FMCW-频率调制

基本原理：FMCW基于飞行时间（TOF）原理，通过测量激光在接收机与目标物间的时间来获取距离。通常，将RF调制副载波信号对激光信号载波进行调制。

1. 频率调制

即RF信号是频率随时间变化的信号对激光信号进行调制，基于锯齿波具有生成简单，本文采用锯齿波信号对激光载波进行调制。

1.1 调制方式

a. 内调制：通过电流或电压对激光器内腔直接进行调制，使得输出激光信号的频率改变；

b. 外调制：即采用激光器+激光外调制器的模式，例如单频激光器+声光移频器（AOM），单频激光器+相位调制器（EOM）.

1.2 测距原理

采用基于如图1所示的FMCW激光测距原理图，通过调制的线性调频激光信号，将测量信号与参考信号进行拍频，得到探测目标的距离

 

锯齿波线性调频信号是频率随时间呈锯齿形线性变化的正弦波信号，如图2

 

 

 

图2 调制信号时域与频域图

LFMCW的发射信号与接收信号频率随时间变化曲线如图3.

 

 

图3. 发射信号与接受信号拍频原理图

发射信号的频率与相位分别为：

 

经过目标反射后的相位为：

 

在探测器表面拍频之后的相位差为

 

得到拍频：

 

最后得到距离为：