Hallo, ich habe ein kleines Problem. Ich möchte gerne die Signalverarbeitung für ein FMCW Radar machen, was nur die Entfernung bestimmen soll. Dabei habe ich ja in Ausbreitungsrichtung eine Entfernungsauflösung die über die Bandbreite bestimmt ist. Bei mit hat das System eine Bandbreite von 4 GHz und damit eine Auflösung von ca. 3,7 cm. Ich habe mal gehört, dass man die Position des Objektes noch genauer über die Phase bestimmen kann. Ich weiß allerdings nicht, wie das geht und habe auch dazu keine Literatur gefunden. Wäre super, wenn ihr mir helfen könntet. Viele Dank im Voraus. Gruß Jessica
Die Phasenlag läst sich z.B. messen in dem man mit der steigenden Flanke des gesendeten Signals ein RS_Flipflop triggert und mit der nächsten steigenden Flanke des reflektierten Signals resetet. Das Ausgangssignal ergibt die PhasenDifferenz und damit die zeitliche verschiebung der Signale. Allerdings erscheint mir das bei 4GHz recht schwierig ein passendes FF zu finden/ zu bauen. Setz aber konstante frequenz vorraus und ist mehrfach interpretierbar wie der Nonius eines Messchiebers. inegriert man an einem Tiefpass das Signal bekommt man eine analog auswertbare Spannung proportional zum Phasenwinkel. Du bauchst also die Grobmessung als Basis und als die Phasenwinkelmessung als Offset. Namaste
Hallo Jessica ich wollte auch Entfernungen zur Objekte anhand ein FMCW Radar messen .wo kann man solche FMCW Radar kaufen?
@Jessica + Sofia Ihr kennt diese Seite schon? http://lea.hamradio.si/~s53mv/ Der hat sich auch einen Hoehenmesser nach dem Prinzip gebaut.
Wenn man ein frequenzmoduliertes Signal aussendest, dann erhält man ja durch runtermischen des gesendeten mit dem empfangenen Signal nur noch eine Frequenz, d.h. die Differenzfrequenz daraus. Die wäre beispielsweise bei einigen khz. Anschließend kann man ja nach der A/D-Wandlung über die IQ Werte (Inphase und Quadratur) die Phase berechnen. Mein Problem ist aber, dass ich ja nur ein Auflösungsvermögen von 3,7 cm in der Entfernung habe. Also nur Ziele detektieren kann, die 3,7 cm in der Entfernung voneinander entfernt sind. Ich möchte aber jetzt, die genaue Position meines Objektes bestimmen. Wie bekomme ich über die Phase meine genaue Position raus? Beispiel: Mein Objekt ist in einer Entfernung von 1m von meiner Antenne. Wenn ich meine Differenzfrequenz bestimme (bsp. 67khz) dann kann ich eine Aussage machen, in welcher Entfernungszelle mein Objekt sich befindet, aber nicht genau wo. Wie kann ich mit Hilfe der Phase mehr über meine Genauigkeit sagen?
in dem du tie den Rest kleiner lamda mist und aufadierst. namaste
Hallo zusammen, ich habe das selbe Problem. Kann mir jemand erklären, wie ich mit Hilfe der Phase meine Genauigkeit verbessern kann? Bzw. mir einmal den mathematischen Zusammenhang erklären, was genau ich mit der Phase meines IF-Signals machen muss. Liebe Grüße Philipp
Die Phase wird an dieser Stelle nicht benötigt. Der TX gibt z.B. ansteigende Frequenz ab ( deshalb FM ) und der RX empfängt sie um die Laufzeit spöter. Heißt, daß der RX niedrigere Frequenz hat, als der TX. Beim Mischen ist das dann die Differenzfrequenz im khz-Bereich. Je länger die Laufzeit, umso weiter ist die f von TX und RX auseinander. Diese f ist analog (also nicht stufig) zur Entfernung. Und sie muß entsprechend der Anforderungen genau gemessen werden und kann dann in die Entfernung umgerechnet werden. Frequenzmessung ist nicht ganz trivial, denn da verschiedene Gegenstände im Messfeld sind (+ Reflektionen9 ergibt sich ein f-gemisch. In die Umrechnungsformel gehen lambda und die Radar-frequenz-Anstiegsgeschwindigkeit mit ein.
Genau das habe ich auch schon so umgesetzt. Jetzt will ich aber mit Hilfe der Phase meine Genauigkeit verbessern, d.h. ich bekomme das A/D gewandelte IQ-Signal, mache eine FFT bestimme mein Ziel über die Frequenz und will nun mit diesen Informationen mit Hilfe meiner Phase die Genauigkeit verbessern. Mir ist aber noch nicht ganz klar, wie genau ich hier meine Phase benutzen soll.
Du könntest I und Q miteinander multiplizieren und dann erhälst Du die doppelte Frequenz. Die läßt sich evtl leichter bestimmen. Was anderes fällt mir für die Phase nicht ein. Vielleicht habe ich hier auch einen Denkfehler ... Ansonsten kannst Du ja die Frequenz beliebig* genau bestimmen, es treten keine Schritte in Lambda auf. * einfacher gesagt als getan
Man kann die Aufloesung erhoehen, indem man schneller sweept. Dann ist der Frequenzabstand auch groesser.
Das halte ich aber für ein Gerücht! Bei der auswertung durch eine einfache FFT ist die Ortsauflösung einzig durch die Bandbreite der Wellenform gegeben
Der Phasenwinkel zwischen f0 und f1 kann wie der nonius auf einer scheblehre ausgewertet werden dh. die Auflösung des Phasenwinkels erhöht die Auflösung nicht die Genauigkeit. Letztere ist von der genauigkeit der zeitbasis abhängig. ;)
Wenn Du es extrem einfach (aber mit schlechter Perfomance hättest): Zero-padding bei der FFT. (d.h. ein paar viele 0en an das Signal hängen bevor die FFT durchgeführt wird) Winfried J. schrieb: > in dem du tie den Rest kleiner lamda mist und aufadierst. Kannst Du das nochmal erklären? Was ist 'tie', was ist 'lambda' und was wird 'aufaddiert'? Der Satz ist zumindest für mich vollkommen unverständlich.
lalala schrieb: >> in dem du tie den Rest kleiner lamda mist und aufadierst. > > ... Der Satz ist zumindest für mich vollkommen unverständlich. Man könnte auch sagen, der war ziemlicher Mist.
Eine weitere Möglichkeit ist sich die Eindeutigkeit über eine Freqeunzschätzung zu holen (FFT mit Zero Padding, oder was auch immer) und anschließend den Phasenwinkel des Signals zu bestimmen. So kann man letztlich die absolute Phasenlage des Signals bestimmen und so den Abstand hochgenau bestimmen. In der Theorie funktioniert das sehr gut, in Papern unter Laborbedingungen auch ganz gut , in der Praxis kann das jedoch beliebig schwierig werden
Sepp Obermair schrieb: > In der Theorie funktioniert das sehr gut, in Papern unter > Laborbedingungen auch ganz gut , in der Praxis kann das jedoch beliebig > schwierig werden Dann liegt das wohl daran, dass die Theorie etwas praxisfern ist und die wahren Verhältnisse nicht ausreichend gut beschreibt. ;-)
Hi Sepp, > Eine weitere Möglichkeit ist sich die Eindeutigkeit über eine > Frequenzschätzung zu holen "Eindeutigkeit", "Präzision" und "Schätzung" sind gemeinsam ein Widerspruch. Wenn der Untergrund rauh ist, und das ist der Erdboden - außer bei einem See bei Windstille - dann ist "die exakte Entfernung" eine Illusion. Was erner von Heisenberg über die exakte Messung eines Elektrons gefunden hat, das gilt auch hier: a) Misst Du mit kleiner Wellenlänge, bekommst Du viele "scharfe" Messwerte mit großer Streuung. b) Misst Du mit großer Wellenlänge, bekommst Du einen unscharfen Messwert. Mit dem Stahlband bekommt man bessere Ergebisse - wenn man weiß, wo man es anlegt. Die Genauigkeit der Messung Erde - Mond hat durch den Winkelspiegel dort sehr gewonnen. Ich sah mal eine FMCW-Messung an einer Laufkatze an einem Kranausleger in luftiger Höhe - mit einer Stahlplatte als Reflektor. Ciao Wolfgang Horn
Die Bandbreite ist nicht der einzige Einfluss auf die Messgenauigkeit. So direkt kommt die Bandbreite rein, wenn man annimmt dass die Auflösung der Frequenzmessung bei 1 / Messzeit liegt, so wie im klassischen Frequenzzähler. Man kann aber Frequenzen auch deutlich genauer messen, etwa über die Phase am Start und Stop. Man kann halt mehr machen als nur Minima / Maxima zu zählen. Wie man die Auswertung am besten macht hängt von der Art des Sweeps (rampe, Dreieck, Sinus) ab. Es ist dann auch noch ein Frage wie genau der Sweep den Vorgaben entspricht. Wobei 3 cm Auflösung bei 1 m Abstand eher noch keine so hohe Anforderung ist. Der 2. Punkt ist dann noch das Signal - es gibt ggf. auch mehr als nur 1 Reflexion und entsprechend ein Überlagerung von Frequenzen.
Ja, aber, Ulrich: > Man kann aber Frequenzen auch deutlich genauer messen, > etwa über die Phase am Start und Stop. Ein Ergebis kriegst Du immer, ja. Aber woher weißt Du denn, wann genau "die Schwingung" anfängt und wann genau sie aufhört? Vor allem, wenn sich mehrere Antworten vom Boden überlagern, weil der eben nicht flach ist wie die Oberfläche eines Salzsees, sondern rauh wie ein städtisches Gelände? > Der 2. Punkt ist dann noch das Signal - es gibt ggf. auch mehr als nur 1 > Reflexion und entsprechend ein Überlagerung von Frequenzen. Der ist aber nicht nur Nebensache. Ciao Wolfgang Horn
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