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Estimation and compensation of frequency sweep nonlinearity in FMCW radar

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彩超

多普勒成像

多普勒成像

One  of  the  main  issues  limiting  the  range  resolution  of  linear  frequency-modulated  continuous-wave(FMCW)  radars  is  nonlinearity  of  frequency  sweep,  which  results  in  degradation  of  contrast  andrange  resolution,  especially  at  long  ranges.  Two  novel,  slightly  different,  methods  to  correct  fornonlinearities  in  the  frequency  sweep  by  digital  post-processing  of  the  deramped  signal  wereintroduced  independently  by  Burgos-Garcia  et  al.  (Burgos-Garcia,  Castillo  et  al.  2003)  and  Meta  et  al.

(Meta,  Hoogeboom  et  al.  2006).  In  these  publications,  however,  no  formal  proof  of  the  techniqueswas  given,  and  no  limitations  were  described.  In  this  thesis,  we  prove  that  the  algorithm  of  Meta  isexact  for  temporally  infinite  chirps,  and  remains  valid  for  finite  chirps  with  large  time-bandwidthproducts  provided  the  maximum  frequency  component  of  the  phase  error  function  is  sufficientlylow.  It  is  also  shown  that  the  algorithm  of  Meta  reduces  to  that  of  Burgos-Garcia  in  this  limit.  Adigital  implementation  of  the  method  is  described.  We  also  propose  a  novel  method  to  measure  thesystematic  phase  errors  which  are  required  as  input  to  the  compensation  algorithm.  The  applicabilityof  this  technique  to  the  field  of  optical  frequency  domain  reflectometry  (OFDR)  is  noted.

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