專利名稱：毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線龜波發(fā)射和接收探測目標(biāo)方位、距離和速度的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一 種毫米波時分線性無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)。
背景技術(shù)：
目前，汽車、摩托車等機(jī)動車大量增多，道路擁擠超負(fù)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，己成為全球嚴(yán)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(jìn)防撞雷達(dá)，由于汽車防撞雷達(dá)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，防撞雷達(dá)不 可避免地會出現(xiàn)遇到多目標(biāo)檢測的問題，F(xiàn)M-CW調(diào)頻連續(xù)波防撞雷達(dá)局限于檢測單一目標(biāo)。 不同目標(biāo)雷達(dá)反射截面RCS是不同的，目標(biāo)距離不同回波延時必然不同，其運動速度不同多 普勒頻移也不同，因此，調(diào)制信號僅用單一頻率的周期信號作為檢測標(biāo)志，它是不能對觀察 區(qū)域內(nèi)所有目標(biāo)同時無模糊測定距離和速度。這種防撞雷達(dá)對可能發(fā)生碰撞的S標(biāo)大小和距 離遠(yuǎn)近分辨力都是單一的，相鄰多個目標(biāo)回波相互交調(diào)、串?dāng)_會很難分辨其檢測數(shù)據(jù)，影響 判斷。連續(xù)波雷達(dá)存在發(fā)射天線能量泄漏阻塞接收信號的問題，收/發(fā)天線隔離差影響檢測， 尤其影響弱小目標(biāo)的檢測。使用喇叭結(jié)構(gòu)天線水平方向角度分辨力不夠，道路彎曲時更差， 反射式拋物面天線機(jī)掃慢抗振防塵差，微帶天線毫米波頻率損耗較大。簡單雷達(dá)顯示器缺少 相鄰目標(biāo)分辨力，不能顯示多目標(biāo)全景圖像信息，對多個目標(biāo)位置、距離遠(yuǎn)近及相對移位速 度難能準(zhǔn)確預(yù)警。脈沖雷達(dá)存在發(fā)射信號遮檔，回波盲距不宜汽車近距離防撞。汽車行駛在 高速公路無后視預(yù)警雷達(dá)的監(jiān)視時常有追尾相撞事故發(fā)生，天氣能見度差時事故發(fā)牛率更高。 現(xiàn)有汽車防撞雷達(dá)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能及時幫助司機(jī)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預(yù)警多個路障目標(biāo)方位、距離和速度的一種毫 米波時分線性無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)。
本實用新型的技術(shù)方案設(shè)發(fā)隔離器、收隔離器、限幅器、中放、邊帶倒置電路、數(shù)據(jù)緩 沖器FTFO、數(shù)字信號處理器DSP、雙口儲存器MAR、微控制器MCU、接口1/0、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)發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線與接收準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線陣列、波束轉(zhuǎn)換幵關(guān)、 頻率合成器、收/發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/R!、 T/R2、 T/fo、聲表器件SAW多通道調(diào)頻器、時分電路、上 變頻、倍頻與功放、低噪聲高放、下變頻、聲表器件SAW多通道信號提取電路、光柵掃描圖 像顯示器CRT，發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線設(shè)在車前后方向照射整個路面，接收準(zhǔn)光 集成介質(zhì)透鏡天線陣列是按路面最多車道量設(shè)置，由兩個天線陣元波束合成接收一個車道的回波信號，頻率合成器輸出fc3接入DSP為時鐘信號、fc4接入MCU為時鐘信號，DSP按接收 天線陣列編碼脈沖分配序列接入波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、CRT，頻率合成器輸出fd接入時分電路為時 鐘信號，時分電路控制端由接口 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信號接入MCU接口 I/O控制時分電路生成n路時分脈沖，高電平邏輯"H"接入收 /發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/R2、 T/Rs，低電平邏輯"L"接入T/Ri，頻率合成器輸出L接入聲表器件SAW 多通道調(diào)頻器為調(diào)制信號基準(zhǔn)頻率，產(chǎn)生n組與SAW中心頻率相同頻率，頻率合成器輸出fC2 接入聲表器件SAW多通道調(diào)頻器為窄脈沖定時信號，在聲表器件SAW多通道調(diào)頻器生成n組 無源調(diào)頻信號，接入時分電路編碼為n路SAW頻率遞增排列的時分脈沖群，頻率合成器輸出 fi接入上變頻為本振信號，變頻為雷達(dá)載頻的一半或四分之一頻率，經(jīng)T/fo、倍頻與功放二 或四倍頻、功放為雷達(dá)載頻fe，通過T/R2、發(fā)隔離器、發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線照 射路面，頻率合成器輸出f」接入下變頻為內(nèi)在二或四倍頻本振信號，fr接入邊帶倒置電路為 本振信號，n路回波信號經(jīng)接收準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線陣列、波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、收隔離器、T/Rk 低噪聲高放、下變頻、中放、邊帶倒置電路，在時分電路異歩選通門選取n組按發(fā)射SAW頻 率編排的目標(biāo)信號，經(jīng)聲表器件SAW多通道信號提取電路、數(shù)據(jù)緩沖器FIFO接入DSP數(shù)據(jù)總 線，DSP與MCU數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制線經(jīng)雙口存儲器RAM匯接，并提供仲裁信號，MCU 由接口 1/0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(biāo)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，中放自動增 益控制AGC電壓經(jīng)濾波、直流放大接入低噪聲高放、中放AGC受控端，頻率合成器、時分電 路、上變頻、倍頻與功放、收/發(fā)轉(zhuǎn)換丌關(guān)T/m、 T/fo、 T/R3、發(fā)隔離器、收隔離器、波束轉(zhuǎn) 換開關(guān)、低噪聲高放、下變頻、中放、邊帶倒置電路集成一體，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—遷移率器件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，恒溫晶振輸出 分兩路， 一路經(jīng)倍頻放大鏈與VCO輸出混頻并通過環(huán)路分頻器接入鑒相器，另一路經(jīng)晶振分 頻器接入鑒相器，鑒相電壓經(jīng)環(huán)路濾波器壓控VCO鎖相頻率合成，上變頻本振fL由VCO輸出 為雷達(dá)載頻的一半或四分之一頻率，fL定向耦合器為下變頻內(nèi)在二或四倍頻本振信號f"可 編程分頻器輸出fm為聲表器件SAW多通道調(diào)頻器調(diào)頻基準(zhǔn)頻率、fr為邊帶倒置電路本振信號、
fc2為窄脈沖定時信號、fd為時分時鐘信號、fc3為DSP時鐘信號、f(M為MCU時鐘信號，環(huán)路
可編程分頻器數(shù)控端由接口 I/O接入MCU;
發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線，由介質(zhì)基片微帶雙縫集成天線、介質(zhì)透鏡構(gòu)成，發(fā) 射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線其介質(zhì)透鏡半球端面為輻射面，短圓柱體橫截面緊密放置介 質(zhì)基片微帶雙縫集成天線為饋源，透鏡天線設(shè)置在車前、后方向，射頻信號與天線阻抗匹配， 經(jīng)T/R2、發(fā)隔離器照射整個路面，接收準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線陣列其介質(zhì)透鏡是橢圓球體， 半球端面為接收輻射面，橢圓球體橫切截面緊密放置介質(zhì)基片微帶雙縫集成天線為饋源，在 車前、后方向按路面最多車道量設(shè)成線陣，由兩個天線陣元波束合成接收一車道回波信號，收、發(fā)透鏡天線置于安裝基座，外置防護(hù)罩，回波經(jīng)波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、收隔離器、T/Ri饋入接 收通道，DSP按車道量編碼脈沖序列接入波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、CRT坐標(biāo)變換器；
波束轉(zhuǎn)換開關(guān)在接收天饋波導(dǎo)由PIN二極管芯串、并、串為單刀單擲開關(guān)SPST，控制偏 壓經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)接入DSP按車道接收天線陣列編碼脈沖序列，多個波束轉(zhuǎn)換組合控制為單刀多 擲開關(guān)，收/發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/RK T/R2、 T/R3在傳輸波導(dǎo)設(shè)PIN二極管芯串、并、串為單刀單擲 開關(guān)SPST，其中T/R2、 T/R3為雙連同步開關(guān)，時分脈沖高電平邏輯"H"經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)接入T/R2、 T/R.3，低電平邏輯"L"經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)接入T/R!;
上變頻由兩個砷化鎵高遷移率器件GaAsHEMT、微帶網(wǎng)絡(luò)組成平衡混頻器，頻率合成器輸 出fL為本振信號經(jīng)90。相移混合接頭分配給兩個砷化鎵高遷移率器件GaAsHEMT柵極，源極 經(jīng)180°相移混合接頭連接n路時分編碼脈沖聲表器件SAW多通道調(diào)頻信號，漏極經(jīng)另 一個 90°相移混合接頭取和頻倍頻、功放，倍頻與功放由倍頻器、激勵級、功放級組合，采用磷 化銦為襯底的砷化鎵高遷移率器件InPGaAsHEMT、微帶網(wǎng)絡(luò)、C類偏置構(gòu)成，倍頻器輸入串聯(lián) x/4阻抗變換微帶網(wǎng)絡(luò)，源極阻容接地，漏極接抑制基波和奇次諧波微帶網(wǎng)絡(luò)，調(diào)諧在二或 四次諧頻為雷達(dá)載頻fo，激勵級、功放級柵極接阻抗匹配微帶網(wǎng)絡(luò)和C類偏置，源極接地， 漏極調(diào)諧在fQ，并與發(fā)射天線阻抗匹配；
低噪聲高放由一個雙柵磷化銦為襯底的砷化鎵高遷移率器件InPGaAsHEMT、微帶網(wǎng)絡(luò)構(gòu) 成，雙柵器件第一柵極微帶網(wǎng)絡(luò)與接收天線阻抗匹配，第二柵極為自動增益控制AGC控制端， 接入中放AGC輸出信號，源極阻容接地，漏極輸出與下變頻耦合，下變頻是分諧波混頻器SHP， 由兩個肖特基二極管反向并接在低噪聲高放輸出微帶網(wǎng)絡(luò)與本振信號ft'微帶網(wǎng)絡(luò)之間，本振 信號fV由頻率合成器輸出fL經(jīng)定向耦合器接入SHP產(chǎn)生內(nèi)在二或四倍頻，中頻IF在本振信
號fi.'微帶網(wǎng)絡(luò)的一側(cè)經(jīng)帶通濾波網(wǎng)絡(luò)取出；
聲表器件SAW多通道調(diào)頻器，由n組調(diào)制頻率發(fā)生器、聲表器件SAW、窄脈沖定時器tp 及調(diào)制器組成，頻率合成器輸出fm接入調(diào)制頻率發(fā)生器產(chǎn)生與n組聲表器件SAW中心頻率相 同的調(diào)制頻率，頻率合成器輸出fc2接入n組窄脈沖定時器tp產(chǎn)生定時脈沖，在n組調(diào)制器 對其調(diào)制頻率進(jìn)行調(diào)制生成包絡(luò)為辛格函數(shù)sinx/x脈沖信號，激勵n組頻率由高至低遞增的 聲表器件SAW依次規(guī)律展寬頻譜，加權(quán)輸出f" f2、 fn組調(diào)制信號；
多通道信號提取電路，由n組盧表器件SAW、正交相干檢波器I/Q、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D組成， 中放輸出經(jīng)邊帶倒置電路在時分譯碼器n路異步時序選通門選取按發(fā)射編排f" fV、 fV的n 組回波信號，經(jīng)n組聲表器件SAW脈壓匹配濾波、加權(quán)接入正交相干檢波器1/Q解調(diào)，正交 相干檢波器I/Q分I支路和Q支路兩個乘法器，頻率合成器輸出fi為相干基準(zhǔn)信號接入T支 路，移相^/2接入Q支路，相干解調(diào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、數(shù)據(jù)緩沖器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、譯碼器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、編碼開關(guān)、時 序異步選通門，頻率合成器輸出fc!時鐘信號觸發(fā)計數(shù)器Cp與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，計數(shù)器控制端 接于MCU接口I/0，路況攝像、本車速傳感器信號接入MCU控制時分電路生成n路時分脈沖， 高電平邏輯"H"接入T/R2、 T/R3，低電平邏輯"l/'接入T/Rb計數(shù)器數(shù)據(jù)端、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端接編碼開關(guān)，譯碼器輸入端與調(diào)制信號編碼開關(guān)對號相接，fi、 f2、 fn組調(diào)制信號 接入譯碼器輸出頻率遞增排列至限幅器、上變頻、T/R2、倍頻與功放、T/R3、發(fā)隔離器、天線 發(fā)射，目標(biāo)回波經(jīng)天線陣列、波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、收隔離器、T/Rk低噪聲高放、下變頻、中放、 邊帶倒置，在譯碼器n路時序異步選通門選取fV， f2'、 fn'按發(fā)射編碼規(guī)律信號接入n組對應(yīng) 的聲表器件SAW多通道信號提取電路，SAW脈壓、加權(quán)，1/Q相干檢波解調(diào)，經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換 器、數(shù)據(jù)緩沖器FIFO再接入DSP數(shù)據(jù)總線。
光柵掃描圖像顯示器CRT是由坐標(biāo)變換器、圖像存儲器RAM、地址選擇控制器、數(shù)模轉(zhuǎn) 換器D/A、標(biāo)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按車道天線陣列編碼脈沖序列接入坐標(biāo)變換器和波束轉(zhuǎn) 換開關(guān)，聲表器件SAW多通道多目標(biāo)回波信號在數(shù)字信號處理器DSP頻譜分折數(shù)據(jù)由微控制 器MCU控制，經(jīng)接n 1/02送至顯示控制器，其控制器分別連接坐標(biāo)變換器、地址選擇控制器、 圖像存儲器RAM、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A、標(biāo)尺、字符產(chǎn)生器、顯像管X-Y-Z偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其中坐標(biāo)變 換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A、標(biāo)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)方案路況攝像結(jié)合本車速及衛(wèi)星定位傳感器GPS信號MCU控制n路時分脈沖，n 組SAW多通道無源線性調(diào)頻發(fā)射，n路目標(biāo)回波在時分異步選通門選取n組與發(fā)射SAW器件 相同共軛匹配脈壓濾波，相對快速的同時檢測多個車道目標(biāo)或單個目標(biāo)在多個通道檢測相干 積累分析數(shù)據(jù)，當(dāng)某通道信號受干擾不穩(wěn)定，不影響其它通道正常檢測，加強(qiáng)抗干擾能力， 冃標(biāo)距離由遠(yuǎn)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(xì)節(jié)分辨越清楚，DSP抑制虛警識別與本車最近距離目標(biāo)，前方無車由司機(jī)設(shè)速行駛，出 現(xiàn)車輛時雷達(dá)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，逼近危險距離時MCU指令避障器自動避障或啟動減速器、剎車器智能控制，MCU智 能控制是根據(jù)雷達(dá)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(jī)不易看清楚的避障功能，并識別靜止車輛或固定物繞道而過，極人提高防 撞性能；時分脈沖高電平邏輯"H"前沿時T/R2 、 T/R3接通發(fā)射，T/Ri關(guān)斷接收，后沿時進(jìn) 入低電平邏輯"L"， T/R2 、 T/R3關(guān)斷發(fā)射，T/R!接通接收，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(biāo)信號檢測能力，增大雷達(dá)作用距離，后沿檢測消除發(fā)射脈寬遮擋避 免盲距，改善動態(tài)范圍實現(xiàn)近距防撞；全相參雷達(dá)信號，多個基準(zhǔn)頻率和時鐘信號與其成整 數(shù)倍，頻穩(wěn)度與晶振同，收/發(fā)信號起始相位、時分脈沖保持嚴(yán)格同步，抑制車道路邊山坡、 樹木、建筑物、廣告牌虛假目標(biāo)，在強(qiáng)雜波背景下檢測車輛及行人的多普勒信息，提高抗地 物干擾能力；上變頻與下變頻木振同頻倍頻為收/發(fā)載頻，低成本獲取毫米波雷達(dá)高載頻寬帶 脈壓、高分辨力測量精度，SAW無源調(diào)頻與脈壓時延穩(wěn)定，線性優(yōu)良，復(fù)制性好；天線半球 短圓柱體介質(zhì)透鏡寬波束照射整個路面探測路障目標(biāo)，兩個透鏡天線陣元窄波束合成接收一 車道目標(biāo)回波信號角度分辨力高，道路彎曲或較大斜坡行駛天線波束旁辨低，水平方向視野 開闊，方位分辨精度高，抗振、防塵能力強(qiáng)，特別是MC1J根椐路況圖像結(jié)合本車速度及GPS 信號控制DSP編碼脈沖分配序列調(diào)整路面相應(yīng)車道波束，自適應(yīng)道路環(huán)境。

圖1本實用新型汽車防撞雷達(dá)技術(shù)方案原理圖 圖2雷達(dá)收/發(fā)脈沖時序圖 圖3頻率合成器 圖4 SAW多通道調(diào)頻發(fā)生器 圖5時分電路 圖6時分信號發(fā)射電路 圖7 SAW多通道信號提取電路 圖8柵光掃描圖像顯示器 具體實施方法
圖l，本實用新型具體實施方法和實施例1設(shè)發(fā)隔離器10、收隔離器4、限幅器14、中 放7、邊帶倒置電路8、數(shù)據(jù)緩沖器FIF017、數(shù)字信號處理器DSP18、雙口儲存器RAM19、微 控制器MCU20、接口 1/027、路況攝像傳感器28、本車速傳感器29、衛(wèi)星定位傳感器GPS30、 聲光報警器21、避障器22、減速器23、剎車器24、鍵盤25，還設(shè)發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì) 透鏡天線1與接收準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線陣列2、波束轉(zhuǎn)換開關(guān)3、頻率合成器12、收/發(fā)轉(zhuǎn) 換開關(guān)T/Ri、 T/R" T/R3、聲表器件SAW多通道調(diào)頻器16、時分電路15、上變頻13、倍頻與 功放ll、低噪聲高放5、下變頻6、聲表器件SAW多通道信號提取電路9、光柵掃描圖像顯示 器CRT26，發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線1設(shè)在車前后方向照射整個路面，接收準(zhǔn)光集 成介質(zhì)透鏡天線陣列2是按路面最多車道量設(shè)置，由兩個天線陣元波束合成接收一個車道的 回波信號，頻率合成器12輸出fc3接入DSP18為時鐘信號、fc4接入MCU20為時鐘信號，DSP18 按接收天線陣列編碼脈沖分配序列接入波束轉(zhuǎn)換開關(guān)3、 CRT26，頻率合成器12輸出fc!接入 時分電路15為時鐘信號，時分電路15控制端由接口 1/027接入MCU20，路況攝像傳感器28、 本車速傳感器29、衛(wèi)星定位傳感器GPS30信號接口 1/027接入MCU20控制時分電路15生成n 路時分脈沖，高電平邏輯"H"接入收/發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/R2、 T/R3，低電平邏輯"L"接入T/R!， 頻率合成器12輸出L接入聲表器件SAW多通道調(diào)頻器16為調(diào)制信號基準(zhǔn)頻率，產(chǎn)生n組與 SAW中心頻率相同頻率，頻率合成器12輸出fc2接入聲表器件SAW多通道調(diào)頻器16為窄脈沖 定時信號，在聲表器件SAW多通道調(diào)頻器16生成n組無源調(diào)頻信號，接入時分電路15編碼 為n路SAW頻率遞增排列的時分脈沖群，頻率合成器12輸出fL接入上變頻13為本振信號， 變頻為雷達(dá)載頻的一半或四分之一頻率，經(jīng)T/fo、倍頻與功放ll二或四倍頻、功放為雷達(dá)載 頻fo，通過T/R2、發(fā)隔離器IO、發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線1照射路面，頻率合成器 12輸出fJ接入下變頻6為內(nèi)在二或四倍頻本振信號，fr接入邊帶倒置電路8為本振信號，n 路回波信號經(jīng)接收準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線陣列2、波束轉(zhuǎn)換開關(guān)3、收隔離器4、 T/R!、低噪 聲高放5、下變頻6、中放7、邊帶倒置電路8，在時分電路15異步選通門選取n組按發(fā)射 SAW頻率編排的目標(biāo)信號，經(jīng)聲表器件SAW多通道信號提取電路9、數(shù)據(jù)緩沖器FIF017接入 DSP18數(shù)據(jù)總線，DSP18與MCU20數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制線經(jīng)雙口存儲器RAM19匯接，并 提供仲裁信號，MCU20由接口 1/027分別接入CRT26、聲光報警器21、避障器22、減速器23、剎車器24、鍵盤25， DSP18軟件設(shè)計片內(nèi)分組時分復(fù)用數(shù)據(jù)重排、動目標(biāo)顯示MTI、快速傅 里葉變換FFT、距離旁瓣抑制、恒虛警處理CFAR， MCU20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7自動增益控制AGC電壓經(jīng)濾波、直流放大接入低噪 聲高放5、中放7AGC受控端，頻率合成器12、時分電路15、上變頻13、倍頻與功放ll、收 /發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/R!、 T/R2、 T/R3、發(fā)隔離器IO、收隔離器4、波束轉(zhuǎn)換開關(guān)3、低噪聲高放5、 下變頻6、中放7、邊帶倒置電路8集成一體為雷達(dá)收/發(fā)電路，屏蔽。
本實用新型發(fā)射天線結(jié)構(gòu)是一端面半球及短圓柱體介質(zhì)透鏡模擬集成天線無窮厚介質(zhì)基 片，以消除表面波。改變圓柱體長度獲得合適的準(zhǔn)光輻射高辨力方向性，半球短圓柱體介質(zhì) 透鏡天線為寬波束照射整個路面。接收天線按路面最多車道量設(shè)置橢圓球體介質(zhì)透鏡天線陣 列，橢圓球體饋源遠(yuǎn)焦點射線在其折射為平行的窄波束，在數(shù)字信號處理器DSP按路面車道 量編碼所對應(yīng)的脈沖信號控制為"多選一"方式路面循環(huán)掃描，并由兩個天線陣元窄準(zhǔn)光高 斯束在一車道空中重合，顯著提高角度分辨力，道路彎曲或較大斜坡行駛天線波束旁辨較低， 水平方向視野開闊，方位分辨精度高，抗振動防塵力強(qiáng)。MCU根椐路況傳感信息和本車速控 制DSP天線陣列編碼脈沖分配序列，行駛在實際路面可增減調(diào)整車道波束，靈活適應(yīng)道路環(huán) 境增強(qiáng)防撞檢測。準(zhǔn)光介質(zhì)透鏡天線毫米波傳輸損耗小增益高，口徑小，成本低，安裝汽車 不影響外觀和氣動性。
T/R2、 T/R3雙連同步開關(guān)SPST，其串聯(lián)的PIN管在時分脈沖高電平H前沿時正偏導(dǎo)通， 并聯(lián)的PIN管反偏截止，接通倍頻與功放輸入/輸出信號，經(jīng)發(fā)隔離器，發(fā)射準(zhǔn)光集成介質(zhì)透 鏡天線射向路面探測路障目標(biāo)，這時T/Rt串聯(lián)的PIN管反偏開路，并聯(lián)PIN管正偏短路，切 斷回波輸入信號，關(guān)閉接收；當(dāng)T/R!串聯(lián)PIN管在時分脈沖低電平L進(jìn)入后沿時正偏導(dǎo)通， 并聯(lián)PIN管反偏截止，接通回波輸入信號，T/R2、 T/R:',串聯(lián)PIN管反偏開路，并聯(lián)PIN管正 偏短路，切斷倍頻與功放輸入/輸出信號，關(guān)斷發(fā)射。
波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、收/發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/R!、 T/R2、 T/R3控制偏壓均經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)接入PIN管，防 止毫米波泄漏到控制級影響正常工作。單管開關(guān)隔離度和頻帶都較小，采用至少兩個PIN管 芯串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)并在倍頻與功放輸入/輸出設(shè)雙連開關(guān)，與隔離器組合達(dá)到所需要求。
上變頻將SAW調(diào)頻信號變頻為雷達(dá)載頻一半或四分之一，經(jīng)倍頻與功放二或四輸出為雷 達(dá)載頻fo，可降低頻率合成器毫米波高端頻率輸出的要求。上變頻9(T和18(T相移混合接 頭均為3dBLange定向耦合器，本振信號與SAW調(diào)頻信號可以同相輸出，有很高的隔離度。倍 頻與功放器件選用磷化銦襯底砷化鎵高遷移率晶體管InPGaAsHEMT，有較寬的工作頻帶和功 率增益。
為了提高弱小目標(biāo)信號檢測能力，提高接收靈敏度設(shè)低噪聲高放，選用雙柵磷化銦襯底 砷化鎵高遷移率器件InPGaAsHEMT改善強(qiáng)噪聲背景下檢測目標(biāo)特性。由于汽車防撞雷達(dá)作用 距離近，功率增益12 dB左右即可，針對目標(biāo)回波信號強(qiáng)弱起伏大，低噪聲高放、中放設(shè)自 動增益控制AGC，保持雷達(dá)接收有足夠大的動態(tài)范圍，適應(yīng)檢測不同距離和大小目標(biāo)的增益。 雙柵器件第二柵控制Is對gm變化特性，源極阻容自給偏壓，Is在其電阻壓降，使柵極產(chǎn)生負(fù) 偏壓，選取合適的Ib工作點和gm，加上AGC電壓可得到良好的自動增益控制。中放AGC有較大的動態(tài)范圍，與低噪聲高放AGC組合控制BJ避免大卡車、大巴強(qiáng)目標(biāo)回波信號過載和防止 較強(qiáng)干擾引起的過載，并兼顧小目標(biāo)如摩托車、自行車及行人的中放增益，保持目標(biāo)較大起 伏情況下仍有較高檢測概率。
下變頻采用分諧波混頻器SPH，它是在鰭線或微帶線反向并接兩個肖特基二極管，背靠背 相互保護(hù)在過高電壓時不被燒毀，回波載頻與本振頻率諧頻相差甚遠(yuǎn)，隔離度大于30dB。其 電路簡單，無須耦合電橋和直流電源，特別是本振信號非線性諧波內(nèi)在倍頻功能，取本振信 號頻率一半或四分之一，與上變頻輸出頻率相配，降低頻率合成器毫米波頻率輸出要求。
雷達(dá)收/發(fā)射頻電路集成一體簡化連接，減少波導(dǎo)接口和同軸接頭，縮小體形，減輕重量， 提高雷達(dá)自身工程電磁兼容性和可靠性。
圖2雷達(dá)收/發(fā)脈沖時序圖，w)是天線波束轉(zhuǎn)換開關(guān)在DSP編碼脈沖分配序列循環(huán)掃描 的一個波形Ts， ( b)是時分電路時鐘信號fd波形，(c)是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時U波形及占空因 子t2波形，時分脈沖高電平邏輯"H"前沿時控制T,/R2、 T/fc接通發(fā)射，T/Ri關(guān)斷接收，后 沿時進(jìn)入低電平邏輯"L"關(guān)斷T/R2、 T/R3關(guān)斷發(fā)射，T/I^接通接收，目標(biāo)回波在時分電路異 步選通門選取。圖中(d)、 (e)、 (f)、 (g)淺色波形是n組SAW無源調(diào)頻信號時分n路發(fā)射脈沖， ti與脈寬i相等，深色波形為接收路障冃標(biāo)回波脈沖，(d)雷達(dá)收/發(fā)脈沖重疊吻合，回波延 時At^，零距離目標(biāo)無回波產(chǎn)生。(g)回波延時At二max，雷達(dá)最大非模糊作用距離所對應(yīng)時 間。(e)延時At〉0，產(chǎn)生回波，(f)回波延時At〈max，信號能量較大。近距回波脈寬窄信號 功率小，但近區(qū)場輻射強(qiáng)，信噪比下降不大，回波信號功率相對較小接收不易飽和阻塞，改 善動態(tài)范圍提高檢測概率。雷達(dá)最大作用距離內(nèi)不會被發(fā)射脈寬遮檔，沒有盲區(qū)。時分異步 收/發(fā)，時間上完全隔離發(fā)射信號能量泄漏，極大改進(jìn)雷達(dá)檢測弱信號目標(biāo)的能力，達(dá)到FM-CW 雷達(dá)、PD雷達(dá)不具備的優(yōu)點。
時分多個通道檢測多目標(biāo)信號是在時間上分步進(jìn)行，時分脈寬、周期遠(yuǎn)快于目標(biāo)運動速 度，相對于135km/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信號經(jīng)晶振分頻器12c與環(huán)路分頻器12g接入鑒相器12d、 環(huán)路濾波器12e、壓控振蕩器VC012f信號接入混頻器12i，與恒溫晶振12a、倍頻鏈12b輸 出混頻，進(jìn)行頻率反饋下移，減小環(huán)路分頻器12g分頻比，改善相位噪聲特性，倍頻鏈12b 由兩級階躍倍頻器、放大器組成，獲得高次倍頻和一定的輸出功率。VC012f介質(zhì)諧振器反饋 振蕩，變?nèi)莨軌嚎卣{(diào)諧，由恒溫晶振12a高穩(wěn)頻鎖定相位，短穩(wěn)優(yōu)于10—"/ms，能適于汽車強(qiáng) 振動和溫差大的惡劣環(huán)境下工作，提供智能防撞雷達(dá)相干檢測與控制精確的各基準(zhǔn)信號。上 變頻本振fL由VC012f輸出為雷達(dá)載頻一半或四分之一頻率，倍頻與功放二或四倍經(jīng)發(fā)隔離 器饋送天線發(fā)射，fL經(jīng)定向耦合器12h得到下變頻本振信號fL'，基于下變頻是分諧波混頻器 內(nèi)在倍頻功能，只須取半數(shù)或四分之一頻率，減輕頻率合成器高端頻率輸出要求，簡化電路 結(jié)構(gòu)，低成本獲取雷達(dá)高載頻寬帶脈壓高分辨力檢測性能?？删幊谭诸l器輸出多通道調(diào)頻器 基準(zhǔn)信號fnu邊帶倒置電路本振信號fr、聲表器件SAW多通道信號提取電路基準(zhǔn)信號、時分 時鐘信號fci、窄脈沖定時信號fc2、數(shù)字信號處理器DSP時鐘信號f。、微控制器MCU時鐘信 號fc4，由此可見，本雷達(dá)信號源由同一個恒溫晶振12a頻率合成，頻穩(wěn)度與其同級，多個基準(zhǔn)頻率和時鐘信號與其成整數(shù)倍的關(guān)系，收/發(fā)信號起始相位、SAW調(diào)頻信號、A/D采樣、時 分脈沖保持嚴(yán)格同步，抑制車道兩側(cè)山丘、樹木、建筑物、廣告牌虛假目標(biāo)雜波背景檢測行 駛的機(jī)動車輛和行人多普勒信息，有較強(qiáng)的抗地物雜波干擾能力?？删幊谭诸l器由接口 1/027 接入MOJ控制。
圖4SAW多通道調(diào)頻發(fā)生器，分設(shè)16bl、 16b2、 16bn組，調(diào)制頻率發(fā)生器16a引入頻率 合成器信號fm分頻、濾波組合為n組調(diào)制頻率，產(chǎn)生與SAW聲表器件中心頻率相同信號分別 接于調(diào)制器m，引入fC2為窄脈沖定時器tp觸發(fā)信號，在調(diào)制器m產(chǎn)生包絡(luò)為辛格函數(shù)sinx/x 脈沖信號激勵聲表器件SAW，使其色散延時線特性由低頻分量變化至高頻分量變化或由高頻 分量變化至低頻分量變化在時間t依次展寬，其變化規(guī)律斜率均是線性的，產(chǎn)生fK h、 fn 無源調(diào)頻調(diào)制信號，接入fen為時鐘信號時分電路15編碼n路多通道發(fā)射信號限幅器14整 形為時寬為Ti、 T2、 Tn，頻寬為B" B2、 Bn的線性調(diào)頻脈沖信號，由上變頻、倍頻與功放將 多個通道時分脈沖信號移至毫米波雷達(dá)載頻，饋入準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線寬波束照射路面探 測可能發(fā)生碰撞的目標(biāo)。收/發(fā)配對SAW聲表器件無源調(diào)頻和脈壓匹配濾波呈共軛特性，調(diào)頻 線性度優(yōu)良，脈壓時延性能穩(wěn)定分辨力高，復(fù)制性好適合大批量生產(chǎn)。
圖5時分電路、圖6時分信號發(fā)射電路，由時鐘信號fc觸發(fā)的計數(shù)器15a控制端經(jīng)接 口 1/027接入微控制器MCU，路況攝像結(jié)合本車速MCU控制計數(shù)器15a改變二進(jìn)-十進(jìn)計數(shù)生 成n路時分脈沖，高電平邏輯"H"前沿時T/R2 、 T/R3接通倍頻與功放11發(fā)射，'1'/1^關(guān)斷接 收，后沿時進(jìn)入低電平邏輯"L"控制T/R2、 T/R3關(guān)斷發(fā)射，T/R!接通接收，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 10b由時鐘信號fCI觸發(fā)對吋分脈沖定時t！為雷達(dá)發(fā)射脈寬t ， t2為雷達(dá)檢測最大作用距離， 計數(shù)器驅(qū)動譯碼器15c使n路時序通道的脈沖控制fu f2、 fn組SAW調(diào)制信號，經(jīng)編碼開關(guān) ]5d排列為頻率遞增調(diào)頻信號通過限幅器14整形接入上變頻13，并由頻率合成器輸出毫米波 頻率fL為泵源接入上變頻13，然后由倍頻與功放11將其變?yōu)槔走_(dá)載頻經(jīng)發(fā)隔離器10饋送天 線發(fā)射，在時分異步時序選通門15e選取由邊帶倒置電路8的中放回波信號脈沖fV、 ft'、 fn', 從時間上完全隔離發(fā)射能量泄漏到接收信道，提高目標(biāo)信號的檢測能力，檢測弱小目標(biāo)增人 雷達(dá)作用距離。后沿檢測消除發(fā)射脈寬遮擋避免盲距，改善接收動態(tài)范圍，實現(xiàn)近距防撞檢 測。n組聲表器件SAW調(diào)頻信號在時分電路15時間上分割達(dá)到了多個通道檢測信號的調(diào)制， 其脈內(nèi)線性調(diào)頻加寬信號瞬時帶寬，與接收n組配對的聲表器件SAW脈壓網(wǎng)絡(luò)"相位共軛匹 配"濾波及加權(quán)，相位色散絕對值相同，符號相反，在時間上則為調(diào)頻斜率相同，方向相反， 獲取大脈壓系數(shù)的信噪比提高檢測目標(biāo)距離分辨力，發(fā)射一路接收一個目標(biāo)信息或接收多個 目標(biāo)相干積累，目標(biāo)距離由遠(yuǎn)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(xì)節(jié)分辨越清楚，檢測多個目標(biāo)在時域、頻域、空域有序進(jìn)行。與單通道 脈沖PD雷達(dá)相比，檢測分辨多目標(biāo)性能明顯提高。鑒于此，路況攝像信息和本車速及GPS提 供本車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)MCU控制，視車流稀密和道路彎直控制時分通道量應(yīng)對檢測，并調(diào)整DSP 編碼脈沖分配序列自適應(yīng)控制天線波束。時分多通道頻率和時間雙重編碼，某信道受千擾不 穩(wěn)定，不影響其它通道正常檢測，加強(qiáng)抗干擾性。
圖7 SAW多通道信號提取電路，中放回波由邊帶倒置電路8高本振fr混頻提取差頻，調(diào)頻斜率與輸入正好相反，nS各時序脈沖經(jīng)時分電路15異步時序選通門選取多通道信號fV、fV、 fn',在n組與調(diào)頻發(fā)射相同的聲表器件SAW復(fù)共軛脈壓匹配濾波，旁瓣加權(quán)網(wǎng)絡(luò)濾波?；夭?信號在正交相干檢波器1/Q解調(diào)，表征信息處理從時域轉(zhuǎn)為頻域，雷達(dá)目標(biāo)的全部信息蘊(yùn)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，使回波信號進(jìn) 行零中頻的同相/正交相干檢波輸出零中頻基帶信號，圖中相干檢波器9a、 9b、 9n分設(shè)I支 路和Q支路兩個乘法器，頻率合成器輸出fi中頻相干本振信號，并移相"/2相參，中頻回波 信號經(jīng)同相/正交兩路相干檢波，達(dá)到多個通道的目標(biāo)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，它們分別經(jīng)過模數(shù)A/D變換后在數(shù)據(jù)緩沖 存儲器FIF017暫存，多個目標(biāo)回波數(shù)據(jù)先進(jìn)先出送到數(shù)字信號處理器DSP18。
DSP18進(jìn)行數(shù)據(jù)重排后送入MTI動目標(biāo)顯示、FFT快速傅里葉變換，F(xiàn)FT等效于大量的距 離門和多普勒濾波器組，對多通道的多個路障目標(biāo)回波差拍的距離和相對速度頻譜分析。FFT 輸出信號距離旁瓣抑制后恒虛警處理CFAR，根據(jù)剩余雜波的強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)檢測門限，使虛警 概率保持在允許值內(nèi)，超過門限的信號被送到相關(guān)信息處理，以確定是否目標(biāo)，如果是，則 對目標(biāo)的距離、速度及方位角度等數(shù)據(jù)送到圖像顯示器，DSP18識別與本車最近距離的目標(biāo)， 前方無車由司機(jī)設(shè)定速度行駛，出現(xiàn)車輛時雷達(dá)測其距離和相對速度，跟蹤至最近車輛，雷 達(dá)控制其車速保持安全距離，偏離安全距離聲光報警，至逼近危險距離有一段可以防撞時間 的距離，此時司機(jī)作出正確操作60%以上可以防撞，啟用自適應(yīng)控制系統(tǒng)智能防撞雷達(dá)，防 撞不受司機(jī)心理和生理能力所限，正確率大大提高。
逼近危險距離時MCU指令避障器自動避障或啟動減速器、剎車智能控制。如遇迎面相撞 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(dá)自適應(yīng)控制系統(tǒng)反映速度為ms級甚至ps級，比人類反映快得多，在無機(jī)械故障條 件下人控是不能替代的。動目標(biāo)顯示MTI脈沖對消濾波識別靜止車輛或固定物，控制本車?yán)@ 道而過。MCU智能控制是根據(jù)雷達(dá)測得相關(guān)數(shù)據(jù)，參考路況和本車速及GPS傳感信息作出其 抉擇數(shù)據(jù)處理控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
雙口存儲器RAM可使DSP與MCU雙方握手操作交換數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)在雙口 RAM中按字節(jié) 由低到高占用，提供仲裁信號避免DSP與MCU發(fā)生競爭。
圖8光柵掃描圖像顯示器，坐標(biāo)變換26a將數(shù)字信號處理器DSP18控制天線多波束轉(zhuǎn)換 脈沖分配序列變換為二進(jìn)制的數(shù)字量圖像X、 Y數(shù)據(jù)，并為圖像RAM26b提供圖像信息的地址， 它是采用高速乘法器矢量產(chǎn)生的方法實現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。圖像存儲器26b實質(zhì)是一個大容量的隨 機(jī)讀寫RAM,其地址與圖形上的像素相等，即一址一像素，適合多輛車、多個行人目標(biāo)復(fù)雜 信息圖形的顯示，顯示控制器26e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(biāo)尺26f、字符26g及圖形顏色產(chǎn)生器26h為圖像顯示提供刻度定位和文字說明的標(biāo)志及色 彩，輝亮電路26i和圖像X-Y-Z偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)26j是光柵掃描圖像顯示器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I/026c，掃描數(shù)據(jù)為圖像RAM的讀出地址，將圖像信息同步讀出。
本實用新型圖像顯示力求簡明可辨，DSP18運算處理多通道雷達(dá)回波信號經(jīng)接口 1/027輸入MCU20，其回波信息數(shù)據(jù)存儲在圖像RAM26b之中，在光柵掃描產(chǎn)生電路的同步下讀取圖 像數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A26d和輝亮電路26i加至光柵掃描圖像顯示器CRT的調(diào)輝電極上， 即可動態(tài)顯示多個目標(biāo)的方位和距離信號圖形及其在相對變化的速度信號的三維全景圖像。
本實施例汽車防撞雷達(dá)在車體前、后方向設(shè)置發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線，水平 方位角10.5° ,垂直方位角3.2。，增益G32.5dB，按高速公路路面車道量設(shè)置左、中、右三 車道前后兩個接收天線陣列6個波束,單波束均由兩個準(zhǔn)光集成介質(zhì)橢圓球體透鏡天線陣元 組合，水平方位角為2° ,垂直方位角3。，前視天線增益G》30dB，后視天線增益G》15dB，收 /發(fā)波束在路面車道空中重合，警戒識別主車道危險目標(biāo)，預(yù)警左車道潛在危險目標(biāo)和右車道 可能威脅目標(biāo)，波束轉(zhuǎn)換開關(guān)掃描速率2.99us/Hz，確保波束掃掠150m，寬25m的范圍探測 路障目標(biāo),汽車行駛在單車道時，路況攝像和本車速及GPS信號數(shù)據(jù)MCU控制DSP控制車道波 束調(diào)整編碼脈沖分配序列，變?yōu)閱蝹€接收天線波束探測路障目標(biāo)，頻率合成器VCO輸出ft基 準(zhǔn)信號頻率23.625 GHz，上、下變頻四倍頻為雷達(dá)載頻f。 94. 5GHz ,發(fā)射輸出峰值功率Pt 186mw,時分多通道n設(shè)為8，由8組"共軛匹配"的SAW聲表器件無源調(diào)頻和脈壓濾波接收、 正交相干檢波器I/Q解調(diào)提取目標(biāo)數(shù)據(jù)信息，時分n通道量視路況和本車速可相應(yīng)得到調(diào)整。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時t，6.3ns，占空因子t2 56ns，發(fā)射脈寬t與t相等，中頻帶寬Bn 1. 15GHz， 噪聲系數(shù)Fn 9. 2dB，系統(tǒng)損耗Ls和大氣傳播損耗Latm6. ldB，信噪比(S。/N。) iminl2. 6dB， 路障目標(biāo)為大巴、卡車?yán)走_(dá)最大檢測距離R腿xl50m，中巴、轎車100m，摩托車、自行車50m， 行人40m，雷達(dá)最小檢測路障目標(biāo)距離Rmin <lm，最近目標(biāo)識別時間<60 u s，角度分辨力 《0.5° ，距離分辨力《0. 2m，速度分辨力〈1.5km/h，剎車延時〈12ms，時速135km/h能緊急 制動。
本實用新型實施例2，技術(shù)方案與實施例1相同，頻率合成器VCO輸出fN基準(zhǔn)信號頻率 38. 5 GHz分別接入上變頻和下變頻二倍頻為雷達(dá)載頻f。 77GHz ，發(fā)射輸出峰值功率Pt 160mw, 時分多路通道n設(shè)置為10，由10組"共軛匹配"的SAW聲表器件無源調(diào)頻和脈壓濾波接收、 1/Q相干檢波提取目標(biāo)數(shù)據(jù)信息，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時t 6ns，占空因子t2 62ns，發(fā)射脈寬t 與t!相等，中頻帶寬Bnl.2GHz，噪聲系數(shù)Fn9.2dB，射頻系統(tǒng)損耗Ls和雷達(dá)大氣傳播損耗 Latm6.1dB，信噪比(S。/N。) irainl2. 6dB，路障目標(biāo)為大巴、卡車?yán)走_(dá)最大檢測距離Rmaxl60m， 中巴、轎車125 m，摩托車、自行車75m，行人56ra，雷達(dá)最小檢測路障目標(biāo)距離Rrain lm， 最近目標(biāo)識別時間〈50ns。
本實用新型實施例3，技術(shù)方案與實施例l相同，頻率合成器VCO輸出fN基準(zhǔn)信號頻率 35. 125GHz，上變頻和下變頻四倍頻為雷達(dá)載頻f。140. 5GHz ，發(fā)射輸出峰值功率Pt 160mw，時 分多路通道n設(shè)置為12，由12組"共軛匹配"的SAW聲表器件無源調(diào)頻和脈壓濾波接收、 1/Q相干檢波提取目標(biāo)數(shù)據(jù)信息，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時h 7ns，占空因子t2 76ns，發(fā)射脈寬t 與ti相等，中頻帶寬Bn 1. 2GHz，噪聲系數(shù)Fn 9. 2dB，射頻系統(tǒng)損耗Ls和雷達(dá)大氣傳播損耗 Latm6. ldB，信噪比(S。/N。) iminl2. 6dB，路障目標(biāo)為大巴、卡車?yán)走_(dá)最大檢測距離Rmaxl56m， 中巴、轎車125m，摩托車、自行車65m,行人50m，雷達(dá)最小檢測路障目標(biāo)距離Rmin 0. 9m， 最近目標(biāo)識別時間〈80us。
權(quán)利要求1、一種毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，設(shè)發(fā)隔離器、收隔離器、限幅器、中放、邊帶倒置電路、數(shù)據(jù)緩沖器FIFO、數(shù)字信號處理器DSP、雙口儲存器MAR、微控制器MCU、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)發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線與接收準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線陣列、波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、頻率合成器、收/發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/R1、T/R2、T/R3、聲表器件SAW多通道調(diào)頻器、時分電路、上變頻、倍頻與功放、低噪聲高放、下變頻、聲表器件SAW多通道信號提取電路、光柵掃描圖像顯示器CRT，發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線設(shè)在車前后方向照射整個路面，接收準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線陣列是按路面最多車道量設(shè)置，由兩個天線陣元波束合成接收一個車道的回波信號，頻率合成器輸出fc3接入DSP為時鐘信號、fc4接入MCU為時鐘信號，DSP按接收天線陣列編碼脈沖分配序列接入波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、CRT，頻率合成器輸出fc1接入時分電路為時鐘信號，時分電路控制端由接口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“H”接入收/發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/R2、T/R3，低電平邏輯“L”接入T/R1，頻率合成器輸出fm接入聲表器件SAW多通道調(diào)頻器為調(diào)制信號基準(zhǔn)頻率，產(chǎn)生n組與SAW中心頻率相同頻率，頻率合成器輸出fc2接入聲表器件SAW多通道調(diào)頻器為窄脈沖定時信號，在聲表器件SAW多通道調(diào)頻器生成n組無源調(diào)頻信號，接入時分電路編碼為n路SAW頻率遞增排列的時分脈沖群，頻率合成器輸出fL接入上變頻為本振信號，變頻為雷達(dá)載頻的一半或四分之一頻率，經(jīng)T/R3、倍頻與功放二或四倍頻、功放為雷達(dá)載頻f0，通過T/R2、發(fā)隔離器、發(fā)射寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線照射路面，頻率合成器輸出fL′接入下變頻為內(nèi)在二或四倍頻本振信號，fr接入邊帶倒置電路為本振信號，n路回波信號經(jīng)接收準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線陣列、波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、收隔離器、T/R1、低噪聲高放、下變頻、中放、邊帶倒置電路，在時分異步選通門選取n組按發(fā)射SAW頻率編排的目標(biāo)信號，經(jīng)聲表器件SAW多通道信號提取電路、數(shù)據(jù)緩沖器FIFO接入DSP數(shù)據(jù)總線，DSP與MCU數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制線經(jīng)雙口存儲器RAM匯接，并提供仲裁信號，MCU由接口I/O分別接入光柵掃描圖像顯示器、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(biāo)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，中放自動增益控制AGC電壓經(jīng)濾波、直流放大接入低噪聲高放、中放AGC受控端，頻率合成器、上變頻、倍頻與功放、收/發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/R1、T/R2、T/R3、發(fā)隔離器、收隔離器、波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、低噪聲高放、下變頻、中放、邊帶倒置電路集成一體為雷達(dá)收/發(fā)電路，屏蔽。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，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，VC0由砷化鎵高遷移率器件GaAsHEMT、介質(zhì)諧振器反饋振蕩，變?nèi)莨?壓控調(diào)諧，環(huán)路分頻器由前置分頻器和可編程分頻器組合，恒溫晶振輸出分兩路， 一路經(jīng)倍頻放大鏈與VC0輸出混頻并通過環(huán)路分頻器接入鑒相器，另一路經(jīng)晶振分頻器接入鑒相器， 鑒相電壓經(jīng)環(huán)路濾波器壓控VC0鎖相頻率合成，上變頻本振fL由VC0輸出為雷達(dá)載頻的一半 或四分之一頻率，fL定向耦合器為下變頻內(nèi)在二或四倍頻本振信號fV，可編程分頻器輸出fm 為聲表器件SAW多通道調(diào)頻器調(diào)頻基準(zhǔn)頻率、fr為邊帶倒置電路本振信號、fc2為窄脈沖定時 信號、fd為時分時鐘信號、fcs為DSP時鐘信號、fc4為MCU時鐘信號，環(huán)路可編程分頻器數(shù) 控端由接口 1/0接入MCU。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，其特征在于發(fā)射 寬波束準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線，由介質(zhì)基片微帶雙縫集成天線、介質(zhì)透鏡構(gòu)成，發(fā)射寬波束 準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線其介質(zhì)透鏡半球端面為輻射面，短圓柱體橫截面緊密放置介質(zhì)基片微 帶雙縫集成天線為饋源，透鏡天線設(shè)置在車前后方向，射頻信號與天線阻抗匹配，經(jīng)TZR2、 發(fā)隔離器照射整個路面，接收準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線陣列其介質(zhì)透鏡是橢圓球體，半球端面 為接收輻射面，橢圓球體橫切截面緊密放置介質(zhì)基片微帶雙縫集成天線為饋源，在車前后方 向按路面最多車道量設(shè)成線陣，由兩個天線陣元波束合成接收一車道回波信號，收、發(fā)透鏡 天線置于安裝基座，外置防護(hù)罩，回波經(jīng)波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、收隔離器、T/R，饋入接收通道，DSP 按車道量編碼脈沖序列接入波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、CRT坐標(biāo)變換器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，其特征在于波束 轉(zhuǎn)換開關(guān)在接收天饋波導(dǎo)由PIN二極管芯串、并、串為單刀單擲丌關(guān)SPST,控制偏壓經(jīng)低通 網(wǎng)絡(luò)接入DSP按車道接收天線陣列編碼脈沖序列，多個波束轉(zhuǎn)換組合控制為單刀多擲開關(guān)， 收/發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)T/R!、 T/R2、 T/fo在傳輸波導(dǎo)設(shè)PIN 二極管芯串、并、串為單刀單擲開關(guān)SPST， 其中T/R2、 TZR3為雙連同歩開關(guān)，時分脈沖高電平邏輯"H"經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)接入T/fe、 T/R3，低 電平邏輯"L"經(jīng)低通網(wǎng)絡(luò)接入T/m。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，其特征在于上變 頻由兩個砷化鎵高遷移率器件GaAsllEMT、微帶M絡(luò)組成平衡混頻器，頻率合成器輸出A為本 振信號經(jīng)90°相移混合接頭分配給兩個砷化鎵高遷移率器件GaAsHEMT柵極，源極經(jīng)180°相 移混合接頭連接n路時分編碼脈沖聲表器件SAW多通道調(diào)頻信號，漏極經(jīng)另一個90°相移混 合接頭取和頻倍頻、功放，倍頻與功放由倍頻器、激勵級、功放級組合，采用磷化銦為襯底 的砷化鎵高遷移率器件InPGaAsHEMT、微帶網(wǎng)絡(luò)、C類偏置構(gòu)成，倍頻器輸入串聯(lián)x/4阻抗變 換微帶M絡(luò)，源極阻容接地，漏極接抑制基波和奇次諧波的微帶網(wǎng)絡(luò)，調(diào)諧在二或四次諧頻 為雷達(dá)載頻fo，激勵級、功放級柵極接阻抗匹配微帶網(wǎng)絡(luò)和C類偏置，源極接地，漏極調(diào)諧 在fn,并與發(fā)射天線阻抗匹配。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，其特征在于低噪 聲高放db—個雙柵磷化銦為襯底的砷化鎵高遷移率器件InPGaAsHEMT、微帶網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，雙柵 器件第一柵極微帶網(wǎng)絡(luò)與接收天線阻抗匹配，第二柵極為自動增益控制AGC控制端，接入中 放AGC輸出信號，源極阻容接地，漏極輸出與下變頻耦合，下變頻是分諧波混頻器SHP，由 兩個肖特基二極管反向并接在低噪聲高放輸出微帶網(wǎng)絡(luò)與本振信號fi.'微帶網(wǎng)絡(luò)之間，本振信 號fL'由頻率合成器輸出化經(jīng)定向親合器接入SHP產(chǎn)生內(nèi)在二或四倍頻，中頻信號IF在本振信號fV微帶網(wǎng)絡(luò)的一側(cè)經(jīng)帶通濾波網(wǎng)絡(luò)取出。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，其特征在于聲表 器件SAW多通道調(diào)頻器由n組調(diào)制頻率發(fā)生器、聲表器件SAW、窄脈沖定時器tp、調(diào)制器組 成，頻率合成器輸出fm接入調(diào)制頻率發(fā)生器產(chǎn)生與n組聲表器件SAW中心頻率相同的調(diào)制頻 率，其頻率由高至低遞增，頻率合成器輸出fc2接入n組窄脈沖定時器tp產(chǎn)生相應(yīng)調(diào)制頻率 的定時脈沖，在n組調(diào)制器對其調(diào)制頻率進(jìn)行調(diào)制生成包絡(luò)為辛格函數(shù)sinx/x脈沖信號，激 勵n組的聲表器件SAW依次規(guī)律展寬頻譜，加權(quán)輸出fK f2、 fn組調(diào)制信號。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，其特征在于聲表 器件SAW多通道目標(biāo)信號提取電路由n組SAW聲表器件、正交相干檢波器I/Q、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/D組成，中放輸出經(jīng)邊帶倒置電路在時分譯碼器n路時分異步選通門選取按發(fā)射編排f入 f2'、 fn'的n組回波信號，.經(jīng)n組SAW聲表器件脈壓匹配濾波、加權(quán)接入正交相干檢波器VQ 解調(diào)，其I/Q檢波器分I支路和Q支路兩個乘法器，頻率合成器輸出&為相干基準(zhǔn)信號接入 I支路，移相"/2接入Q支路，相干檢波解調(diào)信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、數(shù)據(jù)緩沖器FIFO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1所述的毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，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、譯碼器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、編碼開關(guān)、時序異步選 通門，頻率合成器輸出f。時鐘信號觸發(fā)計數(shù)器Cp與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，計數(shù)器控制端接于MCU 接口 1/0，路況攝像、本車速傳感器及GPS信號接入MCU控制時分電路生成n路時分脈沖， 高電平邏輯"H"接入T/R2、 T/R3，低電平邏輯"L"接入T/R"計數(shù)器數(shù)據(jù)端、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器輸出端接編碼開關(guān)，譯碼器輸入端與調(diào)制信號編碼開關(guān)對號相接，fi、 f2、 fn組調(diào)制信號 接入譯碼器輸出頻率遞增排列至限幅器、上變頻、T/R2、倍頻與功放、T/R:!、發(fā)隔離器、天線 發(fā)射，目標(biāo)回波經(jīng)天線陣列、波束轉(zhuǎn)換開關(guān)、收隔離器、T/Rh低噪聲高放、下變頻、中放、 邊帶倒置，在譯碼器n路時序異步選通門選取f!'、 f2'、 fn'按發(fā)射編碼規(guī)律信號接入n組對應(yīng) 的聲表器件SAW多通道信號提取電路，SAW脈壓、加權(quán)，1/Q相干檢波解調(diào)，經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換 器、數(shù)據(jù)緩沖器FIFO再接入DSP數(shù)據(jù)總線。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)，其特征在于光 柵掃描圖像顯示器CRT是由坐標(biāo)變換器、圖像存儲器RAM、地址選擇控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A、 標(biāo)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按車道天線陣列編碼脈沖序列接入坐標(biāo)變換器和波束轉(zhuǎn)換開 關(guān)，聲表器件SAW多通道多目標(biāo)回波信號在DSP譜分析數(shù)據(jù)由MCU控制，經(jīng)接口1/02送至顯 示控制器，其控制器分別連接坐標(biāo)變換器、地址選擇控制器、圖像存儲器RAM、數(shù)模轉(zhuǎn)換器 D/A、標(biāo)尺、字符產(chǎn)生器、顯像管X-Y-Z偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其中坐標(biāo)變換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A、標(biāo)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技術(shù)領(lǐng)域，具體是毫米波時分無源調(diào)頻多通道汽車防撞雷達(dá)。采用全相參收/發(fā)基準(zhǔn)信號，時分時序異步控制，準(zhǔn)光集成介質(zhì)透鏡天線及陣列，由DSP按車道掃描波束警戒路面可能發(fā)生碰撞的目標(biāo)，路況攝像、本車速及GPS信號MCU控制時分SAW多通道調(diào)頻，經(jīng)上變頻、限幅器、R/T₃、倍頻與功放、R/T₂、隔離器、波束開關(guān)、天線發(fā)射，回波經(jīng)天線陣列、波束開關(guān)、隔離器、R/T₁、低噪聲高放、下變頻、中放、時分電路、SAW多通道信號與發(fā)射SAW“共扼匹配”濾波，DSP與MCU處理控制，遇多個路障目標(biāo)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(biāo)距離越近分辨力越高，識別與本車最近距離目標(biāo)，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，其控制參考路況結(jié)合本車速及GPS數(shù)據(jù)作出抉擇，顯著提高汽車行駛安全。
文檔編號G01S13/00GK201259549SQ200820163089
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