毫米波雷达,就是指利用波长1-10mm、频率30GHz-300GHz的毫米波,通过测量回波的时间差算出距离。毫米波雷达最开始是用于军事领域,而随着技术的不断提升,现在也开始逐渐应用于汽车领域。
工作原理
毫米波雷达(也就是ADAS智能系统)主要分为三个模块:环境感知,计算分析,控制执行。首先由天线向外发射毫米波,发射出去的毫米波遇到障碍物时会被反射回来,接收天线开始接收目标反射回来的信号;经后方处理后,将回波内包含的速度、距离等信息转换为可读取信息,从而获取汽车车身周围的物理环境信息。
根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类,结合车身动态信息进行数据融合,经由中央处理单元(ECU)进行智能处理、合理决策后,告知驾驶员或及时对汽车做出主动干预。
工作机制
一般而言,发送的信号类型有两种,一种是脉冲信号(即非连续信号),另外一种就是连续信号。而在车载毫米波雷达中,因为其既需要能探测多个目标,还要能够从回波信号中读取到速度与距离等信息,因此工作机制为线性调频连续波机制(LFMCW mode)。除此之外,由于毫米波需要探测多个目标,因此其需要使用三角波,而不是锯齿波,图中是结合车载毫米波工作框图给出FMCW波的整个系统简图:
未来趋势
目前来看,未来各探测传感器融合是必然的趋势,这能够取长补短,并大大地节约成本,从芯片角度讲,基于多芯片级联的79GHz MiMo是产业发展方向。然而,毫米波雷达目前也是存在其自身缺陷的,相对于激光雷达而言,其成像的精细度上来看是不如激光雷达的,因此在小物体识别上是存在安全隐患的,而激光雷达目前依旧是ADAS系统中要用到的,从未来来看,视觉+相控阵(成像)毫米波雷达感知融合将成为一个重要的发展方向。
测试方案
虹科手持式频谱分析仪Spectrum Compact能够帮助进行76GHz车辆无线电设备射频测试,可以应用于汽车毫米波雷达测试。在之前的文章中介绍了这款频谱仪,今天我们重点介绍如何通过虹科手持式频谱分析仪Spectrum Compact来进行汽车毫米波雷达测试。
频率范围
● 发射机调整为最高的功率等级发射;
● 采用虹科手持式频谱分析仪观测信号,记录信号包络的起始点与截止点。
占用带宽
● 发射机调整为最高的功率等级发射;
● 设置频谱分析仪中心频率为被测信道的中心频率,在车载毫米波雷达测试中选择24GHz与77GHz。扫频宽度为2倍标称信道带宽,探测器选择AVG模式(此时检波器模式为RMS),追踪方式最大值保持;
● 记录频谱仪上显示的占信号99%功率的带宽,或使用虹科手持式频谱分析仪的POWER IN BAND功能,直接观察99%功率所占带宽。
带外发射
● 发射机调整为最大发射模式;
● 设置频谱仪起始频率为73.5GHz, 截止频率为76GHz,探测器选择AVG模式(此时检波器模式为RMS),追踪方式最大值保持;
● 记录带外发射的最大值,其数值不得超过之前限值要求;
● 设置频谱仪起始频率为77GHz, 截止频率为79.5GHz,追探测器选择AVG模式(此时检波器模式为RMS),追踪方式最大值保持;
● 记录带外发射的最大值,其数值不得超过之前限值要求。
发射机杂散
● 对被测设备进行配置,以便使其工作在最大的占空比和最大输出功率等级的状态下;
● 对于77GHz的杂散,设定在70-87GHz进行FULL SPAN寻找,追踪方式最大值保持;
● 记录在扫描中发现的处于限值以下6dB范围的任何发射。
接收机杂散
● 对被测设备进行配置,以便使其工作在持续接收或没有发射的状态下;
● 对于77GHz的杂散,设定在70-87GHz进行FULL SPAN寻找,追踪方式最大值保持;
● 记录在扫描中发现的处于限值以下6dB范围的任何发射。
配件选择
虹科标准增益喇叭天线HK-OLB-12-23
虹科标准增益喇叭天线HK-OLB-12-23在频段内有22-24dB的增益,频率范围为60.0-90.0GHz,是覆盖在WG26、WR12、R740频段的波导喇叭。它提供精确、一致和可靠的性能,适用于天线、天线增益测量、系统设置等应用中。虹科HK-OLB-12-23的半功率点波束宽度(HPBW)为V面(垂直面)和H面(水平面)13-18度。
频率:60-90GHz
增益:23dBi
3dB波瓣宽度E面:13"
3dB波瓣宽度H面:13"
旁瓣,E面:14dB
旁瓣,H面:30dB
驻波:1.15:1
虹科Spectrum Compact E频段的抛物面天线
虹科Spectrum Compact E频段的抛物面天线紧凑、轻便和可靠,是最终解决方案的重要组成部分,可与虹科Spectrum Compact手持式频谱仪搭配使用来进行微波链路测量、性能检查、故障搜索和干扰检测。无需任何工具即可手动将其安装在水平或垂直杆上。
工作频率:70.0-87.0GHz
极化:线性单纯形(水平或垂直)
半功率波束宽度:1.7°
回波损耗:14dB
前后比:53dB
增益:38dBi
方位角:± 20°
仰角:± 30°