FMCW-Radarsensor – die Grundlagen

Erfahren Sie mehr über Messprinzip und Funktionsweise von FMCW-Radarsensoren.

Radarsensoren für Abstandsmessung oder Kollisionsvermeidung basieren meist auf dem frequenzmodulierten Dauerstrichradar oder „Frequency-Modulated Continous Wave“-Radar (FMCW). OndoSense setzt auf neueste FMCW-Radartechnologie und innovative FMCW-Radaralgorithmen. Erfahren Sie mehr über das Messprinzip und die Funktionsweise von FMCW-Radarsensoren zur Distanzmessung!

FMCW-Radar: Frequency-Modulated Continous Wave

Der Radar mit dem "Chirp" – ein kontinuierlich moduliertes Radarsignal

OndoSense setzt für Radarsensoren zur Abstandsmessung ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradar ein – auch „Frequency-Modulated Continous Wave Radar“(FMCW) genannt. Der FMCW-Radar sendet eine Radarfrequenz aus, die kontinuierlich über eine definierte Frequenzbandweite (bw) erhöht oder reduziert wird.

Diese meist lineare Frequenzmodulation des FMCW-Radars nennt man Sweep oder auch Chirp. Die Zeitdauer dieser wiederkehrenden Modulation wird als Chirp-Zeit (t) bezeichnet.

FMCW-Verfahren: Sägezahn-Modulation mit linearem Chirp

Das Signal des FMCW-Radars steigt linear von der minimalen bis zur maximalen Frequenz an (Up-Chirp)

Die hier verwendete Sägezahn-Modulation gehört neben der Dreiecksmodulation zu den gängigsten FMCW-Verfahren bei Radarsensoren zur Abstandsmessung. Bei der Sägezahn-Methode wird das Signal kontinuierlich von der minimalen bis zur maximalen Frequenz erhöht (Up-Chirp) – z. B. im ISM-Band von 122 GHz bis 123 GHz.

Trifft das ausgesendeten Radarsignal auf ein Objekt, werden die Radarwellen ganz oder teilweise reflektiert und vom FMCW-Radarsensor empfangen. Dabei hat das empfangene Signal eine unterschiedliche Frequenz als das ausgesendete Signal. Aus der Frequenzverschiebung (Δ f) der beiden Signale kann der Radarsensor den genauen Abstand zum Objekt ermitteln.

Die Entfernung des FMCW-Radarsensors (d) zum Zielobjekt errechnet sich aus der Chirp-Zeit (t), der Frequenzdifferenz (Δ f) , der gesamten Frequenzbandweite des Chirps sowie der (annäherenden) Lichtgeschwindigkeit (c), mit der sich die Radarwellen durch den Raum bewegen.

Das Sägezahn-Verfahren eignet sich bei FMCW-Radarsensoren auch für das sogenannte Fast Chirping: Dabei werden sehr kurze Chirps von weniger als 100 μs erzeugt, um u. a. hohe Messfrequenzen zu erreichen.