[发明专利]一种用于毫米波车载雷达系统的发射芯片

说明书

本发明公开了一种用于毫米波车载雷达系统的发射芯片，包括压控振荡器和与压控振荡器连接的、用于控制提供基频和二倍频两路信号的细调谐电压输入接口和粗调谐电压输入接口，所述压控振荡器还依次连接有第一缓冲器、第三功率放大器、第一巴伦，所述第一巴伦还连接有本振信号输出端口；所述第一缓冲器还连接有分频器，分频器还连接有射频信号输出端口，所述压控振荡器还依次连接有第二缓冲器、第二巴伦、功分器，所述功分器还分别连接有第一功率放大器和第二功率放大器，所述第一功率放大器、第二功率放大器分别和第一信号发射端口、第二信号发射端口连接。

技术领域

本发明涉及射频/毫米波芯片设计技术、汽车雷达系统前端电路等领域，具体的说，是一种用于毫米波车载雷达系统的发射芯片。

背景技术

雷达按照电磁波辐射能量的特点可以分为脉冲雷达和连续波雷达。和脉冲雷达相比，连续波雷达发射功率随时间无明显变化，更容易和射频前端兼容，结构简单因而成本较低，成为汽车前视雷达的主流技术。调频连续波（FMCW）雷达系统包括天线、射频收发前端、信号处理模块、报警装置和汽车控制单元。雷达利用电磁波发射后遇到障碍物反射的回波信号对其不断检测，射频收发前端通过天线接收回波信号并与发射信号进行差频处理，再送至后级信号处理模块，根据中频信号来探测目标的相对速度和距离等信息，向司机发出报警，使司机及时作出反应，同时雷达输出信号到达汽车控制单元，根据情况自动进行刹车或者减速，保证行车安全。

FMCW雷达发射连续调制信号，信号频率在时域中按照调制电压的规律线性上升或者下降，常用的调制信号包括方波信号、锯齿波信号以及三角波信号等。图1为采用三角波调制形式的FMCW雷达测距原理示意图，上图为发射信号与接收信号的波形，下图为混频以后产生的中频信号。调频信号中心频率为f_o，T_c为调频信号周期、B_c为调频带宽。信号上升过程，发射信号与接收信号的差频频率表示为f_bup；信号下降过程，发射信号与接收信号的差频频率表示为f_bdn。当目标处于静止状态，发射信号经过ΔT时间延迟被雷达接收，ΔT=2R/c,式中c为光速，R为雷达与目标之间的距离。此时上升和下降过程差频频率f_bup=f_bdn=f_r1=f₁-f₂,雷达与目标物体之间的距离R=c•T_c•f_r1/4B_c。如果目标正在移动，则反射信号包含一个由目标相对运动所引起的多普勒频移f_d。f_d=2V_r•f_o/c，V_r为相对运动速度，多普勒频移会使得差频信号在上升和下降过程产生变化，其中信号上升过程的差频信号f_bup= f_r2-f_d，信号下降过程的差频信号f_bdn= f_r2+f_d，因此可以计算出雷达与目标相对速度V_r=c•（f_bdn-f_bup）/4f_o，当目标正在靠近雷达时，相对速度取值为正；当目标远离雷达时，相对速度取值为负。基于距离R和相对速度V_r公式，可以进一步确定雷达系统处理距离和相对速度的分辨率。

目标的检测主要通过雷达发射和接收的波束决定。通过集成多个天线、多个收发通道以及数字信号处理实现的数字波束形成系统，可以完成多路信号的处理，扩宽雷达监测的角度。此外，毫米波车载雷达系统还需要满足不同距离的应用要求，其中76GHz～77GHz频段用于远距离检测、77GHz～81GHz频段用于近距离检测，从而实现高精度数字波束形成系统。