作者：泰克科技高档运用工程师 苏水金
跟着现代科学技能的快速开展以及人们生活水平的明显进步，轿车消费每年都在快速增长，轿车保有量敏捷添加，交通事端也急剧上升，轿车安全问题被遍及重视。轿车防撞体系能够对大约65%的交通事端发作起到阻挠效果。相同在高端轿车范畴，人们越来越巴望高科技带来的安全与快捷，结合信号处理技能完成轿车自主智能巡航、辅佐泊车、轿车防撞雷达等各种体系现已改变了人们对传统轿车电子的知道。毫米波雷达因其勘探精度高，硬件体积小，受气候环境的影响小等长处被广泛选用。越来越多的车辆选用一个或许多个毫米波雷达来辅佐驾驭员的驾驭操作，以进步驾驭的舒适性和安全性，防止交通事端的发作。
毫米波雷达能够完成自动驾驭多种功用，ADAS选用的传感器首要有摄像头、毫米波雷达、激光、超声波、红外等。毫米波雷达传输间隔远，在传输窗口内大气衰减和损耗低，穿透性强，能够满意车辆对全气候候的习惯性的要求，而且毫米波自身的特性，决议了毫米波雷达传感器器材尺度小、重量轻等特性。很好的弥补了摄像头、激光、超声波、红外等其他传感器，在车载运用中所不具有的运用场景。把毫米波雷达装置在轿车上，能够丈量从雷抵达被测物体之间的间隔、视点和相对速度等。运用毫米波雷达能够完成自习惯巡航操控（ACC）、前向防撞报警（FCW）、盲点检测（BSD）、辅佐泊车、辅佐变道等高档驾驭辅佐体系（ADAS）功用。比较常见的轿车毫米波雷达作业频率在76GH-81GHz规模。
轿车毫米波雷达的作业原理
轿车防撞雷达首要有超声波雷达、激光雷达、毫米波雷达等类型。不同雷达类型的作业原理不一样，其功用和特色也各有优缺点，不同的雷达能够用于完成不同的功用。
毫米波雷达是ADAS体系的首要传感器，毫米波雷达频率规模30GHz-300GHz，波长从1mm-10mm，毫米波雷达测距可达200多米，能够对方针进行有无检测、测距、测速以及方位丈量。一起，毫米波雷达能够穿过光照、降雨、扬尘、大雾等来准确勘探物体，可全天候作业。
轿车雷达作为驾驭员辅佐体系的中心传感器(检测间隔、速度)；远间隔雷达（LRR）是用来完成自动巡航（ACC），中间隔雷达（MRR）用来完成侧向来车报警和车道变道辅佐，近间隔雷达（SRR）则是用来完成泊车辅佐、妨碍和行人检测。
77GHz轿车雷达体系归于现在国内外各大轿车公司研讨和规划的热门，比较于激光车载雷达、红外线车载雷达以及其他低频段的毫米波车载雷达而言，77GHz轿车雷达可运用的频谱规模宽、信息容量大、分辨率高、多普勒频移大、测速灵敏度高、抗搅扰才能及穿透等离子体的才能强，而且简略完成天线的窄波束和高增益等。
毫米波带广大、分辨率高、天线部件尺度小，能习惯恶劣环境。毫米波雷达中现在运用最广泛的是调频接连波（FMCW）的特别毫米波技能。详细指，雷达接连发射FMCW调频信号，以丈量间隔、视点以及速度，不同于周期性发射短脉冲的传统脉冲雷达体系，车用毫米波雷达，一般选用结构简略本钱较低，合适近间隔勘探。雷达天线向外宣布一系列接连调频毫米波，频率随时刻按调制电压的规则改变，一般是接连的三角波，也可所以锯齿波。
毫米波雷达经过微带阵列天线向外发射调频接连波（FMCW），经方针反射后接纳到的回波与发射波存在一个频率差，经过信号处理器剖析发射与反射信号的频率差异，根据多普勒原理，能够准确丈量方针相关于雷达的运动速度和间隔，进一步经过多方针检测与盯梢算法，完成多方针别离与盯梢。然后结合车身动态信息进行数据处理。经合理决议计划后，以声、光及触觉等多种方法正告驾驭员，或及时对轿车做出自动干涉，削减事端发作几率。作业原理图见图1。
图1 轿车毫米波雷达作业原理框图
轿车毫米波雷达的测验应战
由于车载雷达关系到驾驭者的生命安全，为了确保轿车防撞雷达的作业安稳、正常、牢靠，需求对毫米波雷达进行功用和功用测验。从毫米波雷达的研发、调试、优化、出产、以及装置校准，都需求对雷达功用进行规范化、标准化的检测及确诊，完成对毫米波雷达的发射机功用、回波接纳功用以及抗扰才能的测验。
轿车雷达供给商或毫米波器材研发的过程中，要对发射体系、接纳体系、雷达组件、芯片、器材、以及单元电路进行测验验证。由于79GHz供给了4GHz的超高带宽，对毫米波雷达测验对丈量体系来说是一种应战，由于跟着频率升高，信号的衰减会敏捷上升，相同就对外表的接纳才能也提出了很高的要求。泰克携手合作伙伴能够给轿车毫米波雷达客户完好的解决计划。
泰克轿车毫米波雷达信号发生和剖析计划
轿车毫米波雷达收发体系首要包含发射机测验、接纳机功用测验、以及抗搅扰功用测验，发射机需求信号剖析设备评价雷达发射信号的功用目标。接纳机需求信号源模仿回波，从FMCW信号，到杂乱的多方针模仿以及搅扰信号生成，乃至多个布景发射机或许存在多种搅扰场景下的愈加杂乱的信号，运用这些杂乱信号来验证接纳机的功用。泰克供给的轿车毫米波雷达测验与丈量解决计划，能够生成、丈量和剖析毫米波雷达信号，确保传感器无故障运转，确保安全驾驭。
泰克超宽带轿车毫米波雷达信号测验计划包含雷达信号发生、雷达信号剖析和抗搅扰测验，测验体系包含高功用恣意波形发作器AWG70000B系列、内置本振的上变频器、天线、内置本振的下变频器、高功用示波器MSO64或DPO70000C\DX\SX系列、实时频谱剖析仪、以及相关软件。AWG70000B系列恣意波形发作器发生FMCW雷达中频信号，经过上变频器到76GHz至81GHz毫米波雷达信号，接纳到的毫米波雷达信号经过下变频器变到中频，然后运用高功用示波器MSO64或DPO70000C\DX\SX系列收集雷达中频信号，最终运用FMCW雷达信号剖析软件剖析宽带雷达信号，关于射频功用目标能够运用实时频谱剖析仪RSA5126B进行验证和测验。而且AWG70000B能够与高功用示波器完成整个体系的闭环起伏与相位校准和波形预失真，AWG还能够对高功用示波器收集的波形数据进行回放。
图2 泰克轿车毫米波雷达信号测验框图
测验计划1：雷达接纳机功用测验
雷达接纳端测验首要评价接纳机的功用目标，要验证雷达接纳机的功用目标，需求发生毫米波雷达信号来测验轿车雷达接纳端的勘探功用。泰克的轿车毫米波雷达信号模仿体系由高功用恣意波形发作器AWG70000B系列、内置本振的上变频器以及雷达信号生成软件组成，见图3。从生成FMCW雷达信号，到杂乱的多方针模仿以及搅扰信号生成，乃至多个布景发射机或许存在多种搅扰场景下的愈加杂乱的信号，AWG都能够轻松发生。
泰克的雷达信号发生体系以泰克的AWG恣意波形发作器、上变频器以及天线为硬件根底，合作雷达信号生成软件组成了功用强壮毫米波雷达信号仿真体系。
图3 超宽带毫米波雷达信号生成
AWG70000B系列高功用恣意信号发作器能够在DC～20GHz的频率掩盖规模内发生、校准20GHz瞬时带宽的矢量信号，具有业界无与伦比的采样率、带宽和信号保真度，结合SourceXpress信号高档RF/IF/IQ波形生成和修改软件，能够轻松发生FMCW、Pulse等雷达测验信号。
关于轿车毫米波雷达，频率在7681GHz规模，载波频率大于20GHz宽带雷达信号发生，由Tektronix公司的恣意波发作器AWG70000B和第三方NDK的上变频器组成，能够在76GHz～81GHz的频率掩盖规模内发生、校准4GHz瞬时带宽的矢量信号，上变频器内置本振，不需求外接外部本振，这样能够满意76 GHz～81 GHz 频率规模4GHz 带宽内测验轿车毫米波雷达信号的需求，并能够仿真各种雷达信号，以进行广泛的轿车雷达测验。
图4 AWG +上变频器到76GHz81GHz计划
测验计划2：抗搅扰功用测验
毫米波雷达抗搅扰测验，需求发生单音信号、互调搅扰、多雷达信号、还需求发生杂乱环境下各种搅扰信号来验证评价雷达的抗搅扰才能。
泰克的AWG70000B系列合作SourceXpress中的杂乱电磁环境信号生成插件，发生杂乱电磁环境下的雷达信号，模仿愈加杂乱的测验场景，能够将恣意波形作为布景发射机，模仿当今杂乱的电磁环境完成多雷达方针信号模仿的重要手法，搅扰信号模仿，通讯信号模仿，杂乱电磁环境模仿等，为接纳机的抗搅扰才能测验供给了有力的东西，验证轿车雷达接纳机的抗搅扰才能。
泰克AWG中的杂乱电磁环境插件能够模仿地上通讯信号存在的潜在搅扰、能够模仿车载毫米波雷达同类信号间的搅扰等各种搅扰信号。
图5 杂乱电磁环境信号和搅扰信号信号生成
在雷达信号库里边，实际上还能够包含若干个雷达信号，而每一个雷达信号都能够设定自己的雷达参数，也能够设定雷达信号是否是一起抵达。所以一个信号类型中就能够包含无数个相同类型的信号，模仿杂乱电磁环境的实在状况。该软件能够模仿各种杂乱信号，完全能够满意当时对杂乱电磁环境下的轿车雷达信号模仿需求。
测验计划3：发射机测验
车载雷达体系的发射机进行测验，对雷达发送端宣布的雷达信号进行剖析，然后测验雷达信号的要害参数。泰克的雷达发射机测验计划以高功用实时示波器、实时频谱剖析仪、内置本振的下变频器和天线为硬件根底，合作FMCW信号剖析软件组成了功用强壮超宽带毫米波雷达发射机信号收集剖析计划。
图6 超宽带毫米波雷达信号收集剖析
泰克轿车雷达剖析解决计划供给了共同的、专为76GHz – 81GHz频段优化内置本振的下变频器，下变频后输出信号规模为2GHz ~ 7GHz中频雷达信号经过实时示波器收集，然后运用FMCW剖析软件进行准确的时域和调制域剖析，关于射频目标经过实时频谱剖析仪测验，完成了优秀的轿车雷达剖析解决计划，很大极限进步了剖析解决计划的功用。
图7 下变频器+实时示波器/实时频谱仪剖析76GHz – 81GHz雷达信号
图8 毫米波雷达信号剖析软件
总结
泰克7681GHz频率轿车毫米波雷达测验解决计划为轿车雷达体系的研讨和出产供给了高效而且强壮有力的硬件试验和验证才能，加快了轿车雷达体系的研讨。泰克的超宽带毫米波雷达信号测验计划以其共同的功用和丰厚功用完成了已往无法丈量的重要项目，简略易用的雷达信号发生软件和FMCW雷达信号剖析软件完美完成对雷达信号的仿真和剖析，大大进步了工程师的作业效率。
