[發(fā)明專利]一種具有二維掃描功能的毫米波雷達(dá)芯片

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911119688.4
• 申請(qǐng)日: 2019-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN110927674A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張明
• 主分類號(hào): G01S7/03
• 分類號(hào): G01S7/03;G01S7/02;G01S13/931
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發(fā)明公開了一種具有二維掃描功能的毫米波雷達(dá)芯片，用于若干毫米波雷達(dá)芯片級(jí)聯(lián)場(chǎng)景；毫米波雷達(dá)芯片包括基底，毫米波發(fā)射和接收端口RF1～RF8，4個(gè)移相器單元A、B、C、D，4個(gè)毫米波組合開關(guān)單元S1～S4，4個(gè)毫米波開關(guān)單元S5～S8，功分器級(jí)聯(lián)適配接口單元E、F，毫米波壓控振蕩器和倍頻單元V，毫米波混頻器單元M，混頻后的模擬中頻信號(hào)接口單元I，串行外設(shè)接口單元SPI；接收外部控制信號(hào)來調(diào)控內(nèi)部毫米波壓控振蕩器單元Vt；雷達(dá)芯片電源接口單元PWR。本發(fā)明單雷達(dá)芯片具有水平和垂直維的掃描能力，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，便于小型化；本發(fā)明級(jí)聯(lián)后的雷達(dá)系統(tǒng)，水平和處置2個(gè)維度將有更大的空間目標(biāo)識(shí)別能力，形成高清成像效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)芯片技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種毫米波雷達(dá)芯片，具體涉及一種具有二維掃描功能的毫米波雷達(dá)芯片。

背景技術(shù)

毫米波雷達(dá)是工作在毫米波波段(millimeter wave)的雷達(dá)。通常毫米波是指頻率范圍30～300GHz(對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為1～10mm)的電磁波。毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。

汽車中使用的毫米波雷達(dá)是指利用波長(zhǎng)為毫米級(jí)(目前主要使用24GHz、77GHz或79GHz頻段)的雷達(dá)，其可以快速準(zhǔn)確獲取汽車和無人機(jī)周圍目標(biāo)信息，如相對(duì)距離、相對(duì)速度、角度、是否有物體、運(yùn)動(dòng)方向等，并根據(jù)探測(cè)的信息信息對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤、識(shí)別分類，并作出相應(yīng)警示或決策。毫米波雷達(dá)具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高，具有全天候(大雨天除外)、全天時(shí)的特點(diǎn)。

毫米波雷達(dá)主要包括毫米波天線、毫米波收發(fā)前端、基帶處理模塊和報(bào)警模塊。其中，毫米波收發(fā)前端采用單片毫米波集成電路(MMIC)技術(shù)，可以大大減小收發(fā)組件的體積，并適合于大批量生產(chǎn)，其具備電路損耗小、噪聲低、頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、功率大等特點(diǎn)。

當(dāng)前，人們利用大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)天線陣列實(shí)現(xiàn)波束成形、掃描、追蹤、鎖定來有效對(duì)抗毫米波移動(dòng)信道的路徑損耗。并且，未來汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用將朝著成像發(fā)展，多前端芯片的級(jí)聯(lián)是主流。

通常情況下，雷達(dá)系統(tǒng)的探測(cè)距離受限于發(fā)射功率的大小，探測(cè)角度的精度與分辨率受限于接收通道的數(shù)量。目前，單一芯片中無法設(shè)置大量的發(fā)射接收通道，并且，當(dāng)單一芯片中的接收通道數(shù)量增多時(shí)，需要提高后端信號(hào)處理能力并相應(yīng)地增大存儲(chǔ)單元的容量，這都為提高探測(cè)角度的精度和分辨率帶來了困難。

為解決上述困難，通常的做法是在雷達(dá)系統(tǒng)中設(shè)置級(jí)聯(lián)的多個(gè)射頻收發(fā)芯片(或射頻收發(fā)模塊)，并將各個(gè)射頻收發(fā)芯片產(chǎn)生的中頻信號(hào)提供給后端的微處理器(MicroController Unit，MCU)進(jìn)行信號(hào)處理。

但是，現(xiàn)有的毫米波雷達(dá)芯片方案只提供水平或者垂直方向這種單方向的分離目標(biāo)能力，沒法應(yīng)對(duì)既要從水平維分離目標(biāo)，還要從垂直維測(cè)出目標(biāo)高度的場(chǎng)景，如果要解決測(cè)目標(biāo)高度的問題則需要增加獨(dú)立的雷達(dá)芯片，既增加了系統(tǒng)成本也增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種兼有水平和垂直方向分辨能力的雷達(dá)前端芯片應(yīng)用于級(jí)聯(lián)雷達(dá)系統(tǒng)裝置上，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)的同時(shí)增加雷達(dá)測(cè)高的能力。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種具有二維掃描功能的毫米波雷達(dá)芯片，其特征在于：包括基底，毫米波發(fā)射和接收端口RF1～RF8，4個(gè)移相器單元A、B、C、D，4個(gè)毫米波組合開關(guān)單元S1～S4，4個(gè)毫米波開關(guān)單元S5～S8，功分器級(jí)聯(lián)適配接口單元E、F，毫米波壓控振蕩器和倍頻單元V，毫米波混頻器單元M，混頻后的模擬中頻信號(hào)接口單元I，串行外設(shè)接口單元SPI；接收外部控制信號(hào)來調(diào)控內(nèi)部毫米波壓控振蕩器單元Vt；雷達(dá)芯片電源接口單元PWR；

其中RF1，RF3，RF5，RF7外接水平方向圖窄，而垂直方向圖寬的天線；RF2，RF4，RF6，RF8外接水平方向圖寬，而垂直方向圖窄的天線，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)二維探測(cè)區(qū)域要求，分別在水平和垂直2個(gè)維度對(duì)天線進(jìn)行布設(shè)，從而同時(shí)形成具有水平和垂直2個(gè)維度的探測(cè)能力。