毫米波（mmWave）属于一种特殊的雷达技术，其运用短波长电磁波。雷达系统发射的电磁波信号在其发射路径上若被物体阻挡，便会发生反射。通过捕获反射信号，雷达系统能够确定物体的距离、速度和角度。
毫米波雷达可发射毫米量级波长的信号。在电磁频谱中，此波长被视作短波长，这也是该技术的优势所在。确实，处理毫米波信号所需的系统组件（如天线）尺寸极小。短波长的另一优势是具有高准确度。工作频率为 77–81GHz（对应波长约为 4 毫米）的毫米波系统，能够检测小至零点几毫米的移动。
完整的毫米波雷达系统涵盖发送（TX）和接收（RX）射频（RF）组件、时钟等模拟组件，以及模数转换器（ADC）、微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）等数字组件。过去，这些系统都是通过分立式组件来实现的，这导致了功耗增加和总体系统成本上升。
全球可提供雷达芯片的厂商：德州仪器（Texas Instruments，简称 TI）、意法半导体（STMicroelectronics）、恩智浦半导体公司（NXP Semiconductors）、博世（Bosch）、富士通（Fujitsu）等厂商，同时近几年也有多家国内厂商提供雷达相关芯片（在快速成长中）。
距离测量
（图1）
图 1 线性调频脉冲信号（以振幅作为时间的函数）。
图 2 FIGURE 1 & 2为同一个线性调频脉冲信号（频率作为时间的函数）。该线性调频脉冲具有起始频率(fc ) 、带宽（B)和持续时间 (Tc )。该线性调频脉冲的斜率 (S) 捕捉频率的变化率。在例子中图 2 提供的示例中，
fc = 77 GHz，B = 4 GHz，Tc = 40 μs，
S = 100 MHz/μs.
（图2）
图 2.线性调频脉冲信号（频率作为时间的函数）。
FMCW 雷达系统发射线性调频脉冲信号，并捕捉其发射路径中的物体反射的信号。图 3 所示为 FMCW雷达主射频组件的简化框图。该雷达的工作原理如下：
（图3）
图 3. FMCW雷达工作原理框图
• 合成器生成一个线性调频脉冲。
• 该线性调频脉冲由发射天线（TX 天线）发射。
• 物体对该线性调频脉冲的反射生成一个由接收天线（RX 天线）捕捉的反射线性调频脉冲。
• “混频器”将 RX 和 TX 信号合并到一起，生成一个中频 (IF) 信号。
混频器是一个电子组件，将两个信号合并到一起生成一个具有新频率的新信号。对于两个正弦输入 x1 和 x2（方程式 1 和 2）：
𝑥1 = sin (𝜔1𝑡 + 𝛷1) （方程1）
𝑥2 = sin (𝜔2𝑡 + 𝛷2) （方程2）
输出 xout 有一个瞬时频率，等于两个输入正弦函数 的瞬时频率之差。输出 xout 的相位等于两个输入信号的相位之差（方程式 3）
𝑥out = sin[(𝜔1 − 𝜔2) 𝑡 +(𝛷1 − 𝛷2)] (方程3)
混频器的运行方式还可以以图形方式，通过观察作 为时间函数的 TX 和 RX 线性调频脉冲频率表示法来加以理解
下页图 4 中的上图为针对检测到的单个物体的 TX和 RX 线性调频脉冲作为时间的函数。请注意，该RX 线性调频脉冲是 TX 线性调频脉冲的延时版本。
延时 (t) 可通过数学方法推导出方程式 4：
𝜏 =2 𝑑/𝑐 (方程4)
其中 d 是与被检测物体的距离，c 是光速
要获取混频器输出处作为 IF 信号时间函数的频率表示法，只要去掉图 4 上半部分中显示的两条线即可。这两条线之间的距离是固定的，这表示 IF 信号包含一个频率恒定的单音信号。图 4 显示该频率为St。IF 信号仅在 TX 线性调频脉冲和 RX 线性调频脉冲重叠的时段（即图 4 中垂直虚线之间的时段）有效
（图4）
图 4.IF频率恒定不变
混频器输出信号作为时间的幅度函数是一个正弦波，因为它有恒定频率。
IF 信号的初始相位 (F0) 是 IF 信号起点对应的时间点（即图 4 中左侧垂直虚线表示的时间点）的 TX 线性调频脉冲相位与 RX 线性调频脉冲相位之差。 （方程式 5）
𝜙0 =2𝜋𝑓𝑐t （方程式 5）
通过数学方法，它可以进一步导入方程式 6：
𝜙0 =4𝜋d/𝜆 （方程6）
总之，对于与雷达的距离为 d 的物体，IF 信号将是 一个正弦波（方程式 7），因此：
𝐴 Sin(2𝜋𝑓𝑜𝑡 + 𝜙0) （方程式 7）
其中 𝑓𝑜=S2d/ C 𝜙0 =4𝜋d/𝜆
在本介绍性白皮书中，我们忽略 IF 信号的频率与 物体速度的依赖关系。在快速 FMCW 雷达中，其 影响通常非常小，且在处理完成多普勒 FFT 后，即 可轻松对其进行进一步校正。上述分析均假设雷达 仅检测到一个物体。让我们来分析一个检测到若干 物体的情形。图 5 显示了接收自不同物体的三个不 同的 RX 线性调频脉冲。每个线性调频脉冲的延时 都不一样，延时和与该物体的距离成正比。不同的 RX 线性调频脉冲转化为多个 IF 单音信号，每个信 号频率恒定。
（图5）
图 5.针对多个物体检测发射的多个 IF单音信号。
* 该方程式是一个近似等式，仅在斜率和距离足够小时才有效。不过，IF信号的相位与很小的距离变化呈线性关系（即Δf=4πΔd/l）仍然是正确的。
**在本介绍性白皮书中，我们忽略 IF信号的频率与物体速度的依赖关系。在快速 FMCW雷达中，其影响通常非常小，且在处理完成多普勒 FFT后，即可轻松对其进行进一步校正。
这个包含多个单音信号的 IF 信号必须使用傅里叶变换加以处理，以便分离不同的-单音。傅里叶变换处理将会产生一个具有不同的分离峰值的频谱，每个峰值表示在特定距离处存在物体。
距离分辨率
距离分辨率即辨别两个或更多物体的能力。当两个物体靠近至特定位置时，雷达系统将无法区分这两个物体。傅里叶变换理论提出，延长中频（IF）信号能够提升分辨率。若要延长 IF 信号，需按比例增加带宽。延长后的 IF 信号会生成一个具有两个分离峰值的 IF 谱。此外，傅里叶变换理论还表明，观测窗口（T）能够分辨间隔超过 1/THz 的频率分量。这就意味着，只要频率差满足方程式 8 所给出的关系，便可以分辨两个 IF 单音信号。
Δ𝑓>1/TC (方程8)
其中 Tc 是观测时间长度。
由于Δ𝑓 = 𝑆2Δ𝑑/C , 方程式 8 可以表达为
Δ𝑑>C/2STc=C/2B
距离分辨率 (dRes) 仅取决于线性调频脉冲扫频的带宽（方程式 9）：
dRes=C/2B (方程式 9)
因此，线性调频脉冲带宽为数 GHz 的 FMCW 雷达将有约为数厘米的距离分辨率（例如，4GHz 的线性调频脉冲带宽可转化为 3.75cm 的距离分辨率）
