학술논문

Applications of radar measurement technology using 24 GHz, 61 GHz, 80 GHz and 122 GHz FMCW radar sensors
Document Type
review-article
Source
tm - Technisches Messen. 89(2):107-121
Subject
Frequency estimation
frequency modulated continuous wave
millimeter-wave radar
phase estimation
Frequenzschätzung
frequenzmoduliertes Dauerstrichradar
FMCW-Radar
Millimeterwellen-Radar
Phasenschätzung
Review Article
Language
English
ISSN
2196-7113
0171-8096
Abstract
Die vorliegende Publikation stellt eine Zusammenfassung der Anwendungsbereiche von Radaren zur hochpräzisen Entfernungsmessung dar. Grundlage der Betrachtungen bilden vier FMCW-Radarsensoren (Frequency Modulated Continuous Wave), die in den Frequenzbändern um 24 GHz, 61 GHz, 80 GHz und 122 GHz betrieben werden. Die genannten Radarsensoren werden genutzt, um die Entfernung verschiedener Radarziele im Abstand weniger Meter zu bestimmen. Hierbei unterscheiden sich die Radarziele aufgrund ihres Aufbaus in ihrer Detektierbarkeit. Die durchgeführten Messungen illustrieren, dass die Auswahl des Radarziels sowie die Wahl des Mediums, in der die Wellenausbreitung erfolgt, einen maßgeblichen Einfluss auf die Genauigkeit der Messungen eines FMCW-Radars hat. Das Standard Radarziel für den Labor-Messaufbau im Freiraum stellt ein Eckreflektor dar, wohingegen die komplexen Radarziele aus einem Kolben in einem ölgefüllten Zylinder und einem planaren Positioniertisch zur Mikromaterialbearbeitung bestehen. Durch die Verwendung hochentwickelter Algorithmen der Signalverarbeitung, die auf der Kombination von Frequenz- und Phasenschätzung basieren, wird in allen betrachteten Szenarien eine Messgenauigkeit im Mikrometerbereich erreicht. Abschließend erfolgt ein technischer Vergleich der in dieser Arbeit erreichten Messgenauigkeiten mit den Ergebnissen anderer verwandter Veröffentlichungen.