FMCW-频率调制


基本原理:FMCW基于飞行时间(TOF)原理,通过测量激光在接收机与目标物间的时间来获取距离。通常,将RF调制副载波信号对激光信号载波进行调制。

1. 频率调制

即RF信号是频率随时间变化的信号对激光信号进行调制,基于锯齿波具有生成简单,本文采用锯齿波信号对激光载波进行调制。

1.1 调制方式

a. 内调制:通过电流或电压对激光器内腔直接进行调制,使得输出激光信号的频率改变;

b. 外调制:即采用激光器+激光外调制器的模式,例如单频激光器+声光移频器(AOM),单频激光器+相位调制器(EOM).

1.2 测距原理

采用基于如图1所示的FMCW激光测距原理图,通过调制的线性调频激光信号,将测量信号与参考信号进行拍频,得到探测目标的距离

 

锯齿波线性调频信号是频率随时间呈锯齿形线性变化的正弦波信号,如图2

 

 

 

图2 调制信号时域与频域图

LFMCW的发射信号与接收信号频率随时间变化曲线如图3.

 

 

图3. 发射信号与接受信号拍频原理图

发射信号的频率与相位分别为:

 

经过目标反射后的相位为:

 

在探测器表面拍频之后的相位差为

 

得到拍频:

 

最后得到距离为:

 

 


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