多制式24GHz車載雷達射頻前端的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于車載雷達射頻領域，涉及一種多制式24GHz車載雷達射頻前端。
【背景技術】
[0002]當前應用于車載雷達的24GHz車載雷達前端一般為調頻連續(xù)波雷達，架構為一發(fā)兩收或多收，可以實現(xiàn)測距、測速、測向等功能，其硬件方案多為分立方案或者多芯片方案。
[0003]分立方案結構及原理:
[0004]如圖1所示，主要利用無源結構和分立晶體管來實現(xiàn)電路中的各個功能模塊，其發(fā)射主要由一顆VC0 (介質諧振器)和一個放大管組成，通過DAC調節(jié)VC0調諧電壓使其輸出24GHz調頻連續(xù)波，一部分送給接收混頻器，一部分通過放大管放大后送給發(fā)射天線；接收主要由一級低噪聲放大器和混頻器構成，接收信號經(jīng)過LNA放大后到達混頻器，下變頻后送給ADC進行處理，其中混頻器由二極管和無源電路組成，I路Q路通過90°電橋實現(xiàn)。除發(fā)射和接收電路外，其還包括一個由VC0和PLL組成的校準電路，用于校準發(fā)射頻率，具體原理為:通過SPI配置使PLL將校準電路的VC0鎖定在期望頻點，通過校準鏈路到達接收混頻器，和發(fā)射VC0產(chǎn)生的本陣信號一起進行下變頻，當發(fā)射VC0和校準VC0同頻時下變頻之后的頻率為0，通過這種方法，可以對VC0的非線性進行校準。具體框圖如圖1所示。
[0005]分立方案缺點:設計難度大，對設計人員的技術水平要求很高；電路面積較大，在一些小型化場景使用受限；功能單一，多為調頻連續(xù)波模式；性能較差，由于VC0的線性度補償是通過手動開環(huán)一次性補償，補償后的調頻線性度仍然會隨著溫度和使用時間波動，缺乏實時補償功能；由于大部分采用分立無源結構，因此對加工工藝及板材材料要求高，生
[0006]產(chǎn)批次波動大。
[0007]多芯片方案結構及原理:
[0008]如圖2所示，多芯片方案是指利用封裝好的芯片組來實現(xiàn)電路中各個功能模塊，其發(fā)射一般由一顆VC0芯片和一個中等功率PA芯片構成；接收由一顆低噪聲放大器芯片和混頻器構成。利用DAC調整VC0芯片的調諧電壓，產(chǎn)生調頻連續(xù)波，一部分經(jīng)過PA放大送給發(fā)射天線，一部分經(jīng)過耦合作為接收混頻器的本陣；接收信號通過低噪聲放大器模塊進入混頻器進行下變頻后變成中頻信號。此方案校準VC0線性度時必須借助高頻儀表，進行一次性開環(huán)補償。芯片組方案的架構如圖2所示。
[0009]多芯片組方案缺點:VC0線性度為一次性開環(huán)補償，存在溫度、批次等波動問題；芯片數(shù)量較多，電路面積較大；芯片都為砷化鎵工藝芯片，總成本非常高。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]本實用新型旨在提供一種低成本、高性能的多制式車載雷達射頻前端，以解決現(xiàn)有的分立方案和多芯片組方案功能單一，電路面積大的問題。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術方案是:一種多制式24GHz車載雷達射頻前端，包括:收發(fā)芯片、鎖相環(huán)芯片和環(huán)路濾波器，所述收發(fā)芯片集成VC0功能模塊，收發(fā)芯片的VC0功能模塊帶有分頻器，該分頻器輸出連接鎖相環(huán)芯片的射頻輸入管腳，鎖相環(huán)芯片的電荷栗輸出CP管腳通過環(huán)路濾波器連接到收發(fā)芯片的VCO電壓調諧管腳。
[0012]進一步的，所述分頻器為16位分頻器。
[0013]進一步的，所述收發(fā)芯片還集成有PA功能模塊、LNA功能模塊、MIXER功能模塊和DIVDER功能模塊。
[0014]進一步的，所示前端帶有溫度傳感器和功率檢測裝置；所示鎖相環(huán)帶有可編程波形調制功能。
[0015]進一步的，該車載雷達射頻前端由SPI設置內(nèi)部寄存器使鎖相環(huán)芯片的工作模式為調頻波形，并設置調頻周期及步進，鎖相環(huán)芯片的電荷栗輸出CP管腳根據(jù)內(nèi)部寄存器配置自動產(chǎn)生連續(xù)電壓，并將該電壓提供給收發(fā)芯片的VC0電壓調諧管腳，收發(fā)芯片的VC0功能模塊輸出調頻連續(xù)波，同時，VC0功能模塊的分頻器將發(fā)射頻率分頻后送給鎖相環(huán)芯片形成反饋，鎖相環(huán)芯片跟蹤反饋頻率以調整電荷栗輸出CP管腳的電壓輸出，使得VC0功能模塊輸出頻率為設置頻率。
[0016]有益效果有:1.設計簡單，用戶只需要進行簡單的寄存器配置就可實現(xiàn)復雜的雷達前端；2.功能豐富，支持調頻連續(xù)波，脈沖，F(xiàn)SK等制式，具有溫度和功率檢測功能，支持發(fā)射功率和接收增益調整，便于用于進行其它功能擴展；3.比傳統(tǒng)方案性能更好，由于采用了帶調制功能的鎖相環(huán)芯片配合，VC0的輸出頻率可以實時進行精確自校準，因此頻率精確度更高，性能更好；4.成本更低，采用硅鍺工藝的收發(fā)芯片，相比傳統(tǒng)的芯片組方案成本減少三分之二左右；5.由于只采用了兩顆芯片，結構更簡單，電路面積更小；6.可靠性更高，由于主要模塊全部集成在芯片內(nèi)部，外部高頻結構很少，因此批次一致性和長期可靠性
【附圖說明】
[0017]圖1為分立方案架構框圖；
[0018]圖2多芯片方案架構框圖；
[0019]圖3為實施例1的多制式24GHz車載雷達射頻前端的架構框圖。
[0020]其中:1.收發(fā)芯片，2.鎖相環(huán)芯片，3.環(huán)路濾波器，4.射頻輸入管腳，5.電荷栗輸出CP管腳，6.VC0電壓調諧管腳。
【具體實施方式】
[0021]實施例1:一種多制式24GHz車載雷達射頻前端，包括:收發(fā)芯片1、鎖相環(huán)芯片2和環(huán)路濾波器3，所述收發(fā)芯片1集成VC0功能模塊，收發(fā)芯片1的VC0功能模塊帶有分頻器，該分頻器輸出連接鎖相環(huán)芯片2的射頻輸入管腳4，鎖相環(huán)芯片2的電荷栗輸出CP管腳5通過環(huán)路濾波器3連接到收發(fā)芯片1的VC0電壓調諧管腳。VC0功能模塊即為實現(xiàn)介質諧振器和壓控振蕩器功能的模塊。
[0022]車載雷達射頻前端由SPI設置內(nèi)部寄存器使鎖相環(huán)芯片的工作模式為調頻三角波或矩形波等波形，并設置調頻周期及步進，鎖相環(huán)芯片的電荷栗輸出CP管腳根據(jù)內(nèi)部寄存器配置自動產(chǎn)生連續(xù)電壓，并將該電壓提供給收發(fā)芯片的VC0電壓調諧管腳，收發(fā)芯片的VC0功能模塊輸出調頻連續(xù)波，同時，VC0功能模塊的分頻器將發(fā)射頻率分頻后送給鎖相環(huán)芯片形成反饋，鎖相環(huán)芯片跟蹤反饋頻率以調整電荷栗輸出CP管腳的電壓輸出，使得VCO功能模塊輸出頻率為設置頻率；本實施例所述的雷達射頻前端，由于具有上述機構，可支持測速、測距、測向，可用于車載雷達作為前向防撞，變道輔助，盲點監(jiān)測等應用。
[0023]且該前端還可支持發(fā)射功率和接收增益實時調整，便于用戶根據(jù)自身需求進行功能擴展，使用時，用戶只需要根據(jù)實際場景需求進行簡單的軟件配置即可實現(xiàn)高性能的24GHz調頻連續(xù)波、脈沖、FSK等制式雷達，而且VC0與PLL自動實現(xiàn)調頻、頻率鎖定、頻率檢測等功能，不需要用戶參與控制，校準等。
[0024]實施例2:與實施例1的區(qū)別在于:所述收發(fā)芯片還集成有PA功能模塊、LNA功能模塊、MIXER功能模塊和DIVDER功能模塊，所示前端帶有溫度傳感器和功率檢測裝置；所示鎖相環(huán)帶有可編程波形調制功能，無需外部控制調制。
[0025]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種多制式24GHz車載雷達射頻前端，其特征在于，包括:收發(fā)芯片、鎖相環(huán)芯片和環(huán)路濾波器，所述收發(fā)芯片集成VCO功能模塊，收發(fā)芯片的VCO功能模塊帶有分頻器，該分頻器輸出連接鎖相環(huán)芯片的射頻輸入管腳，鎖相環(huán)芯片的電荷栗輸出CP管腳通過環(huán)路濾波器連接到收發(fā)芯片的VCO電壓調諧管腳。2.如權利要求1所述的多制式24GHz車載雷達射頻前端，其特征在于:所述分頻器為16位分頻器。3.如權利要求1所述的多制式24GHz車載雷達射頻前端，其特征在于:所述收發(fā)芯片還集成有PA功能模塊、LNA功能模塊、MIXER功能模塊和DIVDER功能模塊。4.如權利要求1所述的多制式24GHz車載雷達射頻前端，其特征在于:帶有溫度傳感器和功率檢測裝置；所示鎖相環(huán)帶有可編程波形調制功能。5.如權利要求1或2或3或4所述的多制式24GHz車載雷達射頻前端，其特征在于:該車載雷達射頻前端由SPI設置內(nèi)部寄存器使鎖相環(huán)芯片的工作模式為調頻波形，并設置調頻周期及步進，鎖相環(huán)芯片的電荷栗輸出CP管腳根據(jù)內(nèi)部寄存器配置自動產(chǎn)生連續(xù)電壓，并將該電壓提供給收發(fā)芯片的VCO電壓調諧管腳，收發(fā)芯片的VCO功能模塊輸出調頻連續(xù)波，同時，VCO功能模塊的分頻器將發(fā)射頻率分頻后送給鎖相環(huán)芯片形成反饋，鎖相環(huán)芯片跟蹤反饋頻率以調整電荷栗輸出CP管腳的電壓輸出，使得VCO功能模塊輸出頻率為設置頻率。
【專利摘要】多制式24GHz車載雷達射頻前端，屬于車載雷達射頻領域，用于解決現(xiàn)有的分立方案和多芯片組方案功能單一，電路面積大的問題，技術要點是：包括：收發(fā)芯片、鎖相環(huán)芯片和環(huán)路濾波器，所述收發(fā)芯片集成VCO功能模塊，收發(fā)芯片的VCO功能模塊帶有分頻器，該分頻器輸出連接鎖相環(huán)芯片的射頻輸入管腳，鎖相環(huán)芯片的電荷泵輸出CP管腳通過環(huán)路濾波器連接到收發(fā)芯片的VCO電壓調諧管腳。效果是：功能多且電路面積小。
【IPC分類】G01S7/02
【公開號】CN205080254
【申請?zhí)枴緾N201520764044
【發(fā)明人】田雨農(nóng), 王永強, 周秀田, 史文虎
【申請人】大連樓蘭科技股份有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年9月29日