77GHz汽车防撞雷达系统频率源相关技术研究

摘要

伴随着汽车数量的快速增长，因汽车事故造成的生命和经济损失越来越严重。因此，汽车主动安全技术和主动安全装置在汽车安全驾驶中越来越重要。77GHz汽车防撞雷达系统是一种有效的安全驾驶解决方案，是未来汽车自动驾驶的关键技术之一。本文主要针对77GHz汽车防撞雷达系统中的频率源和相关技术开展研究。主要工作如下:
　　1.设计了两种调频连续波(FMCW)频率源模块。第一种方案基于PLL+DDS混合频率合成技术，主要由PLL电路、DDS电路、混频器、倍频电路组成，具有低相位噪声、高频率分辨率、相位可调、频率转换快的特点，由DDS产生FMCW信号。测得的相位噪声为:-118.34dBc/Hz@1MHz@13.4GHz，杂散优于-69dBc，频率分辨率为64μHz。另外，为了实现频率源模块的小型化和集成化，第二种方案采用PLL结构，通过选用集成有斜坡发生功能的PLL芯片和高频率的VCO芯片来实现。测得的相位噪声为:-99.3dBc/Hz@1kHz@12.8GHz，-127.18dBc/Hz@1MHz@12.8GHz，杂散性能优于-82.12dBc，输出FMCW信号调频线性度好且功率不平坦度小。
　　2.针对77GHz一发两收毫米波收发前端，开展了相关关键技术的研究，主要包括滤波器、功分器及金丝键合等无源电路的仿真设计，负电上电顺序的设计等。
　　3.采用集成的四通道芯片设计了一种小型化和集成化的中频信号处理模块，能够实现可变增益放大、抗混叠滤波等功能，测试结果良好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 防撞雷达发展前景

1．4 论文组织结构

第二章 77GHz汽车防撞雷达系统总体方案

2．1 FMCW汽车防撞雷达的工作原理

2．2 汽车防撞雷达主要参数

2．2．1 工作频段

2．2．2 最大探测距离

2．2．3 距离分辨率

2．3 汽车防撞雷达总体方案设计

2．4 本章小结

第三章 77GHz汽车防撞雷达系统FMCW频率源的设计

3．1 频率源模块介绍

3．1．1 主要技术指标

3．1．2 频率合成技术

3．1．3 频率源模块的指标要求及方案设计

3．2 PLL+DDS混合方案

3．2．1 环路滤波器的设计与仿真

3．2．2 DDS电路设计

3．2．3 混频和倍频电路设计

3．2．4 电源设计

3．2．5 频率源模块的硬件实现与测试

3．3 单PLL方案设计

3．3．1 整体结构设计

3．3．2 有源环路滤波器设计

3．3．3 版图加工

3．3．4 测试结果及分析

3．4 本章小结

第四章 77GHz汽车防撞雷达系统收发前端的设计

4．1 毫米波收发前端设计

4．2 电路芯片的选择

4．2．1 二倍频器

4．2．2 中功率放大器

4．2．3 有源三倍频器及放大器

4．2．4 低噪声放大器

4．2．5 混频器

4．3 无源电路的设计及仿真

4．3．1 滤波器设计

4．3．2 功分器设计

4．3．3 金丝键合设计

4．4 供电及上电顺序电路设计

4．5 加工测试及分析

4．5．1 发射频谱的测试

4．5．2 发射功率测试

4．5．3 接收通路功率测试

4．6 77GHz汽车防撞雷达系统射频部分联调及测试结果

4．7 本章小结

第五章 77GHz汽车防撞雷达中频及部分基带模块的设计

5．1．1 中频信号处理方案

5．1．2 硬件设计及测试

5．2 基带硬件的设计

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 未来展望

致谢

参考文献

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