随着微波雷达传感器技术的迅速发展，其应用领域日趋丰富，除了在汽车行业大规模应用外。智慧照明、智慧安防、智能家居、智能家电、辅助驾驶、能源控制、辅助医疗等领域，微波雷达传感器都是重要的解决方案之一。

      接下来大家一起来了解一下，什么是微波雷达传感器，它是如何工作的？

1微波雷达传感器概述

1.1什么是微波雷达？

       RADAR代表“无线电探测和测距”，是微波GHz范围内的有源发射和接收方法。微波雷达传感器用于通过电磁波对一个或多个物体进行非接触式检测、跟踪和定位。微波雷达的工作频率在3MHz～300GHz, 波长在100m～1mm之间，如下图所示。

1.2 微波雷达探测的工作原理

       微波雷达天线以微波的形式发射信号，微波雷达波以光速移动，因此人类无法感知。当微波击中物体时，信号会发生变化并被反射回传感器，这跟回声类似。到达天线的信号包含有关检测到的物体的信息。然后处理接收到的信号，以便使用收集的数据识别和定位物体。同时，也可以发射脉冲来触发反应。

1.3微波雷达技术的特点。
•非接触式：微波雷达探测是一种非接触式传感技术，无需与被检测的材料或物体直接接触。微波雷达即使在很远的距离也能可靠地进行测量和探测。
•点云：微波雷达传感器用于工业和汽车应用，不产生图像。它们只是形成一种点云，可以粗略地指示物体的轮廓和周围环境的基础设施。与相机相反，人们是无法识别的。
•综合数据测量：微波雷达传感器检测运动和静止物体。信号处理后，通过反射接收的数据提供有关检测到的物体，车辆，动物或人的各种信息。可提供运动方向、速度、距离和相对于传感器的角度位置等数据。
•多维检测：根据其调制，微波雷达收集有关其环境的大量数据。这使得传感器还可以像人眼一样以三维方式记录环境。
•应用灵活：微波雷达波在太空或空中自由传播。根据传感器的技术发展和用途，如有必要，可以实现极端范围。对于商业应用，覆盖范围通常从一厘米到几百米不等。
•穿透力强：微波雷达传感器的电磁波可穿透各种材料（金属除外）。特别是塑料，非常适合覆盖或设计天线罩——天线罩的圆顶形保护外壳。它允许将传感器一体化集成到产品设计中。

1.4微波雷达技术的优势
•不受天气条件影响。
•耐受极热和极冷。
•即使在曝光过度和不良照明条件下也能正常工作。
•在黑暗中工作。
•免维护。
•提供广泛的功能，例如测量距离和速度，跟踪，物体定位，确定ETA，物体分类，人数。
•适合室内和室外使用。
•可用于多种应用。
•摩天射频的微波雷达产品还具有紧凑的设计和易于集成的特点。

1.5 微波雷达与其他传感器的优缺点比较

       不同的传感器技术测量具有不同的优缺点。我们可根据不同的应用需要来选择可以给我们提供最大的附加值，并管理相应的任务和挑战的传感器技术。下表为不同传感器技术优缺点的简单比较。

2微波雷达技术参数

       不同的微波雷达传感器通常在功能和特性方面有所不同。根据应用，我们需要不同的配置来进行所需的测量。不同微波雷达类型之间的差异通过两个基本参数定义：使用的频段和调制方式。

2.1 频段

       微波雷达测量方法在特定频率范围内发射和接收电磁波。由于物理特性不同，微波雷达传感器的范围在不同的等级之间划分。某些频率范围用字母标记，表示频段。该名称由IEEE和NATO等机构定义，并得到国际认可。

       通过微波雷达波进行的技术通信通常由国家当局和国际协会进行管理。它们定义了功率限制和频段的批准。

       商用微波雷达应用的典型频谱在10至120 GHz之间，根据应用的不同，开发人员根据其各自的技术特性使用不同的工作范围。发射和接收频率的选择也会影响微波雷达可实现的性能和特性。

       例如，10 GHz微波雷达甚至可以穿透墙壁，而60 GHz或77 GHz范围内的传感器由于允许的带宽更高，因此支持更高的分辨率。24 GHz传感器的一个优点是它们能够在全球范围内获得批准。

2.2 调制

       通常，微波雷达类型也通过指示所使用的微波雷达方法来定义。微波雷达信号通过对传输频率的选择性调制来影响。常见的微波雷达类型是CW，FSK和FMCW。

•CW

       CW代表“连续波”。在该方法中，传感器同时连续地发送和接收信号（固定传输频率）。这种类型也被称为未调制的连续波微波雷达。

•FSK

       FSK的意思是“频移键控”。这是一种特殊类型的FMCW微波雷达，在两个频率之间交替跳跃。

•FMCW

       FMCW是“调频连续波”的缩写。调频连续波微波雷达不使用固定的传输频率，而是使用随时间变化的频率调制（稳态，循环和弯曲），也称为啁啾。

3微波雷达技术

3.1 微波雷达信息与分析
       微波雷达探测可用于探测物体或生物的存在或运动。根据调制和天线配置，可以获得以下信息：
•速度：有关物体速度的确切数据
•距离：有关一个或多个对象的距离的数据
•运动方向：对象的运动方向
•角度：通过角度分辨率确定入射角和分辨率
       通过模拟和数字信号分析，还可以从这些基本值中获得更多信息。例如，智能算法可用于创建微波雷达集群，然后映射运动历史。也可以对这些对象进行分类。基于信号分析，微波雷达使用原始数据（例如微波雷达横截面（RCS））来检测给定物体是人还是车辆。如果有可用的参考值，则还可以确定极限值，填充量或到达时间。

3.2 测量精度

       这里经常存在与微波雷达解决方案有关的误解。虽然分辨率描述了微波雷达区分物体的能力，但其精度是指测量变量中最小的可测量差异。它描述了如何精确测量速度、距离或角度位置等参数。这是在考虑正负公差（表示为偏差率）的情况下完成的。

       测量精度取决于进行测量的时间范围。物体探测时间越长，微波雷达接收的读数就越多。可供分析的数据越多，检测就越有意义和可靠。

       在实践中，开发人员通常必须在检测时间和准确性之间做出权衡。因为如果要尽快获得信息，就必须缩短测量时间。

3.3 天线设计

       通过天线设计，微波雷达开发人员定义了传感器的覆盖范围。通过改变天线的排列，这可以定位微波雷达波的发射。天线图显示了天线在哪个方向上发射的能量最多。开发人员采用定向天线，设计形状和范围，以便实现尽可能多的天线增益。这使得能量能够集中在所需的视角上，并减少能源浪费和侧瓣。

       检测区域可以聚焦狭窄且细长，但也可以保持宽广。设计取决于后续应用。一种新的方法在于先进的MIMO技术，该技术结合了多个发射和接收天线的使用。

3.4 微波雷达波于测量材料

       微波雷达波在空中的太空中自由传播。当它们撞击物体时，信号会受到物体成分的影响。不同的材料对微波雷达波有不同的影响。它们被完全或部分吸收或反射。微波雷达波束也穿透不同的物质。

       关于24 GHz微波雷达，通常可以做出以下陈述：

3.5 范围

       微波雷达产品的范围可能差异很大。在工业、商业和汽车行业，他们可能会在几厘米到几百或几千米的距离上进行测量。微波雷达可以测量多远取决于各种因素。

       一般来说，物体离得越远，检测起来就越困难。RCS（微波雷达横截面）较低的物体在远处也更难探测到。毕竟，信号必须来回走很长的通信路径。这会导致信号损失，例如由于环境影响或干扰因素。发射和接收功率越高，信号在行进较长的反射路径后越好。

       微波雷达范围总是受到所选频段的限制，这决定了可用的波长及其频率，传输功率也受到法规的限制。同时，接收功率由天线增益和天线设计决定。通过设计天线的方向性（例如强聚焦）和集成多个天线，开发人员实现了高灵敏度。然而，这会导致更大的噪音，必须通过进一步的技术工作来抑制。

       在微波雷达开发中，必须为各自的应用实现范围，覆盖面积和分辨率之间的最佳比例，并且必须进行技术工作以最大限度地减少不良副作用。

3.6 对象分类

       微波雷达产品的一个高级功能是对象分类，它需要有关对象的广泛信息才能可用。这可以通过高分辨率来实现，因为可以检测到物体的更多测量点。然后使用智能算法进行信号处理，进行分类。例如，在与交通相关的应用中，可以根据车辆的长度（物体在空间中延伸的距离）将物体识别为特定的车辆类别。

       但是，RCS、速度或有关运动模式的信息等测量值也有助于将对象指定给特定类型。例如，一个人的 RCS 值与车辆不同。使用可用的数据和适当的编程，可以对对象的分类进行陈述，例如在“人，车辆，动物或其他”的类别方面。

3.7 分辨率

       微波雷达分辨率是微波雷达传感器和系统相互区分目标的能力（可微分性）。以下概述显示了不同的微波雷达解决方案。

4. 微波雷达的结构

       除了前端（带天线结构的微波组件）外，完整的微波雷达传感器还由信号调理和信号处理单元组成。这些基本组件还可以补充天线罩、外壳、透镜和组件载体。

       通过天线设计，前端起着关键作用，因为它本身由传感器组成，并为后续功能设置参数。信号调理和处理分析并解释前端提供的信号。这是必要的，以便通过分配测量单位和参考值，为用户提供单独的原始微波雷达检测具有可理解的含义。

       微波雷达前端发射和接收电磁微波。然后将这些产生的信号转发到信号处理组件。为了保护天线和电子元件，微波雷达一般都装有外壳。技术人员将天线盖称为天线罩。除了保护前端外，它还用于固定天线。一些微波雷达产品还具有用于聚焦微波雷达波束的特殊透镜。微波雷达的另一个组件是微波雷达信息输出并转发到其他技术产品所需的接口。

       微波雷达前端发射和接收电磁微波。然后将这些产生的信号转发到信号处理组件。为了保护天线和电子元件，微波雷达一般都装有外壳。技术人员将天线盖称为天线罩。除了保护前端外，它还用于固定天线。一些微波雷达产品还具有用于聚焦微波雷达波束的特殊透镜。微波雷达的另一个组件是微波雷达信息输出并转发到其他技术产品所需的接口。

产品选择

       哪种微波雷达传感器适合您的应用在很大程度上取决于您的个人技术知识、您自己的开发能力、后续使用以及测量任务的复杂性。摩天射频很乐意为您提供有关各种选项的详细信息及技术咨询服务。

       摩天射频的调频微波雷达传感器具有其他普通微波脉冲微波雷达、导波微波雷达不可比拟的优势，极窄的波束和穿透能力，能够探测更小的目标和实现更精确的定位，具有更高的分辨率和更强的保密性，且不减弱测量性能，欢迎咨询了解。