[发明专利]一种改善宽温工作增益起伏的77GHz雷达接收机电路

说明书

本发明涉及一种改善宽温工作增益起伏的77GHz雷达接收机电路，包括：毫米波信号接收模块，接收来自片外的毫米波信号和来自本振信号倍频模块的77GHz本振信号，进行下变频处理变为基带信号，再将基带信号输送至基带信号预处理模块；本振信号倍频模块，将38.5GHz本振信号倍频为77GHz本振信号，并将77GHz本振信号放大后传输至毫米波信号接收模块作为下变频处理的本振信号；基带信号预处理模块，接收来自毫米波信号接收模块的基带信号，将其滤波放大后输出。本发明在改善电路宽温工作增益起伏的同时，不会影响线性度，且对因宽温工作增益起伏导致的噪声恶化也具有改善作用；可靠性强，对工艺一致性依赖较小。

技术领域

本发明涉及汽车雷达系统和高级智能驾驶技术领域，尤其是一种改善宽温工作增益起伏的77GHz雷达接收机电路。

背景技术

随着人们对安全、舒适的驾驶体验的不断追求，中高端乘用车辆也开始要求配备更多的车辆安全设备，自动驾驶成为汽车的新方向。传统的红外、激光雷达取得了很大的发展，但是由于其在烟、雾、云、沙尘暴等恶劣天气中使用受限，催生了对毫米波雷达的研究。近年来，关于毫米波雷达的研究成为热点，其全天候的工作特点将促进雷达性能的提升。

目前，毫米波汽车雷达的工作频段主要为24GHz和77GHz，以及日本的60GHz等。使用这些频段的主要原因是这些频段被其他频段应用占用少，这些频段在大气中的衰减要弱适合长距离传输。77GHz是未来的主流方向，其主要的优点：1)探测距离更远、带宽更大，同时天线较小可以能力更集中从而探测更远的距离；2)独有频段：在欧洲24GHz很早之前就已经被分配给射电天文和电信工业应用。为了减少对它们的干扰，欧盟限制了24GHz车用毫米波雷达发射功率，仅用于短距离雷达，而77GHz频段目前是汽车雷达应用独有。

传统毫米波汽车雷达多采用分离器件或多芯片方案，而采用CMOS工艺可以将接收机、发射机、锁相环、基带处理电路集成在单颗芯片上，大大提高雷达系统的集成度，降低成本。77GHz毫米波CMOS汽车雷达接收机芯片普遍采用零中频接收机架构，即天线接收到毫米波信号经过低噪声放大器放大后直接下变频为基带信号，这种结构接收增益较低容易满足线性动态范围要求，且无需考虑滤波器的匹配问题，下变频后得到的基带信号，只需简单的低通滤波器来选择信道，降低了电路复杂度，便于电路集成，缩小芯片尺寸。

为满足车规认证，汽车雷达芯片需要在较宽的温度范围内工作，如AEC-Q100中对零件工作温度等级定义如下：

0等级：环境工作温度范围-40℃～150℃；

1等级：环境工作温度范围-40℃～125℃；

2等级：环境工作温度范围-40℃～105℃；

3等级：环境工作温度范围-40℃～85℃；

4等级：环境工作温度范围0℃～70℃。

77GHz毫米波CMOS汽车雷达接收机一般包括低噪放、混频器、基带预处理电路等部分，采用CMOS工艺设计的电路其等效增益G可表示为：

G＝A*gm*RL

其中A为与电路类型有关的系数；gm为电路等效跨导；RL为等效负载电阻。

在毫米波放大器的设计中，MOS管的过驱动电压一般取200mV左右，MOS管工作状态接近弱反型区，此时电路等效跨导gm随工作温度的升高而下降。另外，CMOS工艺中常用的多晶硅电阻温度系数可达3000ppm/℃，在-55℃到85℃的阻值变化可达20％。

基于上述原因，对于含多个电路单元的77GHz毫米波CMOS汽车雷达接收机电路，其增益随温度起伏可能很大，想要改善宽温工作增益起伏，需要特定的设计手段和技术进行相应的处理。

发明内容