Технология RF цепей - Принципы и классификация радаров миллиметрового диапазона

Радар миллиметрового диапазона обладает такими характеристиками, как высокая проникающая способность (не подвержен воздействию дыма, тумана, пыли), возможность использования в любых погодных условиях и стабильная работа. Таким образом, радар миллиметрового диапазона стал отличным дополнением к другим датчикам, таким как лазеры и мониторы, в автомобилестроении. По этой причине давайте разберемся с информацией о радаре миллиметрового диапазона.

Принцип работы радара на миллиметровых волнах

Суть радара на миллиметровых волнах заключается в использовании электромагнитных сигналов, которые блокируются объектами на пути их передачи и затем отражаются. Улавливая отраженные сигналы, можно определить расстояние, скорость и угол наклона объекта. Его диапазон длин волн составляет 1 ~ 10 мм, а частот - 30 ~ 300 ГГц.

Однако, поскольку частоты радаров строго контролируются правительствами различных стран, диапазоны частот применения радаров миллиметрового диапазона, устанавливаемых на транспортных средствах, в основном сосредоточены на частотах 24G, 60G, 77G и 79 ГГц.

Радар на миллиметровых волнах

Классификация радаров миллиметрового диапазона

В зависимости от режима работы радары миллиметрового диапазона делятся на импульсные и непрерывные. Тип непрерывной волны далее подразделяется на CW (непрерывную волну постоянной частоты, которая может измерять только скорость, но не расстояние), FSK (непрерывную волну с частотной манипуляцией, которая может определять специфику и скорость отдельной цели), FMCW (непрерывную волну с частотной модуляцией, которая может измерять дальность и скорость множество целей, высокое разрешение, развитая технология).

Принцип работы импульсного радара: Импульсный метод работы позволяет различать передаваемую волну и эхо-сигнал. В то же время он может сравнивать различные частоты принимаемого эхо-сигнала и передаваемого сигнала и использовать эффект Доплера для получения информации о скорости цели. Информация о времени эхо-сигнала также может быть использована для получения информации о расстоянии. Принцип обработки данных этого конвейера относительно прост, но из-за большой мощности, требуемой для одного импульса, и наличия слепой зоны в течение прерывистого периода, он не использовался в современных радарах миллиметрового диапазона.

Принцип работы непрерывного волнового радара постоянной частоты CW заключается в том, что, смешивая принимаемый сигнал и передаваемый сигнал, можно получить доплеровскую частоту цели, а затем информацию о скорости. Однако, поскольку это непрерывная волна, время прохождения переданного сигнала в оба конца невозможно измерить. Этот непрерывный радар не может измерять расстояние, а может измерять только скорость цели.

Принцип работы радиолокатора FMCW: Частота передачи радиолокатора FMCW линейно изменяется со временем, так что информация о времени может быть передана в передаваемом сигнале. Высокочастотный сигнал генерируется генератором, управляемым напряжением. Часть высокочастотного сигнала дополнительно усиливается и подается на передающую антенну через делитель мощности. Другая часть поступает в смеситель, смешивается с принятым эхо-сигналом, а затем фильтруется на низких частотах для получения сигнала основной полосы разности частот. , а затем отправляется в сигнальный процессор для обработки после аналого-цифрового преобразования. Сигнал, полученный таким образом, позволяет получать информацию как о времени, так и о характерных точках эффекта Доплера. Это позволяет измерять информацию о скорости и расстоянии одновременно

Передача радиолокационной информации на миллиметровых волнах

Возьмем в качестве примера MRR четвертого поколения от Bosch. Радарные чипы обладают собственными возможностями обработки данных и, как правило, имеют два канала передачи сигнала.

1. Радар на миллиметровых волнах непосредственно определяет 32 исходные цели и определяет, являются ли они неподвижными или движущимися. В этом режиме производителю оборудования необходимо объединить визуальные расчеты, чтобы определить, является ли неподвижный объект автомобилем или другим препятствием.

2. Основываясь на площади отражения RCS миллиметровой волны и условиях точки отражения между различными кадрами, контроллер радара миллиметровой волны выбирает функциональные цели безопасности из 32 исходных целей, то есть цели, на которые транспортное средство должно реагировать.

3. Поскольку сигналы, передаваемые в этих двух режимах, на самом деле характеризуются малым объемом данных, для передачи данных между радаром и контроллером используется традиционная CAN-связь.

Millimeter wave radar

Преимущества и недостатки радара миллиметрового диапазона

Мы понимаем превосходные характеристики радара миллиметрового диапазона, но недостатки также неизбежны. Например, он не может предоставить информацию о высоте, пространственное разрешение среднее, и, что серьезно, поскольку радар миллиметрового диапазона работает с использованием эффекта Доплера для обнаружения целей, это приведет к пропущенному обнаружению статичных целей, в результате чего система автономного вождения будет принимать неправильные решения.

Кроме того, поскольку радиолокационные чипы миллиметрового диапазона в основном монополизированы Bosch, NXP и TI, а Bosch и NXP не поставляют внешние источники питания, компании в основном используют чипы TI, что также приводит к особенно серьезной однородной конкуренции. Кроме того, в области печатных плат и структурной компоновки очень чувствительны характеристики радаров, и эта область в основном монополизирована некоторыми компаниями, такими как Rogers.

Направление развития радаров миллиметрового диапазона

1. Радиолокаторы прямого действия MRR и LRR работают на высоких частотах 77/79 ГГц.

2. Радиолокаторы миллиметрового диапазона определяют направление, используя коротковолновую антенную решетку для формирования узкого луча.Создайте радар, охватывающий широкий азимутальный угол.

3. Увеличьте частоту радара.При сохранении того же коэффициента усиления можно уменьшить апертуру антенны на величину, кратную квадрату длины волны.Размер соответствующего радара также может быть уменьшен.

4. В то же время уменьшенная апертура может обеспечить более узкий луч, а точность определения скорости, перемещения и размера объекта радаром миллиметрового диапазона может быть значительно повышена.