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
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?
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
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
