）將物體識(shí)別為特定的車輛類別。

       但是，RCS、速度或有關(guān)運(yùn)動(dòng)模式的信息等測(cè)量值也有助于將對(duì)象指定給特定類型。例如，一個(gè)人的 RCS 值與車輛不同。使用可用的數(shù)據(jù)和適當(dāng)?shù)木幊?，可以?duì)對(duì)象的分類進(jìn)行陳述，例如在“人，車輛，動(dòng)物或其他”的類別方面。

3.7 分辨率

       微波雷達(dá)分辨率是微波雷達(dá)傳感器和系統(tǒng)相互區(qū)分目標(biāo)的能力（可微分性）。以下概述顯示了不同的微波雷達(dá)解決方案。

4. 微波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)

       除了前端（帶天線結(jié)構(gòu)的微波組件）外，完整的微波雷達(dá)傳感器還由信號(hào)調(diào)理和信號(hào)處理單元組成。這些基本組件還可以補(bǔ)充天線罩、外殼、透鏡和組件載體。

       通過(guò)天線設(shè)計(jì)，前端起著關(guān)鍵作用，因?yàn)樗旧碛蓚鞲衅鹘M成，并為后續(xù)功能設(shè)置參數(shù)。信號(hào)調(diào)理和處理分析并解釋前端提供的信號(hào)。這是必要的，以便通過(guò)分配測(cè)量單位和參考值，為用戶提供單獨(dú)的原始微波雷達(dá)檢測(cè)具有可理解的含義。

       微波雷達(dá)前端發(fā)射和接收電磁微波。然后將這些產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到信號(hào)處理組件。為了保護(hù)天線和電子元件，微波雷達(dá)一般都裝有外殼。技術(shù)人員將天線蓋稱為天線罩。除了保護(hù)前端外，它還用于固定天線。一些微波雷達(dá)產(chǎn)品還具有用于聚焦微波雷達(dá)波束的特殊透鏡。微波雷達(dá)的另一個(gè)組件是微波雷達(dá)信息輸出并轉(zhuǎn)發(fā)到其他技術(shù)產(chǎn)品所需的接口。

       微波雷達(dá)前端發(fā)射和接收電磁微波。然后將這些產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到信號(hào)處理組件。為了保護(hù)天線和電子元件，微波雷達(dá)一般都裝有外殼。技術(shù)人員將天線蓋稱為天線罩。除了保護(hù)前端外，它還用于固定天線。一些微波雷達(dá)產(chǎn)品還具有用于聚焦微波雷達(dá)波束的特殊透鏡。微波雷達(dá)的另一個(gè)組件是微波雷達(dá)信息輸出并轉(zhuǎn)發(fā)到其他技術(shù)產(chǎn)品所需的接口。

產(chǎn)品選擇

       哪種微波雷達(dá)傳感器適合您的應(yīng)用在很大程度上取決于您的個(gè)人技術(shù)知識(shí)、您自己的開(kāi)發(fā)能力、后續(xù)使用以及測(cè)量任務(wù)的復(fù)雜性。摩天射頻很樂(lè)意為您提供有關(guān)各種選項(xiàng)的詳細(xì)信息及技術(shù)咨詢服務(wù)。

       摩天射頻的調(diào)頻微波雷達(dá)傳感器具有其他普通微波脈沖微波雷達(dá)、導(dǎo)波微波雷達(dá)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，極窄的波束和穿透能力，能夠探測(cè)更小的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)更精確的定位，具有更高的分辨率和更強(qiáng)的保密性，且不減弱測(cè)量性能，歡迎咨詢了解。

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