Radar FMCW đổi thời gian sóng phản hồi thành chênh lệch tần số ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 11
Radar FMCW đo khoảng cách bằng cách phát sóng có tần số thay đổi theo thời gian rồi so tín hiệu phản hồi với tín hiệu đang phát. Sóng trở về bị trễ; với mục tiêu đứng yên và nhịp quét phù hợp, độ trễ tạo một chênh lệch tần số có thể đọc được.
Đổi tần số tạo một dấu thời gian
Trong một đoạn quét, tần số tăng theo quy luật. Sóng đang nhận được đã rời radar trước đó, lúc nguồn còn phát ở một tần số khác. Vì vậy, nó không giống tín hiệu nguồn tại đúng thời điểm hiện tại.
Mạch trộn tạo tín hiệu có thành phần chênh lệch. Biết nhịp quét, hệ có thể nối chênh lệch này với thời gian hành trình và khoảng cách theo mô hình đo.
Có thể hình dung nghe lại một bản nhạc đang lên cao sau một khoảng trễ: âm hiện tại và âm trở về thuộc hai thời điểm khác nhau. Ví dụ chỉ giúp hiểu độ trễ; radar thực dùng sóng điện từ và mạch xử lý.
Khoảng cách và vận tốc cần được tách
Một vật đứng yên vẫn có thể cho thông tin khoảng cách. Nó không cần chuyển động để tạo độ trễ. Ngược lại, chuyển động mục tiêu có thể thêm tác dụng Doppler vào tín hiệu, nên không thể coi mọi chênh tần số đều chỉ do khoảng cách.
Hệ có thể dùng chuỗi lần quét và xử lý thích hợp để tách thông tin. Đây là lý do radar hiện đại quan tâm cả cách phát theo thời gian, không chỉ tần số mang lớn đến đâu.
Độ tinh vi không xóa giới hạn
Nhiều bề mặt phản hồi, đường phản xạ gián tiếp và nhiễu có thể làm xuất hiện tín hiệu khó diễn giải. Phạm vi và khả năng phân biệt hai mục tiêu còn phụ thuộc thiết kế quét và bộ thu.
Hiểu lầm: radar chỉ thấy vật đang di chuyển. Trong cấu hình này, khoảng cách được mã hóa nhờ độ trễ ngay cả khi mục tiêu đứng yên.
Ghi nhớ: quét tần số đặt dấu thời gian; phản hồi mang dấu cũ; so hai tín hiệu cung cấp thông tin về hành trình.
Đọc thêm
- Radar nhận chuyển động bằng sự thay đổi tần số tín hiệu phản hồi ra sao?
- LiDAR dựng bản đồ ba chiều bằng tia laser như thế nào?