德賽西威的模塊化毫米波雷達專利,通過對多個雷達模塊的發射線陣和接收線陣進行排布,使其進行物理級聯,之后又采用FMCW調制信號校準,實現毫米波雷達的模塊化,進而使得高精度雷達的設計更加靈活,也更易于實現。
隨著汽車工業的飛速發展,越來越多的毫米波雷達國內自主品牌開始發力,其中致力于成為未來出行變革創領者的德賽西威,其生產的毫米波雷達已在多款量產車型中搭載。
在毫米波汽車雷達設計中,多輸入多輸出(MIMO)技術正在廣泛應用,使得接收端和發射端之間形成了虛擬通道,進一步在雷達通道數一定的情況下提高了雷達的角度分辨率,為車載高精度雷達的發展奠定了基礎。同時,為了增加雷達通道數本身,在單芯片集成多通道的基礎上可以對芯片進行級聯。但是在傳統的整體設計條件下,由于走線復雜,級聯芯片越多,芯片到天線之間的走線距離就越遠,在毫米波段引入很大的插入損耗,降低了系統的能量效率。
為此,德賽西威在2019年10月底就申請了一項名為“一種模塊化毫米波雷達”(申請號 201911033502.3)的發明專利,申請人為惠州市德賽西威汽車電子股份有限公司。
此專利提出了一種模塊化毫米波雷達,含有多個雷達模塊,而雷達模塊包括雷達芯片、以及連接在雷達芯片的接收線陣和發射線陣。多個雷達模塊進行模塊化級聯步驟如下圖1所示。
圖1 多雷達模塊級聯步驟
首先根據雷達模塊的接收線陣和發射線陣的排布,將多個雷達模塊進行物理級聯。
圖2 構建MIMO模塊化雷達方式示意圖
接收線陣可采用等間距陣形式分布或者稀疏陣形式分布,假設接收線陣的總長度和發射天線的間距都為N,參見圖2。而且由圖可知,接收線陣和發射線矩陣分別包括4個接收天線(圖2斜紋)和3個發射天線(圖2橫紋)。在完成了模塊以后,模塊間的級聯可通過在基板上直接擺放實現,并且雷達模塊大小應該與接收天線或發射天線物理尺寸一致,使得每一個新添加的發射天線將對應一個虛擬接收陣列,而且這種長度尺寸關系可以按照如圖的方法無限延展下去,通過使用多個雷達芯片進一步將虛擬陣擴展,以實現更大的虛擬陣列。
然后就是對一個所述雷達模塊進行模塊內校準,且對完成物理級聯的多個所述雷達模塊進行模塊間校準。
在一個雷達模塊內,通過發射線陣的多個發射天線分時對已知目標發送信號,并對接收線陣的接收天線接收的相位進行計算,完成模塊內校準。
而對完成物理級聯的多個雷達模塊進行模塊間校準則包括LO頻率同步校準和RF信道校準。對于L0信號,首先將LO信號耦合至雷達模塊的基板中,再通過傳輸線將同步LO信號輸入到不同雷達模塊的雷達芯片并且結合發射線陣發射的信號,以此判斷LO頻率是否同步。如果LO頻率不同步,則通過數字延長線對LO頻率進行時延調解。針對RF信道校準,首先校準雷達模塊的接收線陣和發射線陣,在多個雷達模塊物理排布后,由FMCW調制信號校準進行校準,從而實現多個雷達模塊的級聯。
綜上所述,德賽西威的此項專利,通過對多個雷達模塊的發射線陣和接收線陣進行排布,使其進行物理級聯,在物理級聯完成之后,又采用FMCW調制信號校準,實現毫米波雷達的模塊化。
而通過模塊化的車載雷達,其構建虛擬陣變得更加容易,只需要將模塊前后裝在基板上就可以進行模塊級聯,德賽西威模塊化毫米波雷達讓高精度雷達設計更加靈活,也更加易于實現。
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