調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)技術(shù)近年來在工業(yè)檢測、醫(yī)療健康、汽車輔助駕駛等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。作為一種先進(jìn)的雷達(dá)技術(shù)，FMCW雷達(dá)通過發(fā)射頻率隨時(shí)間線性變化的電磁波并分析回波信號來獲取目標(biāo)的距離、速度和角度信息。隨著半導(dǎo)體工藝和信號處理技術(shù)的進(jìn)步，工作在更高頻率的FMCW雷達(dá)逐漸成為研究熱點(diǎn)，其中120GHz FMCW雷達(dá)憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注。

120GHz屬于毫米波頻段，在長波段與傳統(tǒng)毫米波相重合，在短波段與紅外光相重合。這一頻段的雷達(dá)系統(tǒng)能夠提供比24GHz、60GHz、77GHz等傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)更高的分辨率、更精確的距離測量以及更強(qiáng)的抗干擾能力。同時(shí)，120GHz FMCW雷達(dá)在功耗控制、系統(tǒng)集成度和小型化方面也取得了顯著進(jìn)展，為其在多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

本研究報(bào)告全面分析120GHz FMCW雷達(dá)的技術(shù)優(yōu)勢，涵蓋分辨率、距離精度、抗干擾能力、功耗等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，并探討其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用前景，為產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)選型和學(xué)術(shù)研究提供參考依據(jù)。

二、120GHz FMCW雷達(dá)技術(shù)原理與系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 基本工作原理

120GHz調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)采用線性調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)，其基本工作原理是：雷達(dá)發(fā)射頻率隨時(shí)間線性變化的電磁波信號，當(dāng)遇到目標(biāo)時(shí)，部分電磁波被反射回來形成回波信號。通過比較發(fā)射信號與回波信號的頻率差(差拍頻率)，可以計(jì)算出目標(biāo)的距離信息；同時(shí)，利用多普勒效應(yīng)可以測量目標(biāo)的速度信息。

具體來說，當(dāng)發(fā)射信號頻率隨時(shí)間線性增加時(shí)，回波信號由于傳播延遲，其頻率相對于發(fā)射信號有一定的偏移。這個(gè)頻率差(差拍頻率)與目標(biāo)距離成正比，通過測量差拍頻率可以精確計(jì)算出目標(biāo)距離。對于運(yùn)動目標(biāo)，由于多普勒效應(yīng)，回波信號還會產(chǎn)生額外的頻率偏移，通過分析這個(gè)偏移可以得到目標(biāo)的速度信息。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)與關(guān)鍵組件

120GHz FMCW雷達(dá)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)關(guān)鍵組件構(gòu)成：

1. 射頻前端：包括壓控振蕩器(VCO)、功率放大器、混頻器、低噪聲放大器等，負(fù)責(zé)產(chǎn)生、發(fā)射和接收高頻信號。

2. 信號處理單元：對混頻后的中頻信號進(jìn)行數(shù)字化處理，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)、快速傅里葉變換(FFT)、數(shù)字信號處理等，提取目標(biāo)的距離、速度和角度信息。

3. 天線系統(tǒng)：發(fā)射和接收電磁波信號，120GHz雷達(dá)通常采用微帶陣列天線或集成在封裝內(nèi)的片上天線，以實(shí)現(xiàn)小型化和高增益。

4. 電源管理單元：為系統(tǒng)各部分提供穩(wěn)定的電源，確保系統(tǒng)在不同工作條件下的穩(wěn)定性和低功耗。