1. 引言

毫米波（mmWave）是一种特殊的雷达技术，它使用短波长的电磁波。雷达系统发射电磁波信号，然后其路径上的物体将它反射回去。通过捕捉反射信号，雷达系统可以确定目标的距离、速度和角度。毫米波雷达发射的信号波长在毫米范围内。这被认为是电磁波谱中的短波长，是该技术的优点之一。实际上，处理毫米波信号所需的天线等系统组件的尺寸很小。短波长的另一个优点是精度高。工作在 76-81 GHz（相应波长约为 4 毫米）的毫米波系统将能够检测到小到 1 毫米的运动。一个完整的毫米波雷达系统包括发射（TX）和接收（RX）射频（RF）组件；如时钟这样的模拟元件；如模数转换器（ADC）、微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）这样的数字元件。以前，这些系统采用离散元件实现，这增加了功耗和整体系统成本。由于系统的复杂性和高频率，系统设计具有挑战性。Texas Instruments （TI） 已经解决了这些挑战，并设计了基于互补金属氧化物半导体（CMOS）的毫米波雷达器件，该器件集成了 TX-RF 和 RX-RF 、模拟组件（如时钟）以及数字组件（如 ADC、MCU 和硬件加速器）。TI 毫米波传感器产品组合中的一些系列集成了 DSP ，来提供额外的信号处理功能。TI 实现了一种特殊的毫米波技术，称为调频连续波（FMCW）。顾名思义， FMCW 雷达连续发射调频信号，以测量距离、角度和速度。这与传统的脉冲雷达系统不同，后者周期性地发射短脉冲。

2. 测距

雷达系统的基本概念是物体在其路径上反射的电磁信号的传输。在 FMCW 雷达使用的信号中，频率随时间线性增加。这种类型的信号也被称为 chirp （线性调频）。下图显示了 chirp 信号的表示，其幅度是时间的函数。

下图也显示了 chirp ，频率是时间的函数。chirp 的特征是起始频率（fc），带宽（B）和持续时间（Tc）。chirp 的斜率（S）捕获频率的变化率。其中 fc = 77 GHz, B = 4 GHz, Tc = 40 μs, S = 100 MHz/μs

FMCW 雷达系统发送 chirp 信号并捕获其路径上物体反射的信号。
下图是FMCW雷达主要射频组件的简化框图。

雷达的工作原理如下:

• 合成器产生 chirp
• chirp 由发射天线（TX ant）发射出去
• 物体对 chirp 的反射产生被接收天线捕获的反射 chirp （RX ant）
• 混频器（mixer）结合 RX 和 TX 信号产生中频（IF）信号

频率混频器是一种电子元件，它将两个信号组合在一起，产生一个具有新频率的新信号