生命体征雷达 – Matlab 仿真

信息处理 matlab fft 雷达 咪咪 多普勒
2022-02-03 01:13:42

有兴趣设计和模拟用于生命体征传感的 FMCW 雷达。初始信号参数为(1):

在此处输入图像描述

使用以下 Matlab 代码生成波形时:

fc = 77e9;
c = 3e8;
tm = 50e-6;                        
bw = 4e9;            
fs = 4e9; 
waveform = phased.FMCWWaveform('SweepTime',tm,'SweepBandwidth',bw,...
    'SampleRate',fs);

sig = waveform();
subplot(211); plot(0:1/fs:tm-1/fs,real(sig));
xlabel('Time (s)'); ylabel('Amplitude (v)');
title('FMCW signal'); axis tight;
subplot(212); spectrogram(sig,32,16,32,fs,'yaxis');
title('FMCW signal spectrogram');

结果是: 在此处输入图像描述

当 fs 增加到 4GHz 时,结果与预期一致。

在此处输入图像描述 想知道在 Matlab 仿真中使用的采样频率是多少。

(1) https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1326071/FULLTEXT02.pdf

2个回答

通过查看表格,在我看来采样率是2 MHz. 我是从Samples Per ChirpChirp Duration,这也符合我的预期,这就是论文所说的“快速时间轴采样率”。他们还可能显示结果4 MHz设置以及,请参阅pdf第18页的摘录:

包含雷达配置的文本文件必须在启动时提供给雷达。如前所述,为使用 EVM 测量生命体征定义了两种不同的场景(从背面和正面测量)。几个啁啾参数在配置中是不同的。在背面配置中,ADC 采样率为 2 MHz (2000 Ksps),每个啁啾有 100 个 ADC 样本,而在正面配置中,ADC 采样率为 4 MHz (4000 Ksps),每个啁啾有 200 个 ADC 样本。两种配置的采样时间或线性调频持续时间是 50 μs,即每个线性调频的 ADC 样本数除以 ADC 采样率。

我认为这是每个人都认为的传统采样率。它们还具有“慢时间轴采样率”,即它们采集一帧样本并将其输入处理的频率。我想我会称之为不同的东西,比如“帧速率”,因为它确实与每秒采集的样本数量无关。所有这些都在第 18-19 页进行了解释。

似乎由于您希望将4 GHz啁啾本身与混合后产生的拍频信号可视化而发生混淆,这最终用于 FMCW 雷达中的检测。这是两种不同的信号!

这就是2 MHz采样率不起作用的原因:它远低于带宽为4 GHz的信号的最低要求。将采样率设置为4 GHz(这是复杂信号的理论最小值)后,您会在频谱图中看到预期的结果。

对于 FMCW 雷达,使用2 MHz的采样率对产生的频进行采样,采样要求要低得多。

如果您想在 MATLAB 中对此进行建模,您绝对可以处理在 4 GHz(或更高)频率下对啁啾进行采样,并根据需要进行混频以获得节拍信号。您可以通过直接处理混音后产生的节拍信号来避免这种情况,正如我们已经说过的那样,它的采样要求要低得多,因此更容易处理。