全面解析毫米波雷达技术：从原理到应用

摘要：雷达，一种利用电磁波探测目标物体的位置、速度和其他特征的技术。根据工作频率和波段的不同，有如下种类的雷达。

1 雷达简介

雷达，一种利用电磁波探测目标物体的位置、速度和其他特征的技术。根据工作频率和波段的不同，有如下种类的雷达。

下文就其中毫米波雷达做详细介绍。

2 什么是毫米波雷达？

毫米波雷达是一种利用毫米波段电磁波（频率范围为30GHz到300GHz，波长为1毫米到10毫米）进行探测和测量的技术。

毫米波雷达的构成

如下图为雷达的主要构成部分。

图1 雷达主要构成

①天线：用于接收和发送毫米波信号。需要注意天线的设计，直接影响了雷达系统的性能。

②发射机：用于生成和发射毫米波信号。发射机中一般还包含信号发生器和功率放大器等组件。

③射频收发转换开关：用于切换雷达系统收发状态的切换

④接收机：接收和处理反射回来的毫米波信号。其中一般还包括低噪放大器（LNA）、混频器和模数转化器（ADC）等组件

⑤信号处理单元：主要工作为，对接收到的信号进行数据处理和分析、包括数字信号滤波、数据解调和目标检测等，同时将处理好的数据发送到显示器

⑥显示器：主要是对数据进行图形展示等。

毫米波雷达的工作原理

如下图为整个毫米波雷达的工作流程。

图2 毫米波工作原理图解

①发射信号：雷达系统首先发出毫米波信号。

②信号传播：信号传播过程，在毫米波信号遇到目标物体时会发生反射、散射或折射等现象

③接收信号：雷达系统天线捕捉反射回来的毫米波信号，并将相应信号发射到接收机进行信号的处理

④信号处理：接收机对接收信号进行处理，计算信号的时间延迟、信号强度和相位变化，确定目标物体的距离、速度和形状等信息。

⑤控制显示：处理后的数据通过控制与显示单元展示给终端用户，提供相应的图像数据等

总的来说，毫米波雷达系统由发射机发起，经天线发出信号，信号遇到目标物体后部分信号反射回来由雷达天线捕捉到，将捕捉到的数据反馈给接收机，再到信号处理单元进行数据处理，最终由显示终端呈现出来。

3 毫米波雷达的应用领域

与传统的微波雷达相比，毫米波雷达具有更高的频率和更短的波长，因此能够提供更高的分辨率和更精准的探测能力。这使得毫米波雷达在各种应用中都表现出色，包括自动驾驶、工业自动化、安防监控和健康监测等领域。

①自动驾驶：毫米波雷达在自动驾驶汽车中用于检测前方障碍物、车辆和行人，实现实时的车距测量和防碰撞预警。

②工业自动化：在工业生产中，毫米波雷达用于监控生产线上的物体位置和移动状态，提高生产效率和安全性。

③安防监控：可用于检测和跟踪入侵者，提供高精度的周界防护和安全监控。

④健康监测：能够用于人体生命体征的无接触监测，如呼吸频率和心跳等，特别适用于医院和家庭健康监测。

4 毫米波雷达优缺点

优点：

• 高分辨率：高频率低波长，使得其能够提供高分辨率的目标图像和精确的距离测量；

• 全天候工作：在各种恶劣天气环境下都能工作；

• 穿透力：具有能够穿透一些非金属材料的能力。如塑料、布料等；

• 探测精度高。

缺点：

• 成本高；

• 信号处理复杂：对处理器，以及系统设计和实现有一定要求；

• 电磁干扰：在高频段工作时，容易受到其他设备的电磁干扰。

毫米波雷达作为一种先进的探测技术，在各个领域都有着重要的应用价值。随着科技的进步和应用需求的不断增加，以及智能化和集成化的推进，毫米波雷达技术在未来还有着更为广阔的应用场景。

人体微动毫米波雷达模组

亿佰特E54系列毫米波雷达模组，杰出生命存在感应传感器参考设计，融合了高效的24GHz毫米波传感器传感器硬件与智能算法固件HPS01。传感器硬件部分由AIoT毫米波传感器芯片、高性能一发一收微带天线、MCU以及配套的外围辅助电路共同组成。而智能算法固件HPS01则采用了FMCW波形以及芯片专有的先进信号处理技术。此方案主要面向家庭、办公和酒店等常规室内环境,实现对人体的精准存在感应。