基于测高雷达系统的射频前端研究

摘要

24GHz汽车防撞雷达系统作为一种主动安全装备，可有效提高行车安全性。随着路况复杂度的增加，汽车雷达功能正从简单的前向目标距离、速度的探测向多目标方位探测演进。本文介绍了测高雷达的测距、测速及测角、测高的原理，提出基于双接收通道的单脉冲比相测高的方案；根据测高雷达系统的要求，设计了可用于测角的一发两收微带阵列天线系统，围绕MMIC芯片设计了一发两收的四层混压电路；为便于雷达信号处理，对雷达中频信号处理电路进行了研究与设计；对雷达前端的集成化进行了研究与设计。 1、24GHz低旁瓣高增益一发两收微带阵列天线系统的设计。为了探测目标方位，系统采用单脉冲比相测角法，设计了一发两收的天线系统；采用道尔夫-切比雪夫方法进行不等功分馈电网络设计，使天线具有低旁瓣、高增益的特性，从而减小旁车道目标回波干扰。发射天线采用12?6单元微带阵列形式，增益高达25dBi，水平方向、垂直方向波束旁瓣电平均小于-15dB。双接收天线均采用12?2单元微带阵列形式，一致性较好，增益均高于20dBi，水平方向旁瓣电平小于-15dB,垂直方向旁瓣较高约-13dB，但偏离主瓣70°，不影响系统进行目标识别。 2、基于24GHz单片雷达芯片的收发电路的设计。为了提高发射功率，通过微带巴伦合路器对芯片输出的差分信号进行了功率合成输出，并采用MMIC功放芯片进行了功率放大电路的设计，提高了雷达的探测距离；针对三角波泄露、接收通道增益调节能力不足的问题，设计了具有高通滤波和自动增益控制功能的中频处理电路；实测结果表明一发两收前端电路发射功率达23.5dBm，接收通道一致性较好，中频输出信号幅度稳定，提高了系统信号接收的动态范围。 3、24GHz雷达集成化射频收发前端的设计。采用两种方法对雷达前端进行了集成化设计：一种方法是基于过孔技术进行前端集成化设计；另一种是利用SMP接头进行集成化设计,体积为12cm?12cm?1.5cm，重量仅为100g。实测结果表明前端工作正常，满足设计要求。