毫米波雷达系列 (一): 毫米波雷达简介

1。概述

1.1发展

雷达是RAdioD保护AndRanging。

1月1936，英国建立了第一个雷达站来监视德国飞机。从那时起，雷达技术开始蓬勃发展。

雷达很宽，从HF波段到Y波段都有不同的应用。

汽车主要使用24g、77g、79g这些频段。

雷达具有广泛的应用，例如在无人机，液位检测，机器人技术，智能交通和智能汽车中。

在汽车上的1.2

车载毫米波雷达始于1960年代，研究主要在德国、美国、日本等发达国家展开。车载毫米波雷达早期发展缓慢，但随着微电子技术的发展，产品的小型化和集成化成为可能，雷达发展进程开始加快。21世纪后，随着汽车市场需求的增长，行业进入蓬勃发展阶段，未来将继续加速渗透。

市场上有多种车载毫米波雷达:

汽车上的毫米波雷达主要包括前向雷达、转角雷达和车门雷达。

主要实现BSD、LCA、RCTA、DOW、RCW等L0自动驾驶功能，在ACC、NOA等L1 ~ L2自动驾驶功能中实现重要目标感知。

1.3基本指标

毫米波雷达主要是距离，速度和角度 (水平角度和垂直角度) 的范围，精度和分辨率，共12个指标。

分辨率，目标的区分能力越高，检测越精细。

距离分辨率

毫米波雷达，距离分辨率越高。

角分辨率

角分辨率是指当两个目标相对于雷达的距离和速度相同时，雷达可以识别的两个目标之间的最小角度。角分辨率根据不同方向分为水平角分辨率和垂直角分辨率。

，目标的区分能力越高，检测越精细。例如，当角分辨率较小时，无法区分三个行人:

角度大，可以区分:

与汽车类似:

是垂直角度的检测相对于 “3D毫米波雷达” 增加，因此，“4D毫米波雷达” 可以检测高度信息。

2。毫米波雷达基本原理:

2.1基本架构

毫米波雷达通过发射电磁波和接收目标反射的电磁波来实现目标检测。毫米波雷达的探测原理与蝙蝠或海豚相似，只是雷达发射电磁波，蝙蝠和海豚发射超声波。

毫米波雷达如下:

:

1. FMCW调制信号发生器通过压控振荡器 (VCO) 产生高频信号 (GHz电平)，一部分能量作为本地振荡器信号耦合到混频器中，能量的另一部分由发射天线通过功率放大器 (PA) 发射。以电磁波的形式辐射到空气中。
2. 电磁波在空气中向前方传播的过程中，如目标会被小部分反射，反射回来的回波信号被接收天线截获，形成电信号。
3. 回波信号由低噪声放大器 (LNA) 放大，在混频器中与本地振荡器信号混合，并输出较低的拍频 (通常为MHz电平)。差频信号包含目标与雷达之间的距离和相对速度等信息。
4. 再通过带通滤波器 (BPF) 放大滤波、A/D转换，得到的数字信号进行FFT (快速傅里叶运算) 、频谱分析，就可以得到目标和雷达。距离，相对速度和方位角和其他信息。

是博世第四代毫米波雷达的结构如下:

2.2距离和速度测量原理

距离是通过测量时间差获得的，速度是通过计算多普勒频移获得的。

算法流程:

1. 距离维: 对于单个Chirp信号，信号中包含 (距离/速度) 信息，但距离主要是 (因为时间很短，忽略速度，或者后面加上补偿)，可以直接通过FFT获得距离信息。

2. 速度维度: 距离微分称为距离单位。对于其中一个距离单位，我们查看一个线性调频脉冲和一个线性调频脉冲的时间轴，并对信号进行FFT处理以获得其速度信息。

    

 

2.3角度测量原理:

使用相位比较法，计算目标DOA (到达方向) 以获得目标的角度。

3。毫米波雷达硬件

3.1天线

毫米波雷达，应用最广泛的是平面相控阵天线。

电磁波的辐射特性:

3.2高频板

毫米波雷达:

PCB:

3.3射频收发器链路

，RF链路是用分立器件建立的，这是非常困难的。只有博世和德尔福等少数大公司才能做到，并形成了技术壁垒，成本很高。但是，近年来，随着MMIC的出现，设计阈值和成本迅速降低。

MMIC:米on石器时代米微波I集成C电路、单片微波集成电路。包括各种功能电路，如低噪声放大器 (lna)，功率放大器，混频器，上变频器，检测器，调制器，压控振荡器 (vco)，移相器，开关，MMIC收发器前端，甚至整个发射/接收 (T/R) 组件 (收发器系统)。

MMIC

MMIC:

3.4雷达专用处理器

雷达主要被国外品牌垄断，以恩智浦、TI为代表。