[實用新型]一種用于汽車雷達系統的77GHz功率放大器

有效

• 申請號: 201720025386.0
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN206542383U
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 萬佳;謝軍偉;趙新強;謝李萍;楊宗帥
• 申請（專利權）人: 成都旋極星源信息技術有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03F3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種雷達功率放大器，尤其涉及一種用于汽車雷達系統的77GHz功率放大器，屬于無線電子通信技術領域。

背景技術

隨著汽車工業的發展，汽車安全性能受到廠商和消費者越來越多的重視。汽車交通事故頻發，造成了重大的生命、財產損失，汽車的行駛安全問題也得到了社會的廣泛關注，我國是多自然災害的國家，經常某個地區出現長久的多霧天氣，尤其是在高速公路上行駛的車輛，遇到霧天或者雨天，由此產生的汽車追尾造成的交通事故極易發生。 人們對汽車防碰撞、自適應巡航、盲區監測和輔助駕駛等功能不斷提出新的要求，汽車毫米波雷達系統應運而生。 毫米波是指頻率在30GHz到300GHz之間的電磁波，由于它具有波長短、頻帶寬、方向性好和穿透能力強等優點，已在許多方面均有應用。毫米波雷達防撞探測方式克服了激光和超聲波雷達探測方式中惡劣環境適應性差的缺點。毫米波雷達普遍使用的是連續頻率調制(CWFM)，從目標反射回來信號的調制頻率相對于發射信號的調制頻率有個時間上的延遲，利用這個延遲來判斷與目標之間的距離。

當碰撞不可避免時，通過對剎車、頭靠、安全帶等進行控制，減輕因碰撞而帶來的危害，極大程度的減少人身及財產安全的事故發生。

在傳統的防撞探測系統中，通常采用激光和超聲波雷達探測并獲取車輛周圍環境信息，由于防撞探測系統的工作環境十分復雜，周圍地物的干擾、惡劣的氣象條件以及工業現場大量的粉塵干擾，都會嚴重制約激光和超聲波方式的目標檢測能力。

究其原因，主要是因為：汽車毫米波雷達系統主要包括接收系統和發射系統，功率放大器作為發射機的關鍵部分，一直是77GHz汽車毫米波雷達系統中的設計難點。

現有77GHz功率放大器設計常采用 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor的英文縮寫）、SiGe BiCMOS（SiGe BiCMOS工藝集成技術,是在制造電路結構中的雙極晶體管時,在硅基區材料中加入一定含量的鍺,形成應變硅異質結構晶體管,以改善雙極晶體管特性的一種硅基工藝集成技術）、GaAs工藝。CMOS工藝成本最低，但其面臨著諸多挑戰。其主要挑戰是CMOS 工藝無源元件的低Q值造成能量在無源元件中較多的損耗，以及先進的工藝節點的CMOS晶體管的低擊穿電壓造成放大器的輸出擺幅較小，而且CMOS晶體管因為熱載流子效應很難制造出高線性度的應用于77GHz汽車毫米波雷達系統的功率放大器。GaAs工藝性能最好，但是制造成本昂貴。SiGe BiCMOS工藝與CMOS工藝完全兼容，而且具有較高擊穿電壓和截止頻率而越來越受到重視。

在77GHz功率放大器的研究方面，國內外已經進行了廣泛的研究，傳統的77GHz功率放大器普遍存在的問題是輸入輸出匹配網絡損耗較大，增益低，輸出功率低和功耗大。現有77GHz汽車毫米波雷達系統方案中的射頻收發機大多采用多款芯片組合來實現，存在體積大，功耗大，一致性差，成本較高等缺點。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：為了解決77GHz汽車毫米波雷達系統的功率放大器由于采用多款芯片的組合而存在線性度低、體積大、高功耗、高成本、集成度低的技術問題，本實用新型提供一種全集成的用于汽車雷達系統的77GHz功率放大器，提高系統穩定性，消除外界環境對天線及汽車防碰撞雷達的影響。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：一種用于汽車雷達系統的77GHz功率放大器，其電路主要由增益放大器和匹配網絡組成；其特征在于：增益放大器為四級；匹配網絡包括與增益放大器輸入端相連的輸入匹配網絡、四級增益放大器之間的級間匹配網絡和與增益放大器輸出端相連的輸出匹配網絡；四級增益放大器均為AB類差分功率放大器，功率放大器的輸出與差分天線直連，不需要片上巴倫進行轉接，從而節省芯片面積；匹配網絡為傳輸線和MIM電容相配合的匹配方式。

作為一種優選方式，本實用新型所述功率放大器中所述的匹配網絡中采用50Ω特征阻抗的慢波傳輸線。

作為一種優選方式，本實用新型所述功率放大器中所述的AB類差分功率放大器包括兩路相同的單端放大電路。