專利名稱：毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線電波發(fā)射和接收探測目標方位、距離和速度的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一 種毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達。
背景技術(shù)：
目前，汽車等機動車大量增多，道路擁擠超負荷，車禍頻繁發(fā)生，造成大量的生命傷亡 和重大的財產(chǎn)損失，成為全世界嚴重的社會問題，美、歐、日本等國投入大量人力和物力研 制先進防撞雷達，由于汽車防撞雷達工作環(huán)境和條件十分苛刻，快速行駛的車輛避撞過程的 時間極短，不足一秒鐘，技術(shù)要求很高，存在不少難題需解決。據(jù)分析，F(xiàn)M-CW調(diào)頻連續(xù)波 防撞雷達局限于檢測單個目標，實際路況行駛多輛汽車、摩托車、電動車、自行車，還有眾 多行人，因此不可避免地會出現(xiàn)遇到多個路障目標的問題。而不同日標雷達反射截面RCS是 不同的，其距離遠近回波延時必然不同，運動速度不同其多普勒頻移不同。調(diào)頻調(diào)制信號用 單一頻率、波形作為檢測信號的標志，不能對觀察區(qū)域內(nèi)所有目標同時無模糊測距、測速。 且對可能發(fā)生碰撞的目標大小、距離遠近分辨力單一，相鄰多個目標回波相互交調(diào)、串擾對 檢測數(shù)據(jù)分辨產(chǎn)生困難影響判斷。由于調(diào)頻連續(xù)波雷達發(fā)射能量輻射泄漏阻塞接收回波信號， 降低檢測弱小目標回波信號。天線使用喇叭結(jié)構(gòu)水平方向角度分辨力不夠高，道路彎曲時更 差，反射式天線拋物面機掃速度慢抗振防塵、防蝕差故障率高，并影響汽車外觀和氣動性， 微帶天線毫米波頻率損耗較大。此外，簡單雷達顯示器不能顯示全景信息圖像，對多個目標 相對位置、距離遠近及相對移動速度不能作出準確預(yù)警。脈沖體制雷達發(fā)射脈寬遮擋回波接 收信號存在盲距，不宜汽車近距防撞檢測，汽車行駛在高速公路上無后視預(yù)警防撞雷達時有 發(fā)生多輛汽車追尾相撞的可能，天氣能見度差時形勢更為嚴峻?，F(xiàn)有汽車防撞雷達缺少用傳 感器信號構(gòu)成閉環(huán)控制的功能，缺少道路環(huán)境天線自適應(yīng)控制和自動避障、減速及剎車的智 能控制，能見度差或行駛遇險情不及時幫助司機解危避免事故。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供相對快速的同時測定多個路障目標方位、距離和速度的一種毫 米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達。
本實用新型技術(shù)方案設(shè)有設(shè)有環(huán)形器、中放、聲表器件SAW匹配濾波器組、數(shù)據(jù)緩沖
存儲器FIF0、數(shù)字信號處理器DSP、微控制器MCU、雙口存儲器RAM、接口 I/O、路況攝像傳 感器、本車速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS、聲光報警器、避障器、減速器、剎車器、鍵盤， 還設(shè)有收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列、波束開關(guān)、收/發(fā)開關(guān)T/Rk T/R2、頻率合成 器、時分電路、低噪聲高放、分諧波混頻器、亳米波時分線性調(diào)頻器、調(diào)制信號發(fā)生器、多 目標信號提取電路、光柵掃描圖像顯示器CRT，其中，收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列 按路面最多車道量在車體前后設(shè)置線陣，頻率合成器輸出fd接入時分電路為時鐘信號、fc2
5接入DSP為時鐘信號、fc3接入MCU為時鐘信號，DSP按車道編碼脈沖分配序列接入波束開關(guān)、 CRT，時分電路預(yù)置經(jīng)接口 1/0接入MCU，路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器 GPS信號經(jīng)接口 I/O接入MCU控制時分電路生成n路時分脈沖，高電平邏輯"1"接入收/發(fā) 開關(guān)T/R2，低電平邏輯"0"接入T/Ri，頻率合成器輸出ft接入毫米波時分線性調(diào)頻器鎖定 基頻，二或四次諧頻為發(fā)射載頻fo，頻率合成器輸出fm接入調(diào)制信號發(fā)生器為基準頻率，調(diào) 制信號發(fā)生器頻率、波形變換預(yù)置端經(jīng)接口 1/0接入MCU，路況攝像傳感器、本車速傳感器、 衛(wèi)星定位傳感器GPS信號MCU控制調(diào)制信號發(fā)生器產(chǎn)生n組調(diào)制信號頻率和波形，在時分電 路編碼為頻率遞增排列的n路脈沖接入毫米波時分線性調(diào)頻器，經(jīng)T/R2至環(huán)形器、波束開關(guān)，
天線陣列發(fā)射，頻率合成器輸出fL接入分諧波混頻器為內(nèi)在二或四次倍頻本振信號、fi接入
多目標信號提取電路為中頻相干檢波基準信號，回波射頻經(jīng)天線陣列、波束開關(guān)、環(huán)形器、 T/R!、低噪聲高放、分諧波混頻器、中放，n路脈沖在時分電路時序異步選通門選取發(fā)射編碼 的n組目標信號經(jīng)聲表器件SAW匹配濾波器組、多目標信號提取電路、數(shù)據(jù)緩沖存儲器FIFO 接入DSP數(shù)據(jù)總線，DSP與MCU數(shù)據(jù)總線、地址線、控制線經(jīng)雙口存儲器RAM匯接及提供仲 裁信號，接口 VO分別接入CRT、聲光報警器、避障器、減速器、剎車器、鍵盤，DSP軟件設(shè) 計片內(nèi)分組時分復(fù)用數(shù)據(jù)重排、動目標顯示MTI、快速傅里葉變換FFT、距離旁瓣抑制、恒虛 警處理CFAR， MCU系統(tǒng)軟件編程包括主程序和數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、對象控制子程序，中放 檢出自動增益控制AGC電壓經(jīng)濾波、放大接入低噪聲高放、中放AGC控制端，頻率合成器、 時分電路、低噪聲高放、分諧波混頻器、波束開關(guān)、環(huán)形器、收/發(fā)開關(guān)T/R、T/R2、毫米波 時分線性調(diào)頻器集成為雷達收/發(fā)電路，屏蔽；
其中，頻率合成器由恒溫晶振、晶振分頻器、倍頻放大鏈、混頻器、鑒相器、.環(huán)路濾波 器、壓控振蕩器VCO、環(huán)路分頻器組成，VCO由砷化鎵高電子遷移率晶體管GaAsHEMT、介質(zhì) 諧振器反饋振蕩變?nèi)莨軌嚎卣{(diào)諧，環(huán)路分頻器由前置分頻器和可編程分頻器組合，可編程分 頻器分頻控制端接口 I/O經(jīng)接入微控制器MCU，恒溫晶振輸出分兩路， 一路經(jīng)倍頻放大鏈與 VC0輸出接入混頻器后，再經(jīng)環(huán)路分頻器接入鑒相器，另一路經(jīng)晶振分頻接入鑒相器，鑒相 電壓經(jīng)環(huán)路濾波器壓控VC0鎖相頻率合成，VC0輸出fN鎖定毫米波時分線性調(diào)頻器基頻，輸
出諧頻為雷達載頻fQ， fN經(jīng)定向耦合器為分諧波混頻器內(nèi)在倍頻本振信號fL，可編程分頻器
輸出fi為中頻相干檢波基準信號、fm為調(diào)制基準信號、f"為時分時鐘信號、fc2為DSP時鐘 信號、fc3為MCU時鐘信號；
收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列由介質(zhì)基片微帶雙偶極振子集成天線、介質(zhì)透鏡、 陣列基座、防護罩構(gòu)成，介質(zhì)透鏡是一端面為半球體，另一端面為圓柱體截面，介質(zhì)基片微 帶雙偶極振子集成天線緊貼放置在介質(zhì)透鏡的圓柱截面為饋源，介質(zhì)透鏡半球端面為天線輻 射面，天線陣列按路面最多車道量設(shè)置收/發(fā)兩用線陣，在車前、后方向一車道設(shè)至少一透鏡 天線，陣元水平直線排列安置在陣列基座上，外置防護罩，數(shù)字信號處理器DSP按車道編碼 脈沖分配序列接入波束開關(guān)和光柵掃描圖像顯示器CRT坐標變換器；
波束開關(guān)在天饋波導(dǎo)傳輸線集成PIN二極管芯片，串、并聯(lián)為單刀單擲開關(guān)SPST，控制 偏壓經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)字信號處理器DSP按車道編碼脈沖分配序列，多個SPST波束開關(guān)組合成單刀多擲開關(guān)，收/發(fā)開關(guān)T/R!、 T/fc設(shè)在環(huán)形器收/發(fā)分支處，均由PIN二極管芯片，串、 并聯(lián)為單刀單擲開關(guān)SPST，偏壓經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)由時分脈沖高電平邏輯"1"接入T/R2，低電平 邏輯"0"接入T/R!;
毫米波時分線性調(diào)頻器由毫米波壓控振蕩器VCO、環(huán)路濾波器LF、鑒相器DP組成，其 VCO由耿管Gurm、超突變結(jié)變?nèi)莨芗半娙菪酒?、鰭線波導(dǎo)、懸置微帶線構(gòu)成，鰭線設(shè)單脊周 期柵，耿管Gurm諧振電路、變?nèi)莨苷{(diào)諧支路匹配安裝在單脊鰭線上，偏壓、調(diào)制信號經(jīng)接地 旁路電容懸置微帶線引入，頻率合成器輸出fN與其VCO基頻信號接入鑒相器DP,相差電壓經(jīng) 環(huán)路濾波器LF接至VCO變?nèi)莨軌嚎囟耍⒔尤雗路時分脈沖線性調(diào)頻，由輸出波導(dǎo)隔離基頻 選取二或四次諧頻為雷達發(fā)射載頻fo， VCO單獨屏蔽；
調(diào)制信號發(fā)生器由并行的n組前置分頻器M、鎖相環(huán)PLL、可編程分頻器N、數(shù)字波形變 換器WV組成，頻率合成器輸出fm接入調(diào)制信號發(fā)生器為基準頻率，可編程分頻器N分頻預(yù) 置端、數(shù)字波形變換器WV計數(shù)預(yù)置經(jīng)接口 1/0接入微控制器MCU，路況攝像、本車速傳感器 衛(wèi)星定位傳感器GPS信號在MCU控制調(diào)制頻率遞增的n組鎖相環(huán)PLL產(chǎn)生頻率和波形變換， 輸入接前置分頻器M,輸出接可編程分頻器N數(shù)字波形變換器WV，可變?yōu)槿遣ɑ蜾忼X波或 正弦波h、 f2、 fn的n組調(diào)制信號；
低噪聲高放由一個雙柵磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率晶體管InPGaAsHEMT、微帶線 匹配網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，第一柵極接入回波射頻匹配網(wǎng)絡(luò)微帶線，第二柵極為自動增益控制AGC控制 端，接入中放AGC輸出電壓，源極阻容接地，漏極經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)微帶線接分諧波混頻器SHP, 頻率合成器輸出fN經(jīng)定向耦合器接入SHP為本振信號fL， SHP由兩個肖特基二極管反向并接 在本振信號fL微帶匹配網(wǎng)絡(luò)與回波信號微帶匹配網(wǎng)絡(luò)之間，中頻信號IF在本振信號fL網(wǎng)絡(luò) 一側(cè)經(jīng)帶通濾波網(wǎng)絡(luò)取出；
多目標信號提取電路由聲表器件SAW匹配濾波器組、相干檢波器I/Q、模數(shù)轉(zhuǎn)換器AZD 組成，中放輸出在時分電路n路異步時序選通門選取發(fā)射編碼fi'、 f厶fn'組回波信號接入聲 表器件SAW匹配濾波器組、相干檢波器I/Q，其檢波器由I支路、Q支路兩個乘法器構(gòu)成，頻 率合成器輸出中頻相干信號fL接I支路，移相k/2接Q支路為相干基準本振，輸出經(jīng)A/D、 數(shù)據(jù)緩沖存儲器FIFO接入數(shù)字信號處理器DSP數(shù)據(jù)總線
時分電路由現(xiàn)場可編程門陣列PFGA組構(gòu)計數(shù)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、譯碼器、編碼開關(guān)、時 序異步選通門，頻率合成器輸出f。時鐘信號接入計數(shù)器時鐘端Cp與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入端， 計數(shù)器可編程控制端經(jīng)接口 1/0接入MCU，路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛(wèi)星定位傳感 器GPS信號經(jīng)接口 I/O接入MCU控制生成n路時分脈沖，高電平邏輯"1 "接入收/發(fā)開關(guān)T/R2， 低電平邏輯"0"接入T/Ri， fu f2、 fn組調(diào)制信號接入編碼開關(guān)，計數(shù)器數(shù)據(jù)端、單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器輸出端與譯碼器輸入對接，譯碼器輸出與編碼開關(guān)控制端相接構(gòu)成n組調(diào)制信號按頻率 遞增的n路時分脈沖壓控毫米波調(diào)頻器，調(diào)頻輸出接至T/R2、環(huán)形器、波束開關(guān)，準光集成 介質(zhì)透鏡天線陣列發(fā)射，回波射頻經(jīng)準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列、波束開關(guān)、環(huán)形器、T/Rk 低噪聲高放、分諧波混頻器、中放，在時分電路時序異步選通門選取按發(fā)射編碼fV、 f厶fn' 的n組信號依次對接聲表器件SAW匹配濾波器組，經(jīng)多目標信號提取電路相干檢波器I/Q、儲器FIFO接入DSP數(shù)據(jù)總線。
光柵掃描圖像顯示器CRT由坐標變換器、圖像存儲器RAM、地址選擇I/O控制器、數(shù)模 轉(zhuǎn)換器D/A、標尺產(chǎn)生器、字符產(chǎn)生器、圖形顏色產(chǎn)生器、顯示控制器、輝亮電路、顯像管 X-Y-Z偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)組成，數(shù)字信號處理器DSP按車道編碼脈沖分配序列接入坐標變換器、波束 開關(guān)，多目標回波信號在DSP運算數(shù)據(jù)經(jīng)雙口存儲器RAM接入微處理器MCU接口 I/O送至顯 示控制器，該控制器分別連接坐標變換器、地址選擇I/O控制器、圖像存儲器RAM、數(shù)模轉(zhuǎn) 換器D/A、標尺、字符產(chǎn)生器、顯像管X-Y-Z偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其中坐標變換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A、 標尺、字符及圖形顏色產(chǎn)生器分別還接入輝亮電路控制顯像管調(diào)輝電極。
本技術(shù)方案由路況攝像、本車速和GPS信息數(shù)據(jù)MCU控制n路時分脈沖，n組調(diào)制信號 頻率與波形的捷變，時分編碼n路脈沖鎖相調(diào)頻發(fā)射，相對快速的同時測定多個路障目標無 模糊測距、測速，脈內(nèi)線性調(diào)頻加寬信號瞬時帶寬，脈壓匹配濾波加權(quán)獲取大信噪比高分辨 力，發(fā)射一路接收一個目標信息或接收多個目標相干積累，目標距離由遠到近時分編碼脈寬 線性變窄，距離越近分辨力越高，多譜勒頻移越大，三維圖像細節(jié)分辨越清楚，時分脈沖高 電平邏輯"1"前沿時T/R2接通發(fā)射，T/R關(guān)斷接收，后沿時進入低電平邏輯"0"T/R2關(guān)斷 發(fā)射，T/R!接通接收，時序異步選通門選取目標信號后沿檢測，從時間上完全隔離發(fā)射能量 泄漏，提高弱小目標信號檢測增大雷達作用距離，后沿檢測消除發(fā)射脈寬遮擋避免盲距實現(xiàn) 近距防撞，改善動態(tài)范圍；DSP抑制虛警識別與本車最近距離目標，當前方無車由司機設(shè)速 行駛，出現(xiàn)車輛時雷達檢測其信號，跟蹤至最近車輛，控制本車速保持安全距離，偏離安全 距離時聲光報警，逼近危險距離MCU指令避障器自動避障或啟動減速器、剎車器的智能控制， MCU智能控制是根據(jù)雷達測得的相關(guān)數(shù)據(jù)，參考路況和本車速及GPS傳感信息數(shù)據(jù)作出抉擇， 起到能見度差行駛司機不易看清楚的避障功能，并識別靜止車輛繞道而過，極大提高防撞性 能；全相參雷達信號多個基準頻率、時鐘信號取自同一個恒溫晶振信號，與其成整數(shù)倍關(guān)系， 確保收/發(fā)載頻、中頻解調(diào)、調(diào)制信號、A/D轉(zhuǎn)換采樣相干性，保證時分脈位準確，有效抑制 車道兩側(cè)山丘、樹木、建筑物、廣告牌虛假目標雜波背景檢測行駛車輛多普勒信息，提高抗 干擾能力；發(fā)射頻率鎖定基頻輸出諧頻為雷達載頻，與分諧波混頻內(nèi)在倍頻相配合，低成本 獲取毫米波高端載頻，體現(xiàn)寬帶脈壓測距高分辨力和測速高精度；準光集成介質(zhì)透鏡天線毫 米波傳輸損耗小增益高，抗振防塵強，DSP電掃波束檢測多目標視野寬廣，方位龜分辯力高， 精確，尤其是MCU控制DSP可靈活調(diào)整波束，自適應(yīng)道路環(huán)境。

圖1本實用新型雷達技術(shù)方案原理圖
圖2雷達收/發(fā)脈沖時序圖
圖3頻率合成器
圖4調(diào)制信號發(fā)生器
圖5毫米波時分線性調(diào)頻器
圖6時分電路
圖7多目標信號提取電路圖8光柵掃描圖像顯示器 具體實施方法
按照圖l，本實用新型具體實施方法及實施例設(shè)有環(huán)形器3、中放6、聲表器件SAW匹 配濾波器組7、數(shù)據(jù)緩沖存儲器FIF013、數(shù)字信號處理器DSP14、微控制器MCU15、雙口存儲 器RAM16、接口 1/020、路況攝像傳感器17、本車速傳感器18、衛(wèi)星定位傳感器GPS19、聲 光報警器21、避障器22、減速器23、剎車器24、鍵盤26，還設(shè)有收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì) 透鏡天線陣列l(wèi)、波束開關(guān)2、收/發(fā)開關(guān)T/Ri、 T/R2、頻率合成器12、時分電路IO、低噪聲 高放4、分諧波混頻器5、毫米波時分線性調(diào)頻器9、調(diào)制信號發(fā)生器ll、多目標信號提取電 路8、光柵掃描圖像顯示器CRT25，其中，收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列1按路面最 多車道量在車體前后設(shè)置線陣，頻率合成器12輸出fd接入時分電路10為時鐘信號、fc2接 入DSP14為時鐘信號、fc3接入MCU15為時鐘信號，DSP14按車道編碼脈沖分配序列接入波束 開關(guān)2、 CRT25，時分電路10預(yù)置端經(jīng)接口 1/020接入MCU15，路況攝像傳感器17、本車速 傳感器18、衛(wèi)星定位傳感器GPS19信號經(jīng)接口 1/020接入MCU15控制時分電路10生成n路 時分脈沖，高電平邏輯"1"接入收/發(fā)開關(guān)T/R2，低電平邏輯"0"接入T/R"頻率合成器 12輸出ft接入毫米波時分線性調(diào)頻器9鎖定基頻，二或四次諧頻為發(fā)射載頻fo，頻率合成器 12輸出fm接入調(diào)制信號發(fā)生器11為基準頻率，調(diào)制信號發(fā)生器11頻率、波形變換預(yù)置端 經(jīng)接口 1/020接入MCU15,路況攝像傳感器17、本車速傳感器18、衛(wèi)星定位傳感器GPS19信 號MCU15控制調(diào)制信號發(fā)生器11產(chǎn)生n組調(diào)制信號頻率和波形，在時分電路10編碼為頻率 遞增排列的n路脈沖接入毫米波時分線性調(diào)頻器9，經(jīng)T/R2至環(huán)形器3、波束開關(guān)2，天線 陣列1發(fā)射，頻率合成器12輸出fL接入分諧波混頻器5為內(nèi)在二或四次倍頻本振信號、fi 接入多目標信號提取電路8為中頻相干檢波基準信號，回波射頻經(jīng)天線陣列l(wèi)、波束開關(guān)2、 環(huán)形器3、 T/Rk低噪聲高放4、分諧波混頻器5、中放6， n路脈沖在時分電路10時序異步 選通門選取發(fā)射編碼的n組目標信號經(jīng)聲表器件SAW匹配濾波器組7、多目標信號提取電路8、 數(shù)據(jù)緩沖存儲器F1F013接入DSP14數(shù)據(jù)總線，DSP14與MCU15數(shù)據(jù)總線、地址線、控制線經(jīng) 雙口存儲器RAM16匯接及提供仲裁信號，接口 1/020分別接入CRT25、聲光報警器21、避障 器22、減速器23、剎車器24、鍵盤26， DSP14軟件設(shè)計片內(nèi)分組時分復(fù)用數(shù)據(jù)重排、動目 標顯示MTI、快速傅里葉變換FFT、距離旁瓣抑制、恒虛警處理CFAR， MCU15系統(tǒng)軟件編程包 括主程序和數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、對象控制子程序，中放檢出自動增益控制AGC電壓經(jīng)濾波、 放大接入低噪聲高放4、中放6的AGC控制端，頻率合成器12、時分電路IO、低噪聲高放4、 分諧波混頻器5、波束開關(guān)2、環(huán)形器3、收/發(fā)開關(guān)T/Rk T/R2、毫米波時分線性調(diào)頻器9 集成為雷達收/發(fā)電路，屏蔽。
本發(fā)明在車前、后按路面最多車道數(shù)量設(shè)置收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列，其介 質(zhì)基片微帶雙偶極振子集成天線元緊貼粘置在介質(zhì)透鏡的截面為饋源，介質(zhì)透鏡半球端面用 來作輻射源，模擬集成天線無窮厚介質(zhì)基片，消除表面波，改變圓柱體長度可獲得合適的波 束寬度的準光高斯束輻射高辨力方向性?；跍使馔哥R天線毫米波傳輸損耗小增益高，口徑 所對應(yīng)的載頻波長尺寸小，收/發(fā)互易性強，抗振和防塵能力良好，成本低，安裝使用方便，不影響汽車外觀和氣動性。
波束開關(guān)在其天饋波導(dǎo)PIN 二極管芯串、并聯(lián)單刀單擲開關(guān)SPST，由數(shù)字信號處理器DSP 按車道編碼脈沖分配序列偏置PIN管工作狀態(tài)，組合控制為單刀多擲波束開關(guān)"多選一"模 式循環(huán)掃描多個車道路障目標， 一個車道發(fā)射一個波束照射路面，回波接收不僅在道路直線 行駛有良好的方位角度分辨力，在道路彎曲或坡較大行駛時也能控制天線波束較低旁辨，水 平方向空域視野開闊，方位角分辨精度高,微控制器MCU由路況攝像結(jié)合本車速和GPS信息控 制DSP編碼脈沖分配序列，調(diào)整路面車道波束，自適應(yīng)控制道路環(huán)境。
收/發(fā)開關(guān)T/Ri、 T/R2其PIN管芯分別設(shè)在環(huán)形器接收、發(fā)射分支處，當時分脈沖高電平 邏輯"1"前沿時發(fā)射支路串聯(lián)的PIN管正偏導(dǎo)通，并聯(lián)的PIN管反偏截止，T/R2接通發(fā)射信 號，這時T/R!串聯(lián)的PIN管反偏為開路，并聯(lián)的PIN管正偏處于短路，關(guān)斷接收;當時分脈 沖后沿時進入低電平邏輯"0"，接收支路串聯(lián)的PIN管正偏導(dǎo)通，并聯(lián)的PIN管反偏截止， T/I^接通接收信號，在DSP電掃波束開關(guān)的控制，天線收到的目標信號經(jīng)環(huán)形器傳入接收通 道，同時T/R2串聯(lián)的PIN管反偏為開路，并聯(lián)的PIN管正偏短路，關(guān)斷雷達發(fā)射，射頻反射 回環(huán)形器，吸收PIN管反射功率。
天線波束開關(guān)、收/發(fā)開關(guān)采用PIN二極管芯片便于毫米波電路集成，單個PIN管開關(guān)電 路隔離度和工作帶寬都較小，兩個以上PIN管串、并結(jié)構(gòu)隔離度較高，與環(huán)形器收/發(fā)隔離度 組合，可達到預(yù)期效果。PIN管控制偏壓經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)接入，防止毫米波泄漏到控制電路避免 不良影響。
為了克服噪聲影響提高雷達接收弱小目標信號，選用磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率 雙柵InPGaAsHEMT器件為毫米波低噪聲高放明顯改善強噪聲背景下檢測目標，由于防撞雷達 作用距離近，功率增益12 dB左右即可，針對目標回波信號強弱起伏大，低噪聲高放、中放 分步設(shè)有自動增益控制AGC，保持雷達接收有足夠大的動態(tài)范圍，適應(yīng)檢測不同目標和距離 的增益。雙柵器件第二柵控制Is對gm變化特性，源極電阻自給偏壓，Is在其電阻壓降，使柵 極產(chǎn)生負偏壓，選取合適的Ib工作點和跨導(dǎo)gm，加上AGC電壓可得到良好的控制性能。
中放AGC可以做得較大動態(tài)范圍的負反饋系統(tǒng)，與高放AGC分步控制避免大卡車、大巴 強目標回波信號過載和防止干擾信號引起的過載，并兼顧小目標如摩托車、電動車、自行車 及行人的中放增益，目標起伏保持較高的檢測概率。
分諧波混頻器SPH (即次諧波混頻器)，由兩個反向并接肖特基二極管設(shè)在回波與本振fL 匹配網(wǎng)絡(luò)上，利用"背靠背"二極管正向?qū)ㄌ匦苑乐够祛l級輸入大信號飽和阻塞，相互保 護在過高反向電壓時不被燒毀?；夭ㄝd頻與本振頻率諧頻相隔甚遠，隔離大于30dB，內(nèi)在倍 頻本振頻率只取一半或四分之一接收發(fā)射載頻，其電路結(jié)構(gòu)簡單，無須耦合電橋和直流電源，
降低了成本。
雷達收/發(fā)電路集成一體簡化連接，節(jié)省波導(dǎo)和同軸接頭，縮小體重，提高雷達自身工程 的電磁兼容性和可靠性。
圖2雷達收/發(fā)脈沖時序圖，(a)是天線波束開關(guān)在DSP編碼脈沖分配序列循環(huán)掃描一個 車道脈沖Ts的波形，(b)是時分電路時鐘信號fcr波形，(c)是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時脈沖ti及占
10空因子t2波形，時分脈沖高電平邏輯"1"前沿時T/fc接通發(fā)射，T/Ri關(guān)斷接收，后沿時進 入低電邏輯"O" T/R2關(guān)斷發(fā)射，T/R!接通接收，異步時序選通門選取目標信號。圖中(d)、 (e)、 (f )、 (g)淺色波形為時分n路時序脈沖控制n組調(diào)制信號壓控鎖相調(diào)頻VCO基頻，.輸出諧頻 為雷達發(fā)射載頻，脈寬T與t相等，深色波形為時分異步接收目標回波脈沖，(d)收/發(fā)脈沖 重疊吻合，回波延時At- 0，零距離目標無回波產(chǎn)生，(g)回波延時At-max為雷達最大非模 糊作用距離對應(yīng)時間。(e)目標回波脈沖延時AtX)，產(chǎn)生回波，(f)回波延時為At〈max信 號能量最大?？梢姡嚯x近回波脈沖窄，信號功率小，但處于近區(qū)場輻射較強，信噪比下降 不大時近距檢測可行，由于回波信號功率較弱接收不易飽和阻塞，改善動態(tài)范圍提高檢測概 率。后沿檢測回波不被發(fā)射脈寬遮檔，在雷達最大作用距離內(nèi)無盲區(qū)，從時間上完全隔離發(fā) 射能量的泄漏，極大改進雷達檢測弱小信號目標的能力，達到FM-CW雷達、PD雷達不具備的 優(yōu)點。
時分多個通道檢測多目標信號是在時間上分步進行，時分脈寬、工作周期遠快于目標運 動速度，相對于145km/h高速車輛行駛不會有大的突變，可視為同時檢測。
圖3頻率合成器，恒溫晶振12a輸出信號一路經(jīng)晶振分頻器12f與環(huán)路分頻器12k接入 鑒相器12g，鑒相電壓經(jīng)環(huán)路濾波器12h壓控振蕩器VC012i鎖定相位，另一路經(jīng)倍頻放大鏈 12b、 12c、 12d、 12e與VC012i輸出接混頻器121,取和頻接入環(huán)路分頻器12k，使頻率反饋 下移，減少環(huán)路分頻器12k分頻比，改善相噪特性。VC012i介質(zhì)諧振器反饋振蕩頻穩(wěn)度較高， 變?nèi)莨苷{(diào)諧范圍較寬，經(jīng)恒溫晶振12a鎖相頻率合成，頻穩(wěn)度優(yōu)于10_lfl /ms，能適于汽車強 振動和溫差大的惡劣環(huán)境下工作，提供智能防撞雷達相干檢測與控制精確的基準信號。頻率 合成器輸出ft信號鎖定毫米波時分線性調(diào)頻器基頻，輸出諧頻為雷達載頻化同時fN經(jīng)定向 耦合器12j為分諧波混頻本振信號f"其內(nèi)在倍頻與發(fā)射倍頻組合，低成本獲得高載頻檢測。 環(huán)路分頻器12k可編程分頻由接口 1/020接入MCU，輸出fi正交相干檢波器I/Q基準信號、 調(diào)制基準信號fm、時分時鐘信號fC1、 DSP時鐘信號fc2、 MOJ時鐘信號fC3,因此，多個基準 頻率和時鐘信號與恒溫晶振12a頻率成整數(shù)倍關(guān)系，確保收/發(fā)信號起始相位、調(diào)制信號、A/D 采樣、中頻檢波相干性及時分脈沖的準確性，有效抑制車道兩側(cè)樹木、建筑物、廣告牌、山 丘虛假目標雜波背景檢測車輛及行人多普勒頻譜，有較強的抗地物雜波干擾能力。
圖4調(diào)制信號發(fā)生器，可編程分頻器N分頻預(yù)置端、數(shù)字波形變換器WV計數(shù)預(yù)置端經(jīng)接 口 1/020接入微控制器MCU，頻率合成器輸出fm為基準頻率信號，設(shè)lla、 llb、 lln組相鄰 頻率調(diào)制信號，并留有一定的頻率間隔防止信號串擾，n組調(diào)制信號在路況攝像傳感器、本 車速、衛(wèi)星定位傳感器GPS信號MCU控制下，對并行的n組鎖相環(huán)PLL產(chǎn)生合適的調(diào)制信號 頻率和波形，其輸入前置分頻器M分頻為fr，輸出可編程分頻器N分頻為fs，鎖相環(huán)PLL 鎖定時fr/M=f s/N，壓控振蕩器VCO輸出頻率fs-frN/M,數(shù)字波形變換器WV將其變換為三角 波或鋸齒波或正弦波，輸出fK f2、 fn的n組調(diào)制信號，n組調(diào)制信號在時分電路10編碼開 關(guān)輸出n路時序脈沖信號，輪流壓控毫米波調(diào)頻器9進行雷達載頻調(diào)頻。
圖5毫米波時分線性調(diào)頻器，n組調(diào)制信號fK f2、 fn在時鐘信號fc!控制的時分電路 IO按時序編碼為頻率遞增排列，加到毫米波時分線性調(diào)頻器9,為了保證毫米波載頻和線性調(diào)頻信號的相干性，雷達載頻與基準信號相位嚴格同步，引用頻率合成器輸出fN信號與壓控 振蕩器VCO基頻在鑒相器DP相位比較，環(huán)路濾波器LF濾除雜波噪聲、鎖定基頻，經(jīng)截止波 導(dǎo)僅允許二或四次諧頻輸出為雷達載頻fo。 n路時分編碼調(diào)制信號經(jīng)求和節(jié)點i:實現(xiàn)VCO有 源時分線性鎖相調(diào)頻，諧頻為載頻具有寬帶調(diào)頻優(yōu)點，當VCO或調(diào)制信號頻率偏差就會產(chǎn)生 誤差信號Vd，閉環(huán)控制VCO相位隨時保持與基準信號同步。VCO鰭線設(shè)置單脊周期柵易于與 Gunn耿管、變?nèi)莨茏杩蛊ヅ?，提高性能?br> 圖6時分電路，計數(shù)器10a可編程預(yù)置經(jīng)接口 1/020接入MCU，路況攝像、本車速、GPS 信號MCU控制由時鐘信號fcl觸發(fā)的計數(shù)器10a改變二進-十進計數(shù)生成n路時分脈沖，高電 平邏輯"1"前沿時T/R2接通發(fā)射，T/fc關(guān)斷接收，后沿時進入低電平邏輯"0" T/R2關(guān)斷發(fā) 射，T/Ri接通接收單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10b由時鐘信號fd觸發(fā)對時分脈沖定時為t為雷達發(fā)射脈 寬t ，占空因子t2為雷達檢測最大作用距離。計數(shù)器輸出在譯碼器10c形成n路時序控制n 組調(diào)制信號，經(jīng)編碼開關(guān)10d將h、 f2、 fn排列為頻率遞增時分脈沖依次壓控毫米波時分線 性調(diào)頻器9，經(jīng)T/R2、環(huán)形器、饋送天線發(fā)射，中放6回波信號在吋分電路時序異步選通門 10e選取f" f2'、 fn'，在其后沿進行檢測，從時間上完全隔離發(fā)射能量泄漏到接收系統(tǒng)，提 高弱小目標信號的檢測能力，增大檢測雷達作用距離，后沿檢測消除發(fā)射脈寬遮擋，避免盲 距實現(xiàn)近距防撞，并改善動態(tài)范圍。時分電路既控制雷達n路調(diào)制信號編碼發(fā)射，接收回波 又在其時序異步選通門選取，時間分割檢測多目標信號，脈內(nèi)線性調(diào)頻加寬信號瞬時帶寬， 脈壓匹配濾波加權(quán)獲取大的信噪比高分辨力，發(fā)射一路接收一個目標信息或接收多個目標相 干積累，目標距離由遠到近時分編碼脈寬線性變窄，距離越近分辨力越高，多譜勒頻移越大， 三維圖像細節(jié)分辨越清楚，單目標在一個工作周期n路收/發(fā)脈沖中積累觀察，多目標則重復(fù) 工作過程，第二、第三…循環(huán)計數(shù)，延長相干積累觀察時間改善雷達檢測性能。時分多通 道本質(zhì)是時間劃分檢測多目標，在時域、頻域、空域有序進行，檢測信號在頻率、時間雙重 編碼識別多目標有較強的抗干擾性。路況車流稀密程度和道路彎直攝像數(shù)據(jù)結(jié)合本車速度及 GPS提供本車當前位置數(shù)據(jù)MCU控制DSP調(diào)整的天線波束，提高防撞性能。
圖7多目標信號提取電路，中頻信號n路脈沖在時分電路10時序異步選通門選取，接入 聲表器件SAW匹配濾波器組7對回波中頻信號f 、 f2'、 fn'防混疊和脈壓匹配加權(quán)，脈沖壓縮 網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射調(diào)頻相關(guān)匹配，獲取高信噪比信息傳輸。此時，意味著目標回波信號處理從時域 轉(zhuǎn)為頻域，雷達目標的全部信息蘊含于中頻復(fù)調(diào)制信號之中，因此，在回波信號數(shù)字化處理 之前，將其中頻去掉，進行零中頻的同相/正交相干檢波(或稱零中頻相參混頻)，輸出零中 頻基帶信號。圖中8a、 8b、 8n正交相干檢波器I/Q，分I支路和Q支路兩個乘法器，取頻率 合成器輸出fi信號及移相^/2為相參本振信號，雷達中頻回波信號同相/正交兩路相干檢波 進行多目標信號提取。這復(fù)調(diào)制信號被分解成實部和虛部，信號的幅度和相位兩個信息都保 存下來，經(jīng)模數(shù)變換A/D、數(shù)據(jù)緩沖存儲器FIF013送到數(shù)字信號處理器DSP14。數(shù)據(jù)緩沖存 儲器FIF013使多個目標數(shù)據(jù)先進先出，提高DSP14運算速度。
數(shù)字信號處理器DSP14片內(nèi)分組時分復(fù)用對回波信息數(shù)據(jù)重排、動目標顯示MTI、快速 傅里葉變換FFT、距離旁瓣抑制、恒虛警處理CFAR， FFT變換等效于大量的距離門和多普勒濾波器組，對多個目標差拍的距離和相對速度頻譜分析。恒虛警處理CFAR是參考剩余雜波的 強度自動調(diào)節(jié)檢測門限，使虛警概率保持在允許值內(nèi)，超過門限的信號作出相關(guān)信息處理， 以確定是否真實目標，確實是，則對目標的距離、速度及方位角度等數(shù)據(jù)送到圖像顯示器CRT， DSP14識別與本車最近距離的目標，前方無車由司機設(shè)速行駛，出現(xiàn)車輛時雷達測其距離和 相對運動速度，跟蹤至最近車輛，控制本車速保持安全距離，偏離安全距離聲光報警，至逼 近危險距離有一段可以避撞時間的距離，此時司機作出正確操作60%以上可以避撞，啟用自 適應(yīng)控制系統(tǒng)智能防撞雷達，避撞不受司機心理和生理能力所限，正確率大大提高。
逼近危險距離時MCU指令避障控制器自動避障或啟動減速器、剎車器的智能控制，如發(fā) 生迎面相撞的險情，時間是兩車速度之和，安全距離急劇縮短，要求駕駛素質(zhì)、經(jīng)驗更高， 相應(yīng)地智能防撞雷達自適應(yīng)控制系統(tǒng)反映速度為ms級甚至us級，比人類反映快得多，在無 機械故障條件下人控是不能替代的。利用動目標顯示MTI脈沖對消濾波區(qū)分識別靜止車輛或 建筑物，使其本車繞道而過。MCU智能控制是根據(jù)雷達測得的相關(guān)數(shù)據(jù)，參考路況和本車速 及GPS傳感信息數(shù)據(jù)作出抉擇。雷達信號軟件編程由DSP、 MCU引導(dǎo)程序和主程序組成，DSP 主程序主要完成快速傅里葉FFT變換，得到目標回波信號的頻率和相位信息，將處理完的數(shù) 據(jù)傳遞給MCU內(nèi)存，等待下一步由路況攝像、本車速、GPS傳感器信號綜合處理控制執(zhí)行機 構(gòu)。
雙口存儲器RAM使DSP與微控制器MCU交換數(shù)據(jù)雙方握手操作，每個數(shù)據(jù)在雙口 RAM中 按字節(jié)由低到高占用，雙口存儲器RAM提供仲裁信號避免DSP與MCU數(shù)據(jù)處理發(fā)生競爭。
圖8光柵掃描圖像顯示器，坐標變換25a是將數(shù)字信號處理器DSP14控制按車道天線陣 列編碼脈沖分配多波束轉(zhuǎn)換的周期時序信號變換為二進制的數(shù)字圖像X、 Y數(shù)據(jù)，并為圖像存 儲器RAM25b提供圖像信息的地址，采用高速乘法器矢量產(chǎn)生的方法實現(xiàn)坐標轉(zhuǎn)換。圖像存儲 器25b實質(zhì)是一個大容量的隨機讀寫RAM,其地址與圖形上的像素相等，即一址一像素，適 應(yīng)多個路障目標復(fù)雜信息圖形的顯示，顯示控制器25e具有顯示定時、顯示控制信號產(chǎn)生和 光柵掃描、編址功能，標尺25f、字符25g及圖形顏色產(chǎn)生器25h為圖像顯示提供刻度定位 和文字說明的標志及色彩，輝亮電路25i和圖像X-Y-Z偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)25j是CRT必備的電路和部 件，光柵掃描產(chǎn)生后形成水平X、垂直Y掃描及其輝亮Z信號，加至CRT的偏轉(zhuǎn)控制，通過 地址選擇控制器25c，掃描數(shù)據(jù)為圖像RAM的讀出地址，將圖像信息同步讀出。
本發(fā)明圖像顯示力求簡明可辨，適于不經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的司機即能快速判別讀取汽車防撞雷 達圖像顯示所需的信息，多目標雷達回波信號在DSP14、 MCU15處理與控制，經(jīng)接口 1/020傳 入回波信息數(shù)據(jù)存儲在圖像R眉25b之中，然后在光柵掃描產(chǎn)生電路的同步下讀出圖像數(shù)據(jù)、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A, 25d和輝亮電路25i加至CRT的調(diào)輝電極上，即可動態(tài)顯示車輛或行人多個 目標的方位和距離信號圖形及其在相對變化的速度信號三維全景圖像。
實施例準光集成介質(zhì)透鏡天線，水平方位角2。，垂直方位角3° ,增益G31.5dB，天線 陣列按高速公路車道量在車體設(shè)左、中、右，前后2個線陣6個波束循環(huán)掃描，警戒識別主 車道危險目標，預(yù)警左車道潛在危險目標和右車道可能威脅目標，DSP編碼脈沖分配序列控 制波束開關(guān)，確?？焖賿呗犹綔y路面前后方向路障目標，單車道掃描速率為936ns/Hz，全程掃描5. 6u s/Hz,毫米波時分線性調(diào)頻器基頻鎖定在38. 5GHz，輸出二次諧頻77GHz國際通用毫 米波W波段為雷達發(fā)射載頻f。，分諧波混頻內(nèi)在二倍頻接收，時分多通道n最大為12，路況 攝像、本車速及GPS信息MCU控制，道路車流量密集時12組最佳組合調(diào)制頻率和波形時分壓 控鎖相調(diào)頻，12組聲表器件SAW匹配濾波器相關(guān)脈壓加權(quán)、1/Q相干檢波提取目標信息DSP 作數(shù)據(jù)重排、動目標顯示MTI、 FFT譜分析，距離旁瓣抑制、恒虛警處理CFAR傳入MCU數(shù)據(jù) 處理控制執(zhí)行機構(gòu)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時t《ns，占空因子t272 ns，中頻帶寬Bn 1. 5GHz，噪聲 系數(shù)Fn 9.8dB，毫米波收/發(fā)系統(tǒng)損耗Ls和大氣傳播損耗Latni 7. 3dB，信噪比(S。/N。) imin 12.5dB，發(fā)射輸出峰值功率Pt 150mw，路障目標為大巴、卡車雷達最大檢測距離Rmaxl50m， 中巴、轎車100m,摩托車、自行車60m，行人50m，最小檢測路障目標距離Rmin<lm，最近 目標識別時間〈150u s，自動剎車機電時延<101115，角度分辨力《2° ,目標距離分辨力《 0.25m，速度分辨力<1. 5km/h，本車時速145km/h在平坦道路能緊急制動。
權(quán)利要求1、一種毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，設(shè)有環(huán)形器、中放、匹配濾波器組、數(shù)據(jù)緩沖存儲器FIFO、數(shù)字信號處理器DSP、微控制器MCU、雙口存儲器RAM、接口I/O、路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS、聲光報警器、避障器、減速器、剎車器、鍵盤，其特征在于還設(shè)有收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列、波束開關(guān)、收/發(fā)開關(guān)T/R1、T/R2、頻率合成器、時分電路、低噪聲高放、分諧波混頻器、毫米波時分線性調(diào)頻器、調(diào)制信號發(fā)生器、多目標信號提取電路、光柵掃描圖像顯示器CRT，其中，收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列按路面最多車道量在車體前、后設(shè)置線陣，頻率合成器輸出fc1接入時分電路為時鐘信號、fc2接入DSP為時鐘信號、fc3接入MCU為時鐘信號，DSP按車道編碼脈沖分配序列接入波束開關(guān)、CRT，時分電路預(yù)置經(jīng)接口I/O接入MCU，路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS信號經(jīng)接口I/O接入MCU控制時分電路生成n路時分脈沖，高電平邏輯“1”接入收/發(fā)開關(guān)T/R2，低電平邏輯“0”接入T/R1，頻率合成器輸出fN接入毫米波時分線性調(diào)頻器鎖定基頻，二或四次諧頻為發(fā)射載頻f0，頻率合成器輸出fm接入調(diào)制信號發(fā)生器為基準頻率，調(diào)制信號發(fā)生器頻率、波形變換預(yù)置端經(jīng)接口I/O接入MCU，路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS信號MCU控制調(diào)制信號發(fā)生器產(chǎn)生n組調(diào)制信號頻率和波形，在時分電路編碼為頻率遞增排列的n路脈沖接入毫米波時分線性調(diào)頻器，經(jīng)T/R2至環(huán)形器、波束開關(guān)，天線陣列發(fā)射，頻率合成器輸出fL接入分諧波混頻器為內(nèi)在二或四次倍頻本振信號、fi接入多目標信號提取電路為中頻相干檢波基準信號，回波射頻經(jīng)天線陣列、波束開關(guān)、環(huán)形器、T/R1、低噪聲高放、分諧波混頻器、中放，n路脈沖在時分電路時序異步選通門選取發(fā)射編碼的n組目標信號經(jīng)匹配濾波器組、多目標信號提取電路、數(shù)據(jù)緩沖存儲器FIFO接入DSP數(shù)據(jù)總線，DSP與MCU數(shù)據(jù)總線、地址線、控制線經(jīng)雙口存儲器RAM匯接及提供仲裁信號，接口I/O分別接入CRT、聲光報警器、避障器、減速器、剎車器、鍵盤，DSP軟件設(shè)計片內(nèi)分組時分復(fù)用數(shù)據(jù)重排、動目標顯示MTI、距離旁瓣抑制、快速傅里葉變換FFT、恒虛警處理CFAR，MCU系統(tǒng)軟件編程包括主程序和數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、對象控制子程序，中放檢出自動增益控制AGC電壓經(jīng)濾波、放大接入低噪聲高放、中放AGC控制端，頻率合成器、時分電路、低噪聲高放、分諧波混頻器、波束開關(guān)、環(huán)形器、收/發(fā)開關(guān)T/R1、T/R2、毫米波時分線性調(diào)頻器集成為雷達收/發(fā)電路，屏蔽。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，其特征在于 頻率合成器由恒溫晶振、晶振分頻器、倍頻放大鏈、混頻器、鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振 蕩器VC0、環(huán)路分頻器組成，其中VC0由砷化鎵高電子遷移率晶體管GaAsHEMT、介質(zhì)諧振器 反饋振蕩，變?nèi)莨軌嚎卣{(diào)諧，環(huán)路分頻器由前置分頻器和可編程分頻器組合，可編程分頻器 分頻控制端經(jīng)接口 1/0接入MCU，恒溫晶振輸出分兩路， 一路經(jīng)倍頻放大鏈與VC0輸出接入 混頻器后，再經(jīng)環(huán)路分頻器接入鑒相器，另一路經(jīng)晶振分頻接入鑒相器，鑒相電壓經(jīng)環(huán)路濾 波器壓控VCO鎖相頻率合成，VC0輸出ft鎖定毫米波時分線性調(diào)頻器基頻，輸出諧頻為雷達 載頻fo， ft經(jīng)定向耦合器為分諧波混頻器內(nèi)在倍頻本振信號f"可編程分頻輸出fi為中頻相干檢波基準信號、fm為調(diào)制基準信號、fd為時分時鐘信號、fc2為DSP時鐘信號、fc3為MCU 時鐘信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，其特征在于 收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列由介質(zhì)基片微帶雙偶極振子集成天線、介質(zhì)透鏡、陣列 基座、防護罩構(gòu)成，介質(zhì)透鏡是一端面為半球體，另一端面為圓柱體截面，介質(zhì)基片微帶雙 偶極振子集成天線緊貼放置在介質(zhì)透鏡的圓柱截面為饋源，介質(zhì)透鏡半球端面為天線輻射面， 天線陣列按路面最多車道量設(shè)置收/發(fā)兩用線陣，在車體前、后方向一車道設(shè)至少一透鏡天線， 陣元水平直線排列安置在陣列基座上，外置防護罩，數(shù)字信號處理器DSP按車道編碼脈沖分 配序列接入波束開關(guān)、光柵掃描圖像顯示器CRT坐標變換器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，其特征在于 波束開關(guān)在天饋波導(dǎo)傳輸線集成PIN二極管芯片，串、并聯(lián)為單刀單擲開關(guān)SPST，控制偏壓 經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)字信號處理器DSP按車道編碼脈沖分配序列，多個SPST波束開關(guān)組合成單 刀多擲開關(guān)，收/發(fā)開關(guān)T/R!、 T/R2設(shè)在環(huán)形器收/發(fā)分支處，均由PIN二極管芯片，串、并 聯(lián)為單刀單擲開關(guān)SPST，控制偏壓經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)由時分脈沖高電平邏輯"1"接入T/R2，低電 平邏輯"0"接入T/Ru
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，其特征在于 毫米波時分線性調(diào)頻器由毫米波壓控振蕩器VCO、環(huán)路濾波器LF、鑒相器DP組成，其VC0由 耿管G皿n、超突變結(jié)變?nèi)莨芗半娙菪酒?、鰭線波導(dǎo)、懸置微帶線構(gòu)成，鰭線設(shè)單脊周期柵， 耿管Gurm諧振電路、變?nèi)莨苷{(diào)諧支路匹配安裝在單脊鰭線上，偏壓、調(diào)制信號經(jīng)接地旁路電 容懸置微帶線引入，頻率合成器輸出fw與VCO基頻信號接入DP，鑒相電壓經(jīng)LF接至VCO變 容管壓控端，并接入n路時分脈沖線性調(diào)頻，由輸出波導(dǎo)隔離基頻選取二或四次諧頻為雷達 發(fā)射載頻fo， VC0單獨屏蔽。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，其特征在于 調(diào)制信號發(fā)生器由并行的n組前置分頻器M、鎖相環(huán)PLL、可編程分頻器N、數(shù)字波形變換器 WV組成，頻率合成器輸出fm接入調(diào)制信號發(fā)生器為基準頻率，可編程分頻器N分頻預(yù)置端、 數(shù)字波形變換器WV計數(shù)預(yù)置經(jīng)接口 1/0接入微控制器MCU，路況攝像傳感器、本車速傳感器 及衛(wèi)星定位傳感器GPS信號MCU控制調(diào)制頻率遞增的n組鎖相環(huán)PLL產(chǎn)生頻率和波形變換， 輸入接前置分頻器M，輸出接可編程分頻器N數(shù)字波形變換器WV，可變?yōu)槿遣ɑ蜾忼X波或 正弦波f!、 f2、 fn的n組調(diào)制信號。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，其特征在于-低噪聲高放由一個雙柵磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率晶體管InPGaAsHEMT、微帶線匹配 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，第一柵極接入回波射頻匹配網(wǎng)絡(luò)微帶線，第二柵極為自動增益控制AGC控制端， 接入中放AGC輸出電壓，源極阻容接地，漏極經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)微帶線接分諧波混頻器SHP，頻率 合成器輸出ft經(jīng)定向耦合器接入SHP為本振信號fL， SHP由兩個肖特基二極管反向并接在本 振信號fl微帶匹配網(wǎng)絡(luò)與回波射頻信號微帶匹配網(wǎng)絡(luò)之間，中頻信號IF在本振信號fl網(wǎng)絡(luò) 一側(cè)經(jīng)帶通濾波網(wǎng)絡(luò)取出。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，其特征在于 多目標信號提取電路由聲表器件SAW匹配濾波器組、相干檢波器I/Q、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D組成， 中放輸出在時分電路n路異步時序選通門選取fi'、 f2'、 fn'組回波信號接入聲表器件SAW匹配 濾波器組、相干檢波器I/Q，其檢波器由I支路、Q支路兩個乘法器構(gòu)成，頻率合成器輸出中 頻相干信號fi接I支路，移相^/2接Q支路為相干基準本振，輸出經(jīng)A/D、回波數(shù)據(jù)存儲器 RAM接入數(shù)字信號處理器DSP數(shù)據(jù)總線。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，其特征在于-時分電路由現(xiàn)場可編程門陣列PFGA組構(gòu)計數(shù)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、譯碼器、編碼開關(guān)、時序異 步選通門，頻率合成器輸出fd時鐘信號接入計數(shù)器時鐘端Cp與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入端，計數(shù) 器可編程控制端經(jīng)接口 1/0接入MCU，路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS 信號MCU控制生成n路時分脈沖，高電平邏輯"1"接入收/發(fā)開關(guān)T/R2，低電平邏輯"0"接 入T/R!， fK f2、 fn組調(diào)制信號接入編碼開關(guān)，計數(shù)器數(shù)據(jù)端、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端與譯碼 器輸入對接，譯碼器輸出與編碼開關(guān)控制端相接構(gòu)成n組調(diào)制信號按頻率遞增的n路時分脈 沖壓控毫米波調(diào)頻器，調(diào)頻輸出接至T/R2、環(huán)形器、波束開關(guān)，準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列 發(fā)射，回波射頻經(jīng)準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列、波束開關(guān)、環(huán)形器、T/R"低噪聲高放、分 諧波混頻器、中放，在時分電路時序異步選通門選取按發(fā)射編碼fi'、 fA fn'的n組信號依次 對接聲表器件SAW匹配濾波器組，經(jīng)多目標信號提取電路相干檢波器I/Q、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、 數(shù)據(jù)緩沖存儲器FIFO接入DSP數(shù)據(jù)總線。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達，其特征在于 光柵掃描圖像顯不器CRT由坐標變換器、圖像存儲器RAM、地址選擇I/O控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換 器D/A、標尺產(chǎn)生器、字符產(chǎn)生器、圖形顏色產(chǎn)生器、顯示控制器、輝亮電路、顯像管X-Y-Z 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)組成，數(shù)字信號處理器DSP按車道編碼脈沖分配序列接入坐標變換器、波束開關(guān)， 多目標回波信號在DSP運算數(shù)據(jù)經(jīng)雙口存儲器RAM經(jīng)接口 I/O接入MCU送至顯示控制器，該 控制器分別連接坐標變換器、地址選擇I/0控制器、圖像存儲器RAM、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A、標尺、 字符產(chǎn)生器、顯像管X-Y-Z偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其中坐標變換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A、標尺、字符及圖 形顏色產(chǎn)生器分別還接入輝亮電路控制顯像管調(diào)輝電極。
專利摘要本實用新型涉及無線電定位雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種毫米波時分線性調(diào)頻多目標檢測汽車防撞雷達。采用全相參收/發(fā)基準信號，時分時序異步控制，收/發(fā)兩用準光集成介質(zhì)透鏡天線陣列由DSP按車道掃描波束警戒路面可能發(fā)生碰撞的目標，路況攝像結(jié)合本車速及GPS數(shù)據(jù)MCU控制時分n路調(diào)制頻率和波形毫米波線性鎖相調(diào)頻，經(jīng)R/T₂、環(huán)形器、波束開關(guān)、天線陣列發(fā)射，回波經(jīng)天線陣列、波束開關(guān)、環(huán)形器、R/T₁、低噪聲高放、分諧波混頻、中放、時分電路、多目標信號相關(guān)匹配濾波在DSP與MCU處理控制，遇多個路障目標DSP抑制虛警確定方位、距離和相對速度，CRT顯示三維圖像，目標距離越近分辨力越高，識別與本車最近距離的目標，小于安全距離聲光報警，接近危險距離智能避障或減速、剎車，其控制參考路況、本車速及GPS數(shù)據(jù)作出抉擇，顯著提高汽車行駛安全。
文檔編號G01S13/93GK201259547SQ20082016308
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者阮樹成 申請人:阮樹成