毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達的製作方法

2023-08-01 17:16:26

專利名稱：毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線電波發射和接收探測目標方位、距離和速度的技術領域，具體是一 種毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達。
背景技術：
目前，汽車及其它機動車大量增多給人們出行便捷的同時導致道路擁擠超負荷，公路街 道縱橫交錯，時有車輛違章闖紅燈、超車搶道、超速、超載交會，車道路況時刻存在危險， 交通法規意識淡薄或駕駛經驗不足是安全隱患，車禍頻繁發生，造成人量的生命傷亡和重大 的財產損失，成為全世界嚴重的社會問題，美、歐、日木等國投入大量人力和物力研製先進 防撞雷達。由於汽車防撞雷達工作環境和條件十分苛刻，快速行駛的車輛避撞過程的時間極 短，不足一秒鐘，技術要求很高，有不少難題需待解決。從技術角度分析FM-CW調頻連續波 防撞雷達局限於檢測單一 目標，對觀察區域內所有目標不能同時測定無模糊距離和速度。多 個檢測目標的間距近，相鄰目標回波交調重疊，使檢測數據很難分辨鑑別，通常相鄰車道防 撞雷達會發生相互幹擾，降低檢測性能甚至無法正常工作，難以應對行駛過程複雜多變的險 情。隨機信號連續波雷達雖有很高的抗幹擾能力，有望在同'區域車道防撞雷達環境電磁兼 容EMC問題得到解決，但因連續波雷達天線發射能量輻射洩漏阻塞，影響檢測回波信號，尤 其弱小目標難以檢測到，且對可能發生碰撞威脅的目標大小、距離遠近，分辨力單一，隨機 非周期性信號積累檢測需待解決。減輕相對方向行駛雷達相互千擾天線取窄波束致使觀察視 域減小，道路彎曲時存在盲區。反射式天線價高、掃速慢，抗振防塵差並影響汽車外觀和氣 動性，而微帶天線毫米波頻率損耗較大。簡單雷達顯示器缺少全景信息圖像，相鄰多目標相 對位置、距離遠近及移動速度不能準確預警。脈衝雷達發射脈寬遮擋回波，存在盲距，難以 近距防撞，高速公路行駛缺泛後視預警常有多輛汽車追尾相撞。現有汽車防撞雷達缺少用傳 感器信號構成閉環控制，缺少道路環境天線自適應控制和避障、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解危避免事故。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供相鄰車道多輛汽車行駛互不幹擾共存運行，相對快速的同時檢 測多個路障目標,距離越近分辨力越卨的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達。
本實用新型技術方案設有環形器、中放、回波數據緩衝器FIFO、數位訊號處理器DSP、 微控制器MCU、雙口存儲器RAM、接口1/0、甜、後路況攝像探頭、木車速傳感器、衛星定位 傳感器GPS、聲光報警器、避障器、減速器、剎車器、鍵盤，還設有收/發兩用準光集成介質 透鏡天線陣列、波束轉換開關、收Z發轉換開關T/fc、 T/R2、 T/R3、頻率合成器、時分電路、 隨機碼發生器、調相器、倍頻與功放、低噪聲高放、分諧波混頻器、多通道信號提取電路、 光柵掃描圖像顯示器CRT，收/發兩用準光集成介質透鏡天線陣列按路面最多車道量在車體前、後設置線陣，頻率合成器輸出fc2接入DSP為時鐘信號，fc3接入微控制器MCU為時鐘信號， DSP按車道編碼脈衝分配序列接入波束轉換開關、CRT，頻率合成器輸出f"接入時分電路為 時鐘信號，時分電路計數預置端經接口 1/0接入MCU，前、後路況攝像探頭、本車速傳感器、 衛星定位傳感器GPS信號經接口 1/0接入MCU控制時分電路生成n路時分脈衝，高電平邏輯 "H"接入收/發轉換開關T/R2、 T/R3，低電平邏輯"L"接入T/R!，頻率合成器輸出ft信號 接入調相器為載頻的一半或四分之一頻率，頻率合成器輸出fc"、 fc42、 fc4n接入多元隨機碼 發生器為採樣保持器時鐘信號，多元隨機碼發生器生成n組取值互相獨立碼頻與帶寬，經時 分編碼為碼頻遞增、碼元寬度遞減分段關聯排列n路時分隨機碼脈衝接入調相器、多通道信 號提取電路脈壓相關器延遲線，調相器調相射頻經T/R2、倍頻與功放二或四倍頻、功放為雷 達載頻fo接至T/R3、環形器、波束轉換開關、準光集成介質透鏡天線陣列發射，頻率合成器 輸出ft接入分諧波混頻器為本振信號fu fi接入多通道信號提取電路為中頻相干基準頻率， 回波射頻RF經準光集成介質透鏡天線陣列、波束轉換開關、T/Rk環形器、低噪聲高放、分 諧波混頻器、中放，n路時分脈衝在時分電路時序異歩選通門選取n組按發射編碼多元隨機 碼經多通道信號提取電路脈壓相關處理，暫存回波數據緩衝器FIFO傳入DSP數據總線，DSP 與MCU數據總線、地址線、控制線由雙口存儲器RAM匯接並提供仲裁信號，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軟體設計片內分組時分復用數據 重排、動目標顯示MTI、快速傅単.葉變換FFT、距離旁瓣抑制、恆虛警處理CFAR， MCU系統軟 件編程包括主程序和數據採集、數據處理、對象控制子程序，中放自動增益控制AGC電壓經 濾波、放大接入低噪聲高放、中放AGC受控端，波朿轉換開關、環形器、收/發轉換開關T/R!、 T/R2、 T/R3、頻率合成器、時分電路、調相器、倍頻與功放、低噪聲高放、分諧波混頻器、中 放雷達收/發電路集成一體，屏蔽；
其中，頻率合成器是山恆溫晶振、晶振分頻器、倍頻放大鏈、混頻器、壓控振蕩器VCO、 鑑相器、環路濾波器、環路分頻器組成，VCO由砷化鎵高電子遷移率GaAsHEMT器件、介質諧 振器反饋振蕩、變容管壓控調諧，環路分頻器由前置分頻器和可編程分頻器組合，恆溫品振 輸出一路經倍頻放大鏈與VCO輸出接混頻器，通過環路分頻器接入鑑相器，另一路經品振分 頻器接入鑑相器，鑑相電壓經環路濾波器壓控VCO構成鎖相頻率合成，VCO輸出ft接入調相 器，調相信號經倍頻與功放二或四倍頻為雷達載頻fo，同時ft經定向耦合器接入分諧波混頻 內在二或四倍頻為本振信號fL，可編程分頻預置端經接口 1/0接入MCU，可編程分頻輸出fi 為中頻相干檢波基準頻率、fd為時電路分時鐘信號、fc2為數位訊號處理器DSP時鐘信號、 fc3為MCU時鐘信號、fc仏f(M2、 fc組為多元隨機碼發生器採樣保持器時鐘信號；
收/發兩用準光集成介質透鏡天線陣列，由介質基片微帶雙偶極振子集成天線、介質透鏡、 陣列基座、防護罩構成，介質透鏡是一端面為半球體，另一端面為圓柱體截面，介質基片微 帶雙偶極振子集成天線緊^放置在介質透鏡的圓柱截面為饋源，介質透鏡半球端面為天線輻 射面，天線陣列按路面最多車道數量設置收/發兩用線陣，在車體前、後方向一車道設至少一 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，數位訊號處理器DSP按車道 編碼脈衝序列接入天線波束轉換開關、光柵掃描圖像顯示器CRT坐標變換器；
7波束轉換開關是在一個透鏡天線天饋波導上集成PIN 二極體或高電子遷移率電晶體HEMT 管芯串、並、串聯接為單刀單擲開關SPST，多個波束轉換開關由其組合控制成單刀多擲開關， 偏壓經低通網絡接入數位訊號處理器DSP編碼脈衝分配序列，收/發轉換開關T/Rk T/R2、 T/R:; 設在環形器收、發分支處、倍頻與功放輸入端，PIN或HEMT管芯串、並、串聯為單刀單擲開 關SPST，其中T/R2、 T/R3是雙連同步開關，控制偏壓經低通網絡由時分編碼脈衝高電平"H" 接入T/R2、 T/R3，低電平"L"接入T/i^;
多元隨機碼發生器由寬帶噪聲源、微波寬帶放大器、n組SAW聲錶帶通濾波器、緩衝放 大器、電壓比較器、高速電壓比較器、超高速電壓比較器、採樣保持器、高速採樣保持器、 超高速採樣保持器、有源積分器組成，寬帶噪聲源由PN結二極體，在其管芯設一P或N擴散 限流環，管芯襯底基片置熱沉，串聯溫補二極體，置丁同軸腔加恆流反偏PN結二極體為雪崩 擊穿區域，微波寬帶放大器通過匹配寬帶漸變過渡傳輸線接入n組SAW聲錶帶通濾波器選取 互相獨立碼頻與帶寬噪聲譜，分別經緩衝放大器接入電壓比較器至採樣保持器、高速電壓比 較器至高速採樣保持器、超高速電壓比較器至超高速來樣保持器，頻率合成器輸出i'c'"、 fc仏 fc 接入相應採樣時間的採樣保持器、高速採樣保持器、超高速採樣保持器為時鐘信號，在 採樣保持器或高速採樣保持器或超高速採樣保持器輸出隨機二相碼元，經有源積分器反饋回 電壓比較器或高速電壓比較器或超高速電壓比較器為參考門限，n組隨機二相碼接入時分電 路編碼為碼頻遞增、碼元寬度遞減分段關聯排列n路時分隨機碼脈衝信號接入調相器、多通 道信號提取電路脈壓相關器延遲線；
調相器由襯底未摻雜砷化鎵GaAs與未摻雜鋁基砷化鎵AlGaAs形成交界面的基片上，集 成2組高電子遷移率品體管HEMT器件對管、4個3dBLange定向耦合器、4個柵極電阻、2個 負載電阻構成兩路反射式調製器，2組HEMT對管柵極分別串一電阻接入調製信號，源極接地， 由2個3dBLange定向耦合器分別接在2組HEMT器件對管漏極，交叉耦合到其餘2個3dBLange 定向耦合器，2個負載電阻端接射頻RF輸入或調相BPSK輸出，頻率合成器VC0輸出ft雷達 載頻一半或四分之一頻率接調相器輸入口， n組隨機碼P" P2、 Pn時分電路編碼n路脈衝經 低通濾波網絡接入兩路調製器HEMT對管柵極，互補控制生成n路時分0、 ji 二進位BPSK調 相信號，倍頻與功放由磷化銦砷化鎵高電子遷移率InPGaAsHEMT器件構成，倍頻柵極串聯入/4 阻抗變換微帶線，源極阻容接地，漏極微帶線抑制基波和三次諧波，調諧在二次或m次諧頻 為雷達載頻ft，功放柵極微帶線阻抗變換網絡和C類偏置，源極接地，漏極微帶線調諧在fo， 並與天線阻抗匹配，倍頻與功放漏極分別經低能網絡饋入直流電源；
低噪聲高放由一個磷化銦砷化鎵高電子遷移率雙柵InPGaAsHEMT器件、微帶線匹配網絡 構成，第一柵極連接回波載頻微帶線、共面線匹配網絡，第二柵極為自動增益控制AGC端， 接入中放AGC檢出信號，，源極阻容接地，漏極輸出經匹配網絡連接分諧波混頻器SHP，頻率 合成器輸出ft經定向耦合器接入SHP為內在二或四倍頻本振信號fL，混頻器由兩個肖特基二 極管反向並接在本振fL微帶線匹配網絡與冋波載頻微帶線匹配網絡之間，中頻信號IF在本 振ft匹配網絡一側經帶通濾波網絡取出；
多通道信號提取電路由n組I/Q相T檢波器、低通濾波器LF、模數轉換器A/D組成，中放輸出在時分電路解碼器n路異步時序選通門選取P入P2'、 Pn'組回波信號接入對應的I/Q 相干檢波器，其檢波器分同相I支路、正交Q支路兩個乘法器，頻率合成器輸出fi為中頻相 幹基準信號，接入I支路，移相"/2接入Q支路，兩路分解信號分別經LF、 A/D接入脈壓相 關處理器，其脈壓相關處理器由現場可編程門陣列FPGA構成帶抽頭可變延遲線Z—'橫向濾波 器FIR， n路時分編碼脈衝接入調相器、脈壓相關處理器抽頭可變延遲線Z—、橫向濾波器FIR 輸入的一端連接多通道信號提取電路A/D，另一端與可變延遲線Z—'各抽頭相接，橫向濾波器 FIR輸出經回波數據緩衝器FIFO接入數位訊號處理器DSP數據總線；
時分電路由現場可編程門陣列FPGA組建可編程計數器、解碼器、單穩態觸發器、編碼開 關、時序異步選通門組成，計數器Cp、單穩態觸發器定時輸入端接入頻率合成器輸出fC1時 鍾信號，計數器可編程預置經接口 I/O連接MCU，路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛星定 位傳感器GPS信號接入MCU控制時分電路生成n路時分脈衝，高電平邏輯"H"接入收/發轉 換開關T/R2、 T/R3，低電平邏輯"I/'接入T/Rb多元隨機碼發生器獨立選取碼頻與碼元寬寬 Pk P2、 Pn組隨機碼調製信號接入編碼丌關，計數器數據端、單穩態觸發器輸出接解碼器對 應控制端，解碼器各輸出端與編碼開關對號相接構成n組隨機碼信號碼頻遞增、碼元寬度遞 減分段關聯排列n路時分脈衝接入調相器、多通道信號提取電路脈壓相關器延遲線，調相信 號經T/R2、倍頻與功放、T/R3、環形器、波束轉換開關、準光集成介質透鏡天線陣列發射， 回波信號經準光集成介質透鏡天線陣列、波朿轉換開關，環形器、T/Rk低噪聲高放、分諧 波混頻器、中放，在時分電路n路時序異步選通門選取發射時分編碼P人P2'、 Pn'的n組復調 制信號接入多通道信號提取電路I/Q相千檢波器、模數轉換器A/D、脈壓相關處理器經回波 數據緩衝器FIFO接入數位訊號處理器DSP數據總線，DSP與微控制器MCU數據總線、地址線、 控制線經雙口存儲器RAM匯接並提供仲裁信號；
光柵掃描圖像顯示器CRT是由坐標變換器、圖像存儲器RAM、地址選擇I/0控制器、數 模轉換器D/A、標尺產生器、字符產生器、圖形顏色產生器、顯示控制器、輝亮電路、顯像 管X-Y-Z偏轉系統組成，數位訊號處理器DSP按車道編碼脈衝分配序列同時接入坐'標變換器、 波束轉換開關，多通道回波信號在DSP運算後經微控制器MCU的數據由接口 I/O送至顯示控 制器，顯示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、數模轉換 器D/A、標尺、字符產生器、顯像管X-Y-Z偏轉系統，其中坐標變換器、數模轉換器D/A、標 尺、字符及圖形顏色產生器分別還接入輝亮電路控制顯像管調輝電極。
本技術方案路況攝像實情結合本車速傳感、衛星定位傳感器GPS信息MCU控制生成n個 時分信道，SAW聲錶帶通濾波器選取隨機信號碼頻與帶寬，採樣保持分段關聯獨立產生，時 分編碼為碼頻遞增、碼元寬度遞減關聯排列n路多元隨機碼調相發射，目標距離由遠到近碼 頻增高、碼元寬度線性變窄，相對的快速同時檢測多個車道路障目標或單個目標在多個通道 中檢測積累數據，距離越近分辨力越高，多譜勒頻移越大，三維圖像細節分辨越清楚，DSP 抑制虛警識別與本車最近距離的目標，前方無車時由司機設速行駛，出現車輛時雷達測其距 離和相對速度，跟蹤至最近車輛，控制本車速保持安全距離，偏離安全距離時聲光報警，逼 近危險距離MCU指令避障器6動避障或啟動減速、剎車智能控制。MOJ智能控制是根據雷達測得的相關數據，參考路況和本車速及GPS傳感信息數據作出抉擇，起到能見度差行駛司機 不易看清楚的避障功能，並識別靜止車輛繞道而過。如發生迎面相撞的險情，其時間是兩車 速度之和，安全距離急劇縮短，要求駕駛素質、經驗更高，相應地智能防撞雷達自適應控制 系統反映速度為ms級甚至u s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，極大提高防撞性能；與連續波隨機碼雷達相比，發揚隨機信號雷達環境電磁兼容EMC高 性能的前提下，檢測分辨多個目標性能顯著提高；n路隨機碼調相收/發時分時序異步後沿檢 測，從時間上隔離發射能量洩漏到接收系統，提高弱小目標信號的檢測能力，增大雷達作用 距離，後沿檢測消除發射脈寬遮擋回波避免盲距，改善動態範圍，實現近距防撞；頻率合成 多個精確的基準頻率和時鐘信號，保障收/發載頻相位一致、時分脈位同步，分諧波混頻本振 內在倍頻與調相倍頻組合，僅少量器件獲取毫米波高載頻寬帶隨機碼脈壓相關測距/測速；準 光集成介質透鏡天線毫米波傳輸損耗小、增益高、抗振防塵強，成本低，在DSP按車道轉換 波束掃描檢測視野寬廣，方位角分辯力高，精確，尤其MCU由路況攝像、本車速及GPS信息 控制DSP編碼脈衝分配序列調整路面相應車道波束探測目標，自適應道路環境。

圖1本實用新型汽車雷達技術方案原理圖 圖2雷達收/發脈衝時序圖 圖3頻率合成器 圖4時分電路 圖5多元隨機碼發生器 圖6時分隨機碼調相器 圖7多通道信號提取電路 圖8光柵掃描圖像顯示器 具體實施方法
參照圖1，本實用新型具體實施方法和實施例設有環形器3、中放6、回波數據緩衝器
FIF013、數位訊號處理器DSP14、微控制器MCU16、雙口存儲器RAM15、接口 1/019、前、後 路況攝像探頭17、本車速傳感器18、衛星定位傳感器GPS26、聲光報警器20、避障器21、 減速器24、剎車器23、鍵盤25，還設有收/發兩用準光集成介質透鏡天線陣列1、波束轉換 開關2、收,/發轉換開關T/Rh T/R2、 T/fo、頻率合成器12、時分電路10、多元隨機碼發生器 11、調相器9、倍頻與功放8、低噪聲高放4、分諧波混頻器5、多通道信號提取電路7、光 柵掃描圖像顯示器CRT22，收/發兩用準光集成介質透鏡天線陣列1按路面最多車道量在車體 前、後設置線陣，頻率合成器12輸出fc2接入DSP14為時鐘信號，fc3接入微控制器MCU16 為時鐘信號，DSP14按車道編碼脈衝分配序列接入波束轉換開關2、 CRT22，頻率合成器12輸 出fcn接入時分電路10為時鐘信號，時分電路10計數預置端連接MCU16接口 1/019，前後路 況攝像探頭17、本車速傳感器18、衛星定位傳感器GPS26信號經接口工/019接入MCU16控制 時分電路10生成n路時分脈衝，高電平邏輯"H"接入收/發轉換丌關T/R2、 T/R:;，低電平邏 輯"L"接入T/R"頻率合成器12輸出f、信號接入調相器9為載頻的一半或四分之一頻率，頻率合成器12輸出fC41、 fC42、 fcffl信號接入多元隨機碼發生器11為採樣保持時鐘信號，多元 隨機碼發生器ll生成n組取值互相獨立的碼頻與帶寬，經時分編碼為碼頻遞增、碼元寬度遞 減分段關聯排列n路時分隨機碼脈衝接入調相器9、多通道信號提取電路7脈壓相關器延遲 線，調相器9調相射頻經T/R2、倍頻與功放8二或四倍頻、功放為雷達載頻ft接至T/R3、環 形器3、波束轉換開關2、準光集成介質透鏡天線陣列l發射，頻率合成器12輸出ft接入分 諧波混頻器5為本振信號fL、 fi接入多通道信號提取電路7為中頻相干基準頻率，回波信號 經準光集成介質透鏡天線陣列1、波束轉換開關2、 T/Rk環形器3、低噪聲高放4、分諧波 混頻器5、中放6， n路時分脈衝在時分電路10時序異步選通門選取n組按發射編排隨機碼， 經多通道信號提取電路7脈壓相關處理，暫存回波數據緩衝器FTF013傳入DSP14數據總線， DSP14與MCU16數據總線、地址線、控制線由雙口存儲器RAM15匯接並提供仲裁信號，接口 1/0 19分別接入CRT22、聲光報警器20、避障器21、減速器24、剎車器23、鍵盤25， DSP14 軟體設計片內分組時分復用數據重排、動目標顯示MTI、快速傅立葉變換FFT、距離旁瓣抑制、 恆虛警處理CFAR， MCU16系統軟體編程包括主程序和數據採集、數據處理、對象控制子程序， 中放6檢出自動增益控制AGC電壓經濾波、放大接入低噪聲高放4、中放6的AGC控制端， 波束轉換開關2、環形器3、收/發轉換丌關T/R!、 T/R" T/R3、頻率合成器12、時分電路10、 調相器9、倍頻與功放8、低噪聲高放4、分諧波混頻器5、中放6雷達收/發電路集成一體， 屏蔽。
本雷達在車體前、後按路面最多車道數量設置收./發兩用準光集成介質透鏡天線陣列，其 介質基片微帶雙偶極振子集成天線元緊貼粘置在介質透鏡的截面為饋源，介質透鏡半球端面 用來作輻射源，模擬集成天線無窮厚介質基片，消除表面波。改變圓柱體長度可獲得合適波 束寬度的準光高斯束輻射高辨力方向性。基於準光透鏡天線收/發毫米波傳輸損耗小、增益高， 收/發互易性強，口徑小，介質透鏡機械特性堅固抗振防塵強，成本低，各式汽車均可安裝和 使用，不影響外觀和氣動特性。
波束轉換開關是在天饋波導設置PIN二極體或高電子遷移率電晶體HEMT管芯串、並、串 接成單刀單擲開關SPST，天線陣列單元之間有較高的隔離度和較低的反射功率，DSP按車道 編碼脈衝分配信號循環掃描，達到多個車道波束切換，當汽車行駛在高速公路時路況攝像傳 感器信號MCU讀取為"多選一"開關模式工作， 一個車道發射一個波束照射路面;.行駛至單 車道路面時MCU控制單一波束照射。回波接收在道路直線行駛有良好的方位角度分辨力，道 路彎曲或斜坡較大行駛波束較低旁辨，水平方向視野開闊，方位角分辨精度高。偏壓經低通 網絡接入開關器件，防止毫米波洩漏影響DSP工作。
收/發轉換開關T/Rk T/R2、 T/R3其PIN 二極體或高電子遷移率電晶體HEMT管芯集成在 環形器收、發分支處及倍頻與功放輸入端，控制電壓經低通網絡阻止毫米波進入時分電路， 時分脈衝前沿時發射支路串聯的PIN或服MT管正偏導通，並聯的PIN或I1EMT管反偏截止， T/R2、 T/fo為通態，這時，T/R串聯的PIN或HEMT管反偏截止為丌路，並聯的PIN或HEMT 管正偏短路，關斷接收回波信號；時分脈衝後沿時，接收支路串聯的PIN或HEMT管正偏導通， 並聯的PIN或HEMT管反偏截止，T/R!接通接收回波信號，在DSP電掃波束轉換開關控制下目標信號經環形器傳入接收信號處理，而T/R2、 T/fo串聯的PIN或HEMT管反偏開路，並聯的 PIN或HEMT管正偏短路，關斷雷達發射。射頻信號反射回輸入端，環形器吸收PIN或HEMT 管反射功率。天線波束開關、收/發轉換開關T/RK T/R2、 T/fo採用PIN 二極體或HEMT管芯 便於電路集成，單管開關隔離度和頻寬都較小，串、並、串結構隔離度較高，與環形器組合 得到預期效果。PIN管價低，HEMT管控制電壓功率極小。
為了克服噪盧影響提高雷達探測弱小目標信號，分辨多個目標，設亳米波低噪聲高放改 善強噪聲背景下檢測目標，由於防撞雷達作用距離近，增益10dB即可，針對回波信號強弱起 伏很大，防止混頻輸入大信號飽和阻塞，高放、中放設自動增益控制AGC，保持雷達接收有 足夠大的動態範圍，適應檢測不同距離目標。雙柵器件第二柵控制Is對gm變化特性，源極電 阻6給偏壓，Is在其電阻壓降，使柵極產生負偏壓，選取合適的Ib工作點和gm，加AGC電爪 可得到良好的控制特性，選用磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率InPGaAsHEMT雙柵器件在毫 米波高端頻率有低噪聲特性，AGC控制範圍較大。與中放AGC分步控制避免大卡車、大巴強 目標回波信號過載和防止強幹擾信號引起的過載，兼顧小目標如摩託車、電動車、自行車及 行人的中放增益，目標起伏大保持較高的檢測概率。
分諧波混頻器SPH是在鰭線或微帶線電路由兩個反向並接肖特基二極體，相互保護在過 高反壓時不被燒毀，回波載頻信號與本振信號相差甚遠，隔離大於30dB，電路簡單，無須耦 合電橋和直流電源，本振信號產生非線性諧波倍頻，與調相載頻同取一半或四分之一頻率， 少量毫米波高端器件可獲得高端載頻fo。
時分隨機碼調相雷達發揚隨機信號是隨機變量時間過程的本質，相鄰車道多輛汽車相對 方向行駛，發射信號相互照射掃掠必然進入對方接收系統，山於隨機碼無周期重複性，早己 發生變化，起不了對目標回波相關處理的幹擾作用，不影響對方雷達的正常運行，顯示出優 良的抗千擾環境電磁兼容性EMC，能適於車流密集的道路環境防撞提高行駛安全。'
雷達收/發電路集成一體，簡化電路連接，省略波導和同軸接頭，縮小體重，提高雷達自 身工程電磁兼容性和可靠性。
圖2雷達收/發脈衝時序圖，(a)是DSP按車道編碼脈衝分配序列控制波束循環掃描的一 個脈衝持續時間Ts， (b)是時分電路時鐘信號fcn波形，(c)是其單穩態觸發器定時脈衝t！及佔 空因於t2波形，時鐘信號f。與定時脈衝t!通過可編程計數器、解碼器時分編碼調相，其t! =t，時分脈衝高電平邏輯"H"前沿時T/fo、 T/R3接通倍頻與功放輸入/輸出發射信號，T/R' 關斷接收，後沿時進入低電平邏輯"L"， T/Ra、 T/Ra關斷髮射，T/R!接通接收。圖中、(d)、 (e)、 (f)、 (g)淺色波形為時分n路時分脈衝編碼調相，經倍頻功放輸出毫米波載頻發射，深 色波形為時分電路時序異步檢測的目標回波脈衝，(d)收/發脈衝吻合重疊，回波延時At- 0， 無回波產生，(e)雷達檢測目標回波脈衝延吋At〉0，產生回波，(f)延時為At〈max，回波脈 寬與發射脈寬相等，信號能量大，(g)延時A^max，為本雷達最大非模糊作用距離所對應的 時間。可見，不同距離目標產生不同延時At，距離越近回波脈寬越窄，信號功率越小，而近 區場輻射強，信號衰減不大時近距檢測可行，相對回波較弱接收不易飽和阻塞，改善動態範 圍提高檢測概率。異步收/發後沿檢測，回波不被發射脈衝遮檔，在發射佔空因子t2雷達最大作用距離內無盲區，發射信號不會洩漏到接收通道，從時間上完全隔離發射信號能量洩漏， 極大提高檢測弱小信號目標的能力，達到隨機碼連續波雷達、脈衝雷達不具備的優點。
本雷達多通道信號時間上分步進行，時分脈衝、工作周期遠快於目標運動速度，相對於 145km/h高速汽車不會產生突變，可視為同時檢測。
圖3頻率合成器，恆溫晶振12a信號一路經晶振分頻器12f與環路分頻器12k接鑑相器 12g，鑑相電壓經環路濾波器12h壓控VC012i鎖定相位，恆溫晶振12a信號另一路經倍頻放 大鏈12b、 i2c、 12d、 12e與VC012i輸出接入混頻器121，取和頻接入環路分頻器12k，使 VC012i頻率反饋頻率下移，減小環路分頻器12k分頻比，改善系統相噪特性。VC012i介質諧 振器反饋振蕩頻穩度較高、變容管調諧範圍較寬。由恆溫晶振為參考鎖相頻率合成，頻穩度 高，短穩優於10—"Vms量級，適於汽車強振動和溫差大的惡劣環境下工作，提供智能防撞雷 達精確的各基準信號。頻率合成器輸出ft接入時分隨機碼調相、倍頻、功放為雷達載頻fo， 同時ft經定向耦合器12j為分諧波混頻本振信號f"內在倍頻減低毫米波器件高頻率的要求。 環路分頻器12k可編程分頻器經接口 1/019接入MCL'程控，輸出fi為中頻相干檢波基準信號、
fci為時分電路時鐘信號、fc2為DSP時鐘信號、fc3為MCU時鐘信號、fc41、 fc42、 f C4I1為多元
隨機碼發生器採樣保持器採樣時鐘信號，可見，多個基準頻率和時鐘信號穩定性取決於恆溫 晶振頻穩度，使收/發載頻、中頻起始相位保持一致，時分脈衝、多元隨機碼採樣時間精確， 保證雷達高精度檢測。
圖4時分電路，計數器10a可編界:預置端經接口 1/019接入MCU，路況攝像和本車速信 息、衛星定位傳感器GPS本車所處當前位置相關數據在MOJ控制改變二進-十進計數生成時分 脈衝，高電平邏輯"H"控制收/發轉換開關T/R2、 T/fc接通發射，T/I^關斷接收，低電平邏 輯"L"開關反之。可編程計數器10a時鐘端、單穩態觸發器10b輸入端在時鐘信號f"的觸 發下，定時t！為發射脈寬，可編程計數器10a輸出在解碼器10c形成n路時分脈衝控制n組 隨機碼調相信號，經編碼開關10d輸出h、 P2、 Pn時分脈衝依次在調相器9射頻調相和多通 道信號提取電路7脈壓相關處理。在時序異歩選通門10e選取屮放6的Pi'、 P厶Pn'回波脈衝， 從時間上完全隔離發射能量洩漏到接收機，提高弱小目標信號檢測能力，增大雷達作用距離， 後沿檢測消除發射脈寬的遮擋避免盲距，可改善動態範圍，實現近距檢測防撞。時分電路時 間分割為n個信道，隨機信號碼頻與帶寬遞增分段關聯，碼元寬度獨立採樣產生遞減關聯， 目標距離山遠到近碼頻增高，碼元寬度線性地變窄，相對快速的同時檢測多個車道的多個路 障目標或單個目標在多個通道中檢測積累數據信息，目標距離越近分辨力越高，多譜勒頻移 越大，三維圖像細節分辨越清楚，極大提高防撞性能。與連續波隨機碼雷達相比，保持隨機 信號雷達高性能電磁兼容性EMC，全方位檢測可能發生碰撞的目標，分辨多目標顯著提高。 採用PFGA電路設計靈活、方便。
圖5多元隨機碼發生器，由一個寬帶噪聲源lla在極寬的頻率範圍內產牛均勻、平坦的 噪聲，其帶寬達數十個倍頻程。為此，抑制閃爍不可控噪聲非常重要，故在噪聲發生器件PN 結二極體其管芯設置P或N擴散限流環，使擊穿電壓比其高，限制擊穿範圍直接位於P區或 N區，消除結區邊緣不可控微等離子區擊穿，得到PN結均勻擊穿抑制不可控噪聲的產生。管芯襯底基片置熱沉，降低結溫產生穩定的噪聲頻譜。由於噪聲產生受溫度影響碼元正負極性 概率，串聯溫補二極體減少其影響。噪盧管、溫補管與偏置及匹配電路置於同軸腔，加恆流反 偏工作在雪崩擊穿區域，穩定的載流子雪崩倍增電流起伏生成隨機散彈噪聲，幅頻呈正態分 布。由微波寬帶放大器lib總體帶限放大，經匹配寬帶過渡傳輸線接入n組隨機碼發生器llc、 lld、 lln產生Pi、 P2、 Pn多元隨機二相碼元序列。n組隨機碼產生電路結構均同，取值互相 獨立。現以隨機碼產生器llc為例，SAW聲錶帶通濾波器llci選取中心頻率土ooo,帶寬Bo 帶限噪聲碼頻通過緩衝放大器11C2經電壓比較器11C3選擇正負極性，在時鐘信號fC4!控制採 樣保持器UC4採樣、保持輸出碼元，有源積分器11C5將輸出隨機碼反饋回電壓比較器11C3
為參考門限，使其正負電平概率、脈衝佔空比基本相等。
由於碼元寬度取決於時鐘採樣周期，測距分辨力愈高要求碼元脈衝愈窄，時鐘頻率相應 也就愈高。為此，引用高速、超高速電壓比較器均值比較，高速、超高速採樣保持器進行碼 頻遞增採樣、保持輸出多元隨機碼，經時分編排達到檢測距離越近分辨力越高提高防撞功能，
所以時鐘信號fc"、 fc"、 fc"相應地對分段碼頻控制採樣，產生遞減關聯的碼元寬度。
圖6時分隨機碼調相器，是一種冷高電子遷移率電晶體HEMT平衡推挽模式調製器，它由 2組HEMT對管、4個3dBLange定向耦合器及6個電阻構成兩路反射式調製器，調製電壓互補 控制，兩組調製器輸出為複數相加，矢量合成0、 n二進位BPSK調相信號，輸入/輸出埠 可互易。當1組對管柵極調製信號為正偏電壓時，管子導通呈短路，使其3dBLange定向耦合 器射頻RF電壓反射係數為負，當柵極調製信號為夾斷電壓時，管子溝道夾斷呈開路，射頻 RF電壓反射係數為正，反射波經3dBLange定向耦合器疊加輸出對應管子通、斷其相位差為0 至n變化，兩路反射式調製器相互抵消寄生參量引起振幅和相位的誤差，獲得優良的BPSK調 相性能。頻率合成器12輸出f、接入調相器9，時分電路10在時鐘信號fa觸發下n組隨機碼 Pi、 P2、 Pn時分編碼生成n路脈衝調相多個信道。偏壓經低通網絡阻止射頻，柵極電阻用來 限流。調相射頻由收/發轉換開關T/R2、 T/R3控制倍頻與功放8輸入/輸出發射載頻fo， n組 隨機碼接入多通道信號提取電路7脈壓相關處理回波信號。
圖7時分多通道信號提取電路，中放6回波信號n路脈衝在時分電路10時序異歩選通門 選取接入7a、 7b、 7n組I/Q相干檢波器、低通濾波器LF、模數轉換器A/D，這時，目標回波 信號處理從時域轉為頻域，雷達目標的全部信息蘊含於中頻復調製信號之中，因此，在冋波 信號數卞化處理之前，將其中頻去掉，即回波信號進行零中頻的同相/正交相干檢波，輸出零 中頻基帶信號。圖中I/Q相干檢波器分I支路和Q支路兩個乘法器，頻率合成器的輸出f i信 號接入I支路，移相^ /2接入Q支路為相參的本振信號，雷達中頻回波信號經同相/正交兩路 相干檢波，進行多通道信號提取。這復調製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，它們分別經過LF、 A/D,在橫向濾波器RIF進行脈壓相關處理，對回波 中頻信號Pi'、 P2'、 Pn'脈壓，其脈壓係數由發射調相隨機碼經延遲線Z一'相關匹配，獲取尖銳 的圖釘函數高信噪比目標信息，經回波數據緩衝器FIF013送入數位訊號處理器DSP14。
回波數據緩衝器FIF013將時分多通道目標檢測數據先進先出存儲和讀取，使DSP14運算 速度大為提高。雙口存儲器RAM可使DSP與MCU雙方握手操作交換數據，每個數據在雙口 RAM
14中按字節由低到高佔用，雙口存儲器KAM提供仲裁信號避免數據處理發生競爭。
目標回波I/Q正交相干檢波和脈壓相關處理復調製信號被分解成實部和虛部，.信號幅度 和相位兩個信息都保存下來，此信號送到回波數據存儲器RAM暫存，數位訊號處理器DSP片 內分組時分復用進行數據重排、動目標顯示MTI、快速傅立葉變換FFT，距離旁瓣抑制、恆虛 警處理CFAR。 FFT等效於大量的距離門和都卜勒濾波器組，對目標相對運動差拍的距離和速 度頻譜分析及距離旁瓣抑制。完成FFT運算，恆虛警電路CFAR加以處理，根據剩餘雜波的強 度自動調節檢測門限，使虛警概率保持在允許值內，超過門限的信號作出相關信息處理，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據送到圖像顯示器，DSP14 識別與本車最近距離的目標，前方無車由司機設速行駛，出現車輛時雷達測其距離和相對速 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，啟用自適應控制系 統智能防撞雷達，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MCU指令避障器自動避障或啟動減速器、剎車器智能控制。如發生迎面相 撞的險情，其時間是兩車速度之和，安全距離急劇縮短，要求駕駛素質、經驗更禽，相應地 智能防撞雷達自適應控制系統反映速度為ms級甚至ii s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。動目標顯示MTI脈衝對消濾波識別靜lh車輛或其它固定物，繞 道而過，其控制程序健盤預置。MCU智能控制是根據雷達測得相關數據，參考路況傳感、本 車速度，衛星定位傳感器GPS本車所處當前位置數據作出其抉擇數據處理控制執行機構，起 到能見度差行駛司機不易看清楚避障功能，極大提高行駛安全。
DSP14片內分組時分復用進行流水處理、輸出。運算浮點較大或通道n個數較多時可以 相應採用多片DSP串/並工作。
圖8光柵掃描圖像顯示器，坐標變換22a是將DSP14控制天線多波束轉換的周期時序信 號變換為二進位的數字量圖像X、 Y數據，並為圖像存儲器RAM22b提供圖像信息的地址，它 是採用高速乘法器矢量產生的方法實現坐標轉換。圖像存儲器22b實質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，適應多個路障目標複雜信息圖形的 顯示，顯示控制器22e具有顯示定時、顯示控制信號產生和光柵掃描、編址功能，標尺22f、 字符22g及圖形顏色產生器22h為圖像顯示提供刻度定位和文字說明的標誌及色彩，輝亮電 路22i和圖像X-Y-Z偏轉系統22j是CRT必備的電路和部件，光柵掃描產生後形成水平X、 垂直Y掃描及其輝亮Z信號，加至CRT的偏轉控制，通過地址選擇控制器22c，掃描數據為 圖像RAM的讀出地址，將圖像信息同步讀出。
光柵掃描圖像顯示清晰可辨，動態目標反映速度極快，多通道雷達回波信號經數位訊號 處理器DSP14多重運算經紐控制器MCU控制，其回波信息數據存儲在圖像存儲器RAM之屮， 然後在光柵掃描產生電路的同歩下讀出圖像數據，數模轉換器D/A和輝亮電路將其數據加至 CRT的調輝電極上，動態顯示多輛汽車、行人的方位和距離、相對變化速度的三維全景圖像。
本實施例頻率合成器VCO輸出fN頻率19. 125GHz調相，4倍頻、功放76. 500GHz為發射 載頻f。，輸出峰值功率Pt 210mw，分諧波混頻本振內在4倍頻接收目標回波，在車體前、後 方向設置左、中、右2個線陣6波束收/發兩用準光集成介質透鏡天線陣列，天線水平方位角
152° ，垂直方位角3. 1° ，增益32.6dB，汽車行駛在高速公路時參考路況攝像和本車速傳感信 號及GPS相關數據MCU計算控制DSP按路面車道量轉換波束循環掃描，警戒識別主車道危險 目標，預警左車道潛在危險目標和右車道可能威脅目標，確保波束快速掃掠路面前後方向探 測路障目標，掃描速率為5. 12u s/Hz，時分n最大12，由12組寬帶噪聲碼頻產生多元隨機 碼時分編碼調相、脈壓相關處理多目標信號，碼頻與帶寬遞增分段關聯，碼元寬度獨立產生、 時分編碼，目標距離由遠至近碼頻增高、碼元寬度線性變窄，相對快速的同時檢測車道多個 路障目標或單個目標在多個通道中檢測積累數據，目標距離越近分辨力越高，多譜勒頻移越 大，三維圖像細節分辨越清楚，DSP抑制虛警識別與本車最近距離的目標，偏離安全距離聲 光報警，逼近危險距離MCU指令避障器自動避障或啟動減速、剎車智能控制，極大提高防撞 性能。單穩態觸發器定時t 5. lns，佔空因子t2 66ns，其t!與發射脈寬T相等，中頻帶寬 Bn 1.26GHz，噪聲係數Fn 6. 9dB，系統損耗Ls和大氣傳播損耗Latm 4. 8dB，信噪比(S。/N。) iminl3.7dB，路障目標為大巴、卡車雷達最大檢測距離Rmaxl55m，中巴、轎車125m，摩託車、 電動車、自行車65m，行人50m，最小檢測路障目標距離Rminlm左右，最近目標識別時間< 120p s，角度分辨力《1。，距離分辨力《lm，速度分辨力<1. 4km/h，自動剎車機電延時〈10ms， 本車時速145km/h在平坦道路能緊急制動。
權利要求1、毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，設有環形器、中放、回波數據緩衝器FIFO、數位訊號處理器DSP、微控制器MCU、雙口存儲器RAM、接口I/O、前後路況攝像探頭、本車速傳感器、衛星定位傳感器GPS、聲光報警器、避障器、減速器、剎車器、鍵盤，其特徵在於還設有收/發兩用準光集成介質透鏡陣列天線、波束轉換開關、收/發轉換開關T/R1、T/R2、T/R3、頻率合成器、時分電路、多元隨機碼發生器、調相器、倍頻與功放、低噪聲高放、分諧波混頻器、多通道信號提取電路、光柵掃描圖像顯示器CRT，收/發兩用準光集成介質透鏡天線陣列按路面最多車道量在車體前後設置線陣，頻率合成器輸出fc2接入DSP為時鐘信號，fc3接入微控制器MCU為時鐘信號，DSP按車道編碼脈衝分配序列接入波束轉換開關、CRT，頻率合成器輸出fc1接入時分電路為時鐘信號，時分電路計數預置端經接口I/O接入MCU，前後路況攝像探頭、本車速傳感器、衛星定位傳感器GPS信號經接口I/O接入MCU控制時分電路生成n路時分脈衝，高電平邏輯「H」接入收/發轉換開關T/R2、T/R3，低電平邏輯「L」接入T/R1，頻率合成器輸出fN信號接入調相器為載頻的一半或四分之一頻率，頻率合成器輸出fc41、fc42、fc4n信號接入多元隨機碼發生器為採樣保持器時鐘信號，多元隨機碼發生器生成n組取值互相獨立碼頻與帶寬，經時分編碼為碼頻遞增、碼元寬度遞減分段關聯排列n路時分隨機碼脈衝接入調相器、多通道信號提取電路脈壓相關器延遲線，調相器調相射頻經T/R2、倍頻與功放二或四倍頻、功放為雷達載頻f0接至T/R3、環形器、波束轉換開關、準光集成介質透鏡陣列天線發射，頻率合成器輸出fN接入分諧波混頻器為本振信號fL、fi接入多通道信號提取電路為中頻相干基準頻率，回波RF經準光集成介質透鏡陣列天線、波束轉換開關、T/R1、環形器、低噪聲高放、分諧波混頻器、中放，n路時分脈衝在時分電路時序異步選通門選取n組按發射編碼的多元隨機碼，經多通道信號提取電路脈壓相關處理，暫存回波數據緩衝器FIFO傳入DSP數據總線，DSP與MCU數據總線、地址線、控制線經雙口存儲器RAM匯接並提供仲裁信號，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軟體設計片內分組時分復用數據重排、動目標顯示MTI、快速傅立葉變換FFT、距離旁瓣抑制、恆虛警處理CFAR，MCU系統軟體編程包括主程序和數據採集、數據處理、對象控制子程序，中放自動增益控制AGC電壓經濾波、放大接入低噪聲高放、中放AGC控制端，波束轉換開關、環形器、收/發轉換開關T/R1、T/R2、T/R3、頻率合成器、時分電路、調相器、倍頻與功放、低噪聲高放、分諧波混頻器、中放雷達收/發電路集成一體，屏蔽。
2、 根據權利要求1所述的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，其特徵在於頻 率合成器由恆溫晶振、晶振分頻器、倍頻放大鏈、混頻器、壓控振蕩器VCO、鑑相器、環路 濾波器、環路分頻器組成，VCO由砷化鎵高電子遷移率GaAsHEMT器件、介質諧振器反饋振蕩、 變容管壓控調諧，環路分頻器由前置分頻器和可編程分頻器組合，恆溫晶振輸出 一路經倍頻 放大鏈與VCO輸出接混頻器，通過環路分頻器接入鑑相器，另一路經品振分頻器接入鑑相器， 鑑相電壓經環路濾波器壓控VCO構成鎖相頻率合成，VCO輸出ft接入調相器，調相信號經倍頻 與功放二或四倍頻為雷達載頻fo，同時f、經定向耦合器接入分諧波混頻內在二或四倍頻為本振信號fL,可編程分頻預置端經接口 1/0接入微控制器MCU，可編程分頻輸出fi為中頻相干 檢波基準頻率、fd為時電路分時鐘信號、fc2為數位訊號處理器DSP時鐘信號、fc3為MCU時 鍾信號、fc"、 fc42、 fc4n為多元隨機碼發生器採樣保持器時鐘信號。
3、 根據權利要求1所述的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，其特徵在於收 /發兩用準光集成介質透鏡天線陣列，由介質基片微帶雙偶極振子集成天線、介質透鏡、陣列 基座、防護罩構成，介質透鏡是一端面為半球體，另一端面為圓柱體截面，介質基片微帶雙 偶極振子集成天線緊密放置在介質透鏡的圓柱截面為饋源，介質透鏡半球端面為天線輻射面， 天線陣列按路面最多車道數量設置收/發兩用線陣，在車體前後方向一車道設至少一透鏡天 線，陣元水平直線排列安置在陣列基座上，外置防護罩，數位訊號處理器DSP按車道編碼脈 衝序列接入天線波束轉換開關、光柵掃描圖像顯示器CRT坐標變換器。
4、 根據權利要求1所述的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，其特徵在于波 束轉換開關是在透鏡天線天饋波導集成PIN 二極體或高電子遷移率電晶體HEMT管芯串、並、 串聯接為單刀單擲開關SPST，多個波束轉換開關由其組合控制成單刀多擲開關，偏壓經低通 網絡接入數位訊號處理器DSP編碼脈衝分配序列，收/發轉換開關T/R" T/R2、 T/fo設在環形 器收、發分支處、倍頻與功放輸入端，PIN或HEMT管芯串、並、串聯為單刀單擲開關SPST， 其中T/R2、 T/R3是雙連同步開關，控制偏壓經低通網絡由時分脈衝高電平邏輯"H"接入T/fc、 T/R3，低電平邏輯"L"接入T/Ru
5、 根據權利要求1所述的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，其特徵在於多 元隨機碼發生器由寬帶噪聲源、微波寬帶放大器、n組SAW聲錶帶通濾波器、緩衝放大器、 電壓比較器、高速電壓比較器、超高速電壓比較器、採樣保持器、高速採樣保持器、超高速 採樣保持器、有源積分器組成，寬帶噪聲源由PN結二極體，在其管芯設一 P或N擴散限流環， 管芯襯底基片置熱沉，串聯溫補二極體，置於同軸腔加恆流反偏PN結二極體為雪崩擊穿區域， 微波寬帶放大器通過匹配寬帶漸變過渡傳輸線接入n組SAW聲錶帶通濾波器選取互相獨立碼 頻與帶寬噪聲譜，分別經緩衝放大器接入電壓比較器至採樣保持器、高速電壓比較器至高速 採樣保持器、超高速電壓比較器至超高速採樣保持器，頻率合成器輸出fc"、 fc仏f(Mn接入 相應採樣時間的採樣保持器、高速採樣保持器、超高速採樣保持器為時鐘信號，在採樣保持 器或高速採樣保持器或超高速採樣保持器輸出隨機二相碼元，經有源積分器反饋回電壓比較 器或高速電壓比較器或超高速電壓比較器為參考門限，n組隨機二相碼接入時分電路編碼為 碼頻遞增、碼元寬度遞減分段關聯排列n路時分隨機碼脈衝信號接入調相器、多通道信號提 取電路脈壓相關器延遲線。
6、 根據權利要求1所述的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，其特徵在於調 相器由襯底未摻雜砷化鎵GaAs與未摻雜鋁基砷化鎵AlGaAs形成交界面的基片上，集成2組 高電子遷移率電晶體服MT器件對管、4個3dBLange定向耦合器、4個柵極電阻、2個負載電 阻構成兩路反射式調製器，2組HEMT對管柵極分別串一電阻接入調製信號，源極接地，由2 個3dBLange定向耦合器分別接在2組HEMT器件對管漏極，交叉耦合到其餘2個3dBLange定 向耦合器，2個負載電阻端接射頻RF輸入或調相BPSK輸出，頻率合成器VCO輸出&雷達載頻一半或四分之一頻率接調相器輸入口， n組隨機碼Pi、 P2、 Pn時分電路編碼n路脈衝經低 通濾波網絡接入兩路調製器HEMT對管柵極，互補控制生成n路時分0、 k 二進位BPSK調相 信號，倍頻與功放由磷化銦砷化鎵高電子遷移率InPGaAsHEMT器件構成，倍頻柵極串聯入/4 阻抗變換微帶線，源極阻容接地，漏極微帶線抑制基波和三次諧波，調諧在二次或四次諧頻 為雷達載頻fo，功放柵極接微帶線阻抗變換網絡和C類偏置，源極接地，漏極微帶線調諧在 fo，並與天線阻抗匹配，倍頻與功放漏極分別經低通網絡饋入直流電源。
7、 根據權利要求1所述的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，其特徵在於低 噪聲高放由一個磷化銦砷化鎵高電子遷移率雙柵InPGaAsHEMT器件、微帶線匹配網絡構成， 第一柵極連接回波載頻微帶線、共面線匹配網絡，第二柵極自動增益控制AGC端，接入中放 AGC檢出信號，源極阻容接地，漏極輸出經匹配網絡連接分諧波混頻器SHP，頻率合成器輸出 fN經定向耦合器接入SHP為內在二或四倍頻本振信號fL，混頻器由兩個肖特基二極體反向並 接在本振fL微帶線匹配網絡與回波載頻微帶線匹配網絡之間，中頻信號IF在本振fl匹配網 絡一側經帶通濾波網絡取出。
8、 根據權利要求1所述的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，其特徵在於多 通道信號提取電路由n組I/Q相干檢波器、低通濾波器LF、模數轉換器A/D組成，中放輸出 在時分電路解碼器n路異步時序選通門選取P人P2'、 Pn'組回波信號接入對應的I/Q相干檢波 器，其檢波器分同相I支路、正交Q支路兩個乘法器，頻率合成器輸出fi為中頻相干基準信 號，接入I支路，移相::/2接入Q支路，兩路分解信號分別經LF、 A/D接入脈壓相關處理器， 其脈壓相關處理器由現場可編程門陣列FPGA構成帶抽頭可變延遲線Z—'橫向濾波器FIR， n路 時分編碼脈衝接入調相器、脈壓相關處理器抽頭可變延遲線Z—'，橫向濾波器FIR輸入的一端 連接多通道信號提取電路A/D，另一端與可變延遲線Z—'各抽頭相接，橫向濾波器FIR輸出經 回波數據緩衝器FIFO接入數位訊號處理器DSP數據總線。
9、 根據權利要求l所述的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，其特徵在於時 分電路由現場可編程門陣列FPGA組建可編程計數器、解碼器、單穩態觸發器、編碼開關、時 序異歩選通門組成，計數器Cp、單穩態觸發器定時輸入端接入頻率合成器輸出fcn時鐘信號， 計數器可編程預置經接口 I/O接入微控制器MCU，路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛星定 位傳感器GPS信號經接口 I/O接入MCU控制時分電路生成n路時分脈衝，高電平邏輯"H"接 入收/發轉換開關T/R2、 T/R3，低電平邏輯"L"接入T/R]，多元隨機碼發生器獨立選取碼頻 與碼元寬度PK P2、 Pn組隨機碼調製信號分別接入編碼開關，計數器數據端、單穩態觸發器 輸出接解碼器對應控制端，解碼器各輸出端與編碼開關對號相接構成n組隨機碼信號碼頻遞 增、碼元寬度遞減分段關聯排列n路時分脈衝接入調相器、多通道信號提取電路脈壓相關器 延遲線，調相信號經T/R2、倍頻與功放、T/R3、環形器、波束轉換開關、準光集成介質透鏡 陣列天線發射，回波RF經準光集成介質透鏡陣列天線、波束轉換開關，環形器、T/Ri、低噪 聲高放、分諧波混頻器、中放，在時分電路n路時序異步選通門選取發射時分編碼P「、 P2'、 Pn'的n組復調製信號接入多通道信號提取電路I/Q相干檢波器、模數轉換器A/D、脈壓相關處理器經回波數據緩衝器FIFO接入數位訊號處理器DSP數據總線，DSP與MCU數據總線、地 址線、控制線由雙口存儲器RAM匯接，並提供仲裁信號。
10、根據權利要求1所述的毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達，其特徵在於 光柵掃描圖像顯示器CRT是由坐標變換器、圖像存儲器RAM、地址選擇I/0控制器、數模轉 換器D/A、標尺產生器、字符產生器、圖形顏色產生器、顯示控制器、輝亮電路、顯像管X-Y-Z 偏轉系統組成，數位訊號處理器DSP按車道編碼脈衝分配序列接入坐標變換器、波束轉換開 關，多通道回波信號經DSP譜分析數據由微控制器MCU接口 1/0送至顯示控制器，顯示控制 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、數模轉換器D/A、標尺、字 符產生器、顯像管X-Y-Z偏轉系統，其中坐標變換器、數模轉換器D/A、標尺、字符及圖形 顏色產生器分別還接入輝亮電路控制顯像管調輝電極。
專利摘要本實用新型涉及無線電定位技術領域，是一種毫米波時分隨機碼調相多通道汽車防撞雷達。設時分時序異步控制收/發信號，收/發兩用準光集成介質透鏡天線陣列，DSP按車道掃描波束警戒路面可能發生碰撞的目標，路況攝像、本車速傳感、衛星定位GPS數據MCU控制時分n路通道隨機碼毫米波調相，經上變頻、R/T3、倍頻與功放、R/T2、環形器、波束開關、天線陣列發射，回波經天線陣列、波束開關、環形器、R/T1、低噪聲高放、分諧波混頻、中放、提取多通道信號DSP與MCU處理控制，相鄰車道多輛汽車行駛互不幹擾共存運行，具有高性能環境電磁兼容EMC，遇多個路障目標DSP抑制虛警確定方位、距離和速度，CRT顯示三維全景圖像，目標距離越近分辨力越高，識別與本車最近距離的目標，小於安全距離聲光報警，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數據作出抉擇，顯著提高汽車行駛安全。
文檔編號G01S13/93GK201259548SQ200820163088
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月28日 優先權日2008年8月28日
發明者阮樹成 申請人:阮樹成