專利名稱：毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線電波發(fā)射和接收探測目標方^:、距離和速度的技術領域，具體是一 種毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達。
背景技術：
目前，汽車及其它機動車大量增多，道路擁擠超負荷，車禍頻繁發(fā)生，造成大量的生命 傷亡和重大的財產損失，成為全世界嚴重的社會問題。美、歐、Fl本等國投入大量人力和物 力研制先進防撞雷達，并納入國家發(fā)展規(guī)劃。由于汽車防撞雷達工作環(huán)境和條件是十分苛刻 的，快速行駛中的車輛避撞時間極短，不足一秒鐘，技術要求很高，有不少難題需解決。分
析現(xiàn)有技術FM- CW調頻連續(xù)波雷達窄天線波束可以減少干擾和虛警，而實際路況車道不全是 直道，車輛在車道內行駛偏左偏右是常見的，過窄的天線波束雷達信號照射不能完全覆蓋可 能發(fā)生碰撞的潛在目標，針狀天線波束很難全面檢測防撞，存在著危險。所以，汽車防撞雷 達應給司機提供前方足夠的視域，天線水平方位角適當取較大足必要的。然而，同一區(qū)域相 鄰車道汽車周期信號調制l^連續(xù)波FFCW防撞雷達，車輛相對方向行駛，雷達接收機會受到 對方雷達發(fā)射信號的照射，信號進入對方汽車雷達防撞預警系統(tǒng)會產生干擾，雷達失去正確 檢測目標處理回波能力，即使只是輕微的干擾，也會不同程度產生目標距離或相對速度信息 的丟失，并且直射波能量要比回波信號強得多，嚴重時產生阻塞接收信號，引發(fā)防撞功能喪 失，降低防撞雷達可靠性。由于汽車行駛流動距離范圍很大，產生干擾概率極高，，同一區(qū)域 相鄰車道各車輛雷達的環(huán)境電磁兼容EMC問題十分突出。因此，為實現(xiàn)普遍采用雷達防撞保 障行駛安全的目標，首先解決抗干擾能力的問題。此外，連續(xù)波汽車防撞雷達天線發(fā)射能量 泄漏阻塞，影響接收弱小目標回波信號，脈沖體制雷達發(fā)射脈寬遮擋接收回波，存在盲距等 問題均需解決。總體來說現(xiàn)有防撞雷達缺少用傳感器信號構成閉環(huán)控制的功能，缺少道路環(huán) 境天線自適應控制、車輛自動避障、減速、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。 發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供在同一區(qū)域相鄰車道車流密集行駛的環(huán)境中互不干擾、共存運 行的毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達。
本實用新型的技術方案設有發(fā)隔離器、收隔離器、中放、回波數(shù)據存儲器RAM、數(shù)字 信號處理器13SP、雙口存儲器RAM、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、測速引導傳感器、聲光報警器、圖像顯示器、避障器、'減速器、 剎車器、鍵盤，還設有寬波束發(fā)射天線、窄波束接收天線陣列、波束轉換開關、頻率合成器、 收/發(fā)轉換開關T/Ri、 T/fc、 T/R3、寬帶噪聲發(fā)生器、隨機碼發(fā)生器A、調相器、倍頻與功放、 隨機碼發(fā)生器B、調幅器、低噪聲高放、分諧波混頻器、隨機序列異步選通門、數(shù)字中頻止:交檢波器、數(shù)字脈壓相關器，頻率合成器可編程分頻器預置端、數(shù)控振蕩器數(shù)控端、數(shù)字脈 壓相關器可變延遲線數(shù)控端分別經接口 I/O與MCU相接，頻率合成器輸出fc3接入DSP為時鐘 信號，DSP按車道量編碼脈沖分配序列接入波束轉換開關、圖像顯示器CRT，寬帶噪聲發(fā)生器 噪聲譜接入隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B，頻率合成器輸出f"接入隨機碼發(fā)生器A為采 樣時鐘信號，fc2接入隨機碼發(fā)生器B為采樣時鐘信號，生成相互獨立的雙隨機碼，隨機碼發(fā) 生器A輸出接入調相器、數(shù)字脈壓相關器，隨機碼發(fā)生器B輸出隨機序列接入調幅器，隨機序 列高電平邏輯T接入T/R2、 T/R3,低電平邏輯"0"接入T/Rk隨機序列異步選通門，收/ 發(fā)轉換丌關T/R2、 T/R3分別接在倍頻與功放的輸入/輸出端，調幅器串接在倍頻與功放直流電 源端，T/R!接在收隔離器輸出至低噪聲高放輸入之間，隨機序列異步選通門接在中放輸出至 數(shù)字中頻正交檢波器輸入之間，頻率合成器輸出fN接入調相器為載頻一半或四分之一頻率， 調相射頻經倍頻與功放二或四倍頻、功率放大為雷達載頻f。接至T/fc、發(fā)隔離器饋入寬波束 發(fā)射天線照射路面探測前方路障目標，頻率合成器輸tI', fN接入分諧波混頻器為二或四內在倍 頻本振信號fL、頻率合成'器輸出fi接入數(shù)字中頻正交檢波器為相干基準信號，fw為數(shù)字中 頻正交檢波器模數(shù)轉換器A/D采樣時鐘信號，fa為數(shù)字中頻正交檢波器數(shù)字低通濾波器LPF 時鐘信號，fc9為數(shù)字中頻正交檢波器抽取器時鐘信號，目標回波經窄波束接收天線陣列、波 束轉換開關、收隔離器、T/R"低噪聲高放、分諧波混頻器、中放，在隨機序列異步選通門 選取再經數(shù)字中頻正交檢波器解調信號接入數(shù)字脈壓相關器，相關輸出數(shù)據暫存回波數(shù)據存 儲器RAM后接入DSP數(shù)據總線，DSP與MCU數(shù)據總線、地址總線、控制線經雙口存儲器RAM 匯接，并提供仲裁信號，MCU輸入/輸出經接口 1/0連接路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛(wèi) 星定位傳感器GPS、測速引導傳感器、聲光報警器、CRT、避障器、減速器、剎車器、鍵盤， DSP軟件設計片內分組時分復用數(shù)據重排、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)據采集、數(shù)據處理、對象控制子 程序，中放檢出自動增益控制電壓經濾波、放大接入低噪聲高放、中放的自動增益AGC控制 端，頻率合成器、寬帶噪聲發(fā)生器、隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B，波束轉換開關、收隔 離器、發(fā)隔離器、T/Rt、 T/R2、 T/fo、調相器、調幅器、倍頻與功放、低噪聲高放、分諧波混 頻器、中放集成一體、屏蔽；
其中，頻率合成器由恒溫品振、晶振分頻器、高次倍頻放大鏈、混頻器、帶通濾波器、 放大器、壓控振蕩器VCO、鑒相器、環(huán)路濾波器、環(huán)路分頻器、注入諧波分頻器、數(shù)控振蕩 器NCO組成，VCO由砷化鎵高電子遷移率晶體管GaAsHEMT器件、介質諧振器反饋S蕩、變容 管壓控調諧，環(huán)路分頻器由前置分頻器和可編程分頻器組合，恒溫晶振輸出第一路信號經高 次倍頻放大鏈與VCO輸出接入混頻器，混頻后經帶通濾波器、放大器，再經環(huán)路分頻器接入 鑒相器，第二路信號經晶振分頻器接入鑒相器，鑒相輸出經環(huán)路濾波器壓控VCO鎖相頻率合
成，VCO輸出fN為雷達調相器載頻一半或四分之一頻率，fN經定向耦合器得到分諧波混頻器
二或四內在倍頻木振fi.，可編程分頻器輸出fci為隨機碼發(fā)生器A采樣時鐘信號、i'C2為隨機 碼發(fā)生器B采樣時鐘信號，fc3為DSP時鐘信號、fc4為MCU時鐘信號、fcs為數(shù)字脈壓相關器 時鐘信號、fce為回波數(shù)據存儲器RAM時鐘信號，fc 為數(shù)字中頻正交檢波器模數(shù)轉換器A/D采樣時鐘信號、fc8為數(shù)字低通濾波器LPF時鐘信號，fc9為抽取器時鐘信號，第三路接注入 諧波分頻器至DDS相位步進寄存器、N位相位累加器、ROM正弦查找表存儲器形成的數(shù)控振蕩
器NC0，輸出fic。s"。tn、 fi-si!^。tn為數(shù)字中頻正交檢波器相干基準信號，可編程分頻器預置
端、數(shù)控振蕩器NCO數(shù)控端分別經接口 I/O接入MCU;
寬波束發(fā)射天線、窄波束接收天線陣列均為準光集成介質透鏡天線，由介質基片雙偶極 子集成天線、介質透鏡、物鏡、陣列基座、防護罩構成，介質基片雙偶極子集成天線放置在 介質透鏡的背面為饋源，介質透鏡由半球和半徑與半球相同的圓柱體相接而成擴展的超半球， 擴展部分的長度可改變，發(fā)射天線設置為單個介質透鏡，寬波束照射整個路面，接收天線設 成按路面車道數(shù)量窄波束介質透鏡天線陣列，數(shù)字信號處理器DSP按車道數(shù)量編碼脈沖分配 序列接入波束轉換開關、圖像顯示器CRT坐標變換器，介質透鏡固定在陣列基座上，物鏡焦 點對準介質透鏡屮心軸線，外置防護罩； -
波束轉換丌關是在接收天饋集成PIN二極管或砷化鎵場效應管GaAsFET串、并、串連接 的單刀單擲丌關SPST，控制天線陣列由多個SPST組合成單刀多擲開關，控制偏壓由數(shù)字信 號處理器DSP編碼脈沖分配序列經低通網絡接入，收/發(fā)轉換開關T/Rh T/R2、 T/Ra由PIN二 極管或砷化鎵場效應管GaAsFET組成串、并，串陣列式單刀單擲SPST丌關，T/R'摶在收隔離 器輸出至低噪聲高放輸入之間，T/fc、 T/R3分別接在倍頻與功放的輸入/輸出端，控制偏壓由 隨機碼發(fā)生器B輸出脈沖高電平邏輯"1"經低通網絡接入T/fo、 T/R,';，低電平邏輯"0"經 低通網絡接入T/Ru
隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B由同一個寬帶噪聲源、微波寬帶放大器輸出，隨機碼 發(fā)生器A由SAW聲表帶通濾波器、高速或超高速電壓比較器、高速或超高速采樣保持器、有 源積分器、高速雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，隨機碼發(fā)生器B由SAW聲表帶通濾波器、電壓比較器、 采樣保持器、有源積分器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，寬帶噪聲源由PN結一極管芯片上設一P或N 擴散限流環(huán)，串聯(lián)溫補二極管，恒流反向偏置為雪崩狀態(tài)，置于同軸腔或波導腔經微波寬帶 放大器及寬帶匹配過渡網絡輸出接入隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B，頻率合成器輸出fC1 接入隨機碼發(fā)牛器A為采#時鐘信號，fc2接入隨機碼發(fā)生器B為采樣時鐘信號，隨機碼發(fā)生 器A由SAW聲表帶通濾波器、高速或超高速電壓比較器至高速或超高速采樣保持器，經有源 積分器反饋接回高速電壓比較器為比較門限，再經高速雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、低通網絡接入調相器、 數(shù)字脈壓相關器可變延遲線，隨機碼發(fā)生器B由SAW聲表帶通濾波器、電壓比較器至采樣保 持器，經有源積分器反饋接回電壓比較器為比較門限，再經雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、.低通網絡接入調 幅器，其卨電平邏輯"1"接入收/發(fā)轉換開關T/R2、 T,/R3，低電平邏輯"0"接入收/發(fā)轉換 開關T/R!、隨機序列異步選通門；
調相器由襯底未滲雜砷化鎵GaAs與未摻雜鋁基砷化鎵AlGaAs形成交界面的基片h,集 成兩組高電子遷移率晶體管HEMT器件對管、四個3dBLange定向耦合器及六個電阻構成兩路 反射式電橋調制器，兩組HEMT對管柵極分別串一電阻接入調制信號，源極接地，兩個3dBLange 定向耦合器分別接在兩組HEMT器件對管漏極，交叉耦合到其余兩個3dBLange定向耦合器， 匹配負載電阻，調相器輸入/輸出端口可互易，頻率合成器VCO輸,屮，ft為雷達載頻一半或四
8分之一頻率接調相器，隨機碼發(fā)生器A輸出經低通網絡接入兩路調制器HEMT對管柵極互補控 制，生成O、 n二進制BPSK調相信號；
倍頻與功放倍頻級由磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率InPGaAsHEMT晶體管柵攙接入/4 阻抗變換微帶線及偏置電路，源極并聯(lián)在接地阻容，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，功放級由InPGaAsHEMT器件柵極接入微帶阻抗變換和C類 偏置，源極接地，漏極微帶線調諧在fo，并與天線阻抗匹配，倍頻與功放直流電源端經低通 網絡串接調幅器；
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、微帶網 絡構成，第一柵極接天線回波載頻匹配網絡，第二柵極為AGC自動增益控制端，接中放AGC 檢出電壓，源極阻容接地，漏極輸出匹配網絡接入分諧波混頻器SHP，兩個肖特基二極管反
向并接在本振信號fL匹配網絡與回波載頻信號fQ匹配網絡之間，本振信號fL由頻率合成器
輸出fN經定向耦合器連接，中頻IF經帶通網絡在本振信號fL匹配網絡的一側取出；
數(shù)字中頻正交檢波器由模數(shù)轉換器A/D、同相I、正交Q兩路數(shù)字乘法器、數(shù)字低通濾波 器LPF、抽取器組成，頻率合成器輸出fc 為A/D采樣時鐘信號，fcs為LPF時鐘信號，fc9為 抽取器時鐘信號，中放帶通濾波器經隨機序列異歩選通門選取接入A/D，其輸出分別接I、 Q 支路兩路數(shù)字乘法器輸入的一端，頻率合成器數(shù)控振蕩器NCO輸出信號f丫，。s"。u,、 fi-smw。U 相應連接T、 Q支路兩路乘法器另一輸入端，I、 Q兩路數(shù)字乘法器輸出串聯(lián)數(shù)字低通濾波器 LPF、抽取器接入數(shù)字脈壓相關器，數(shù)字脈壓相關器由I、 Q支路移位寄存器、延遲線、相關 運算陣列、求和相加器組成，延遲線是由抽頭移位寄存器及開關電路組成可變延遲線，開關 電路數(shù)控端經接口 1/0接入微控制器MCU，頻率合成器輸出fc5接入延遲線移位寄存器、I、 Q 支路移位寄存器為時鐘信號，隨機碼發(fā)生器A輸出接入數(shù)字脈壓相關器可變延遲線產生延時
碼，數(shù)字中頻rn交檢波器由抽取器輸出信號在i、 Q支路移位寄存器循環(huán)移位，與可變延遲線
延時碼對應接入相關運算陣列至求和相加器，相關器輸出數(shù)據暫存回波數(shù)據存儲器RAM后接 入數(shù)字信號處理器DSP數(shù)據總線。
本實用新型技術方案巾一個寬帶噪聲源產生兩個相互獨立碼元的隨機碼發(fā)生器，隨機碼 發(fā)生器A調相測距/測速，隨機碼發(fā)生器B幅度鍵控調相載頻二次調制，隨機序列異步控制收 /發(fā)轉換開關，高電平邏輯"1"前沿時T/R2、 T/R3接通倍頻與功放發(fā)射，T/R!關斷接收，后 沿時進入低電平邏輯"0" T/R2、 T/R3關斷倍頻與功放，T/R!接通接收，隨機序列異步選通門 選取目標；調相/調幅雙重隨機編碼異步檢測，大大增強不斷變化的隨機性，同一區(qū)域相鄰車 道環(huán)境相對方向行駛，使用寬波束天線，發(fā)射信號相互照射掃掠，盡管干擾信號必然進入對 方接收通道，其隨機信號是隨機變量的時間過程，雙隨機碼不重復性極快的交叉變化，起不 了對目標回波相關處理干擾作用，因此互不干擾、共存運行，不影響對方雷達正常防撞功能， 不僅有很強的抗干擾環(huán)境電磁兼容性EMC，后沿檢測避免發(fā)射脈寬遮擋的盲區(qū)，抑制發(fā)射能 量泄漏提高接收靈敏度；準光集成介質透鏡天線陣列傳輸毫米波損耗小增益高，口徑小，成 本低，不影響汽車外觀和氣動性；反射式電橋調相器相互抵消寄生參量引起的相幅誤差，精 度高；數(shù)字中頻正交檢波器用一個A/D完成中頻相干采樣，數(shù)控振蕩器NCO輸出fi相干基準信號保證相位差90° ;頻率合成多個高穩(wěn)頻基準頻率和對鐘信號，保障雷達載頻收/發(fā)、脈 位同步，載頻取二分之一或四分之一頻率，其諧頻與分諧波混頻木振內在倍頻組合，少量器 件獲得毫米波高端載頻測距測速高分辨力；DSP抑制虛警識別與本車最近距離的目標，當前 方無車由司機設定速度行駛，出現(xiàn)車輛時雷達測其信號，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、 剎車器智能控制，并可識別靜止車輛繞道而過，MCU智能控制是根據雷達測得的相關數(shù)據， 參考路況和本車速及GPS傳感信息數(shù)據作出抉擇，如遇迎面相撞的險情，其吋間是兩車速度 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(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， 起到能見度差行駛司機不易看清楚的避障功能，極大提高防撞性能。

圖1本實用新型汽車防撞雷達技術方案原理圖 圖2雷達收/發(fā)信號時序圖 圖3頻率合成器 ' 圖4雙隨機二相碼發(fā)生器 圖5調相/調幅屯路 圖6回波信號提取電路 具體實施方法
參照圖l，本實用新型具體實施方法和實施例設有發(fā)隔離器ll、收隔離器4、中放7、
回波數(shù)據存儲器RAM19、數(shù)字信號處理器DSP20、雙口存儲器RAM21、微控制器MCU22、接門 1/033、路況攝像傳感器23、本車速傳感器24、衛(wèi)星定位傳感器GPS25、測速引導傳感器32、 聲光報警器26、圖像顯示器CRT30、避障器27、減速器28、剎車器29、鍵盤31，還設有寬 波束發(fā)射大線1、窄波束接收天線陣列2、波束轉換開關3、頻率合成器9、收/發(fā)轉換開關 T/R!、 T/R2、 T/fc、寬帶噪聲發(fā)生器16、隨機碼發(fā)生器A14、調相器17、倍頻與功放12、隨 機碼發(fā)生器B15、調幅器i3、低噪聲高放5、分諧波混頻器6、隨機序列異歩選通門8、數(shù)字 中頻正交檢波器IO、數(shù)字脈壓相關器18，頻率合成器9可編程分頻器預置端、數(shù)控振蕩器數(shù) 控端、數(shù)字脈壓相關器18可變延遲線數(shù)控端分別經接n 1/033與MCU22相接，頻率合成器9 輸出fc3接入DSP20為時鐘信號，DSP20按車道量編碼脈沖分配序列接入波束轉換開關3、 CRT30，寬帶噪聲發(fā)生器16噪聲譜接入隨機碼發(fā)生器A14、隨機碼發(fā)生器B15，頻率合成器9 輸出f"接入隨機碼發(fā)生器A14為采樣時鐘信號，fc2接入隨機碼發(fā)生器B15為采樣時鐘信號， 生成相互獨立的雙隨機碼，隨機碼發(fā)生器A14輸出接入調相器17、數(shù)字脈壓相關器18，隨機 碼發(fā)生器B15輸出隨機序列接入調幅器13,隨機序列高電平邏輯"1"接入T/R2、 T/R:i，低電平 邏輯"0"接入T/fo、隨機序列異步選通門8，收/發(fā)轉換丌關T/R2、 T/Ib分別接在倍頻與功 放12的輸入/'輸出端，調幅器13串接在倍頻與功放12直流電源端，T/Ri接在收隔離器4輸 出至低噪聲高放5輸入之伺，隨機序列異步選通門8接在中放7輸出至數(shù)字中頻」K交檢波器 10輸入之間，頻率合成器,9輸出ft接入調相器17為載頻一半或四分之一頻率，調相射頻經倍頻與功放12二或四倍頻、功放為雷達載頻fo接至T/R2、發(fā)隔離器ll饋入寬波束發(fā)射天線 1照射整個路面探測前方路障目標，頻率合成器9輸出ft接入分諧波混頻器6為二或四內在 倍頻本振信號fL、頻率合成器9輸出f i接入數(shù)字中頻正交檢波器10為相干基準信號，fc7為 數(shù)字中頻正交檢波器10模數(shù)轉換器A/D采樣時鐘信號，fc8為數(shù)字中頻正交檢波器10數(shù)字低 通濾波器LPF時鐘信號，fc9為數(shù)字屮頻正交檢波器10抽取器時鐘信號，H標回波經窄波束 接收天線陣列2、波束轉換開關3、收隔離器4、 T/R!、低噪聲高放5、分諧波混頻器6、中放 7，在隨機序列異步選通門8選取再經數(shù)字中頻正交檢波器10解調接入數(shù)字脈壓相關器18， 相關輸出數(shù)據存回波數(shù)據存儲器RAM19后接入DSP20數(shù)據總線，DSP20與MCU22數(shù)據總線、 地址總線、控制線經雙口存儲器RAM21匯接并提供仲裁信號，MCU22輸入/輸出經接口 1/033 連接路況攝像傳感器23、木車速傳感器24、衛(wèi)星定位傳感器GPS25、測速引導傳感器32、聲 光報警器26、 CRT30、避障器27、減速器28、剎車器29、鍵盤31， DSP20軟件設計片內分組 時分復用數(shù)據重排、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， MCU22系統(tǒng)軟件編程包括主程序和數(shù)據采集、數(shù)據處理、對象控制子程序，中放7檢出自動 增益控制電壓經濾波、放太接入低噪聲高放5、中放7自動增益控端，頻率合成器9、寬帶噪 聲發(fā)生器16、隨機碼發(fā)生器A14、隨機碼發(fā)生器B15、波束轉換開關3、收隔離器4、發(fā)隔離 器ll、 T/Ru T/R2、 T/R3、調相器17、調幅器13、倍頻與功放12、低噪聲,島放5、分諧波混 頻器6、中放7集成一體、屏蔽。
準光集成介質透鏡寬波束發(fā)射天線、窄波束接收天線陣列，均由介質基片集成為雙偶極 子天線元粘置在介質透鏡的背面為饋源，介質透鏡為擴展的半球透鏡，用它合成超半球或橢 球透鏡，超半球透鏡用來模擬集成天線的無窮厚介質基片，以消除表面波，改變擴展長度可 獲得準光輻射，物鏡焦點對準超半球介質透鏡的高斯束輻射進一步得到高辨力的方向性。發(fā) 射天線設置成寬波束單個透鏡天線照射前方整個路面，接收天線設成窄波束透鏡天線陣列， 按路面車道所對應的波束DSP電掃描轉換，在道醉直線行駛有良好的角度分辨力，道路彎曲 或斜坡較大行駛天線波束旁辨低，水平方向視野廣闊，方位角分辨力高，減輕輻射干擾，抗 振動和防塵能力強，基十:隹光透鏡天線傳輸毫米波損耗小增益高，機械特性堅固，成本低， 不影響汽車外觀和氣動性:
收/發(fā)轉換開關T/R" T/fc、 T/R:i為單刀單擲開關SPST，其中T/R2、 T/R'!力雙連同歩開關， 開關器件采用WN 二極管或砷化鎵場效應管GaAsFET，隨機碼發(fā)生器B輸出隨機序列邏輯"l" 前沿時正偏為導通狀態(tài)，接通倍頻與功放輸入/輸出，調幅器鍵控調相載頻，經發(fā)隔離器、寬 波束天線射向整個路面前方探測路障目標，同時T/%其PIN管或GaAsFET管處于反偏截止， 切斷回波輸入信號，關斷接收，當T/R!其PIN管或GaAsFET管在隨機序列后沿時進入邏輯 "0"正偏為導通狀態(tài)，接收回波信號，T/R2、 T/R3的PIN管或GaAsFET管處于反偏截止切斷 倍頻與功放輸入Z輸出信號。^管開關隔離度和頻帶較小，多管串、并、串結構并與收、發(fā)隔 離器組合得到所需性能。T/R2、 T/R3控制倍頻與功放輸入/輸出，并在倍頻與功放直流電源端 串接調幅器，得到深度的調幅鍵控和隔離度。'
倍頻與功放采用磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率晶體管InPGaAsHEMT，有較寬的工作頻帶和較高的功率增益，器件功耗熱耗小，倍頻級源極阻容接地自給偏壓，漏極微帶網絡抑 制基波和奇次諧波，功放級按C類偏置有較高的效率。取雷達載頻一半或四分之一頻率接入 調相器，二或四倍頻與功放為雷達載頻fc，與分諧波混頻本振內在倍頻組合，降低頻率合成器 輸出高端毫米波頻率的要求，少量器件達到雷達載頻收/發(fā)。
為了克服噪聲影響提fe雷達接收弱小目標信號，設雙柵磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移 率晶體管InPGaAsHEMT為低噪聲高放器件，具有毫米波高端頻率優(yōu)良的低噪聲和自動增益控 制AGC特性，能明顯改善強噪聲背景下檢測目標。鑒于汽車防撞雷達為近距離檢測，高放增 益15dB左右達到實用要求。針對目標回波信號強弱起伏很大，大信號輸入混頻易產生阻塞， 因而低噪聲高放自動增益控制是必要的。
分諧波混頻器是在微帶或鰭線反向并接兩個肖特基二極管，"背靠背"正向擊穿特性相互 保護在過高反向電壓時不被燒毀，回波載頻信號與本振信號頻率相差甚遠，隔離大于30dR，電 路簡單無須耦合電橋和直流電源，本振內在倍頻只須取載頻一半或四分之一頻率，與調相載 頻倍頻組合，減少毫米波高端器件。
中放自動增益控制有較大的動態(tài)范圍，與低噪聲高放AGC組合避免大卡車、大巴強目標 回波信號過載，并可防止強干擾引起的過載，兼顧小目標如摩托車、電動車、自行車及行人 的增益，保持不同目標截面反射起伏和強干擾出現(xiàn)仍有較高檢測概率。
圖2雷達收/發(fā)信號時序圖，(a )是數(shù)字信號處理器DSP按車道編碼脈沖分配序列控制波 束轉換開關的一個波形Ts， ( b)是隨機碼發(fā)生器R輸出隨機序列的波形，高電平邏輯"1"前 沿時T/fc、 T/fo接通發(fā)射，T/Ri關斷接收，后沿吋進入低電平邏輯"0"T/R2、 T/fo關斷發(fā)射， T/Ri接通接收。(c)是雷達發(fā)射調相/調幅隨機序列波形，圖中(d)、 (e)、 (f)、 (g)淺色波形 是發(fā)射隨機碼調相/調幅信號，深色波形為隨機序列異步接收到的目標回波，'(d)為收/發(fā)脈沖 重疊吻合，回波延時AtO，零距離目標無回波視為"盲區(qū)"。(e)、 (f)收/發(fā)脈沖延時AtX)， At<raax，不同目標距離不同的延時At，距離越近回波脈沖越窄，信號功率越小，但近區(qū)場 輻射較強，信噪比仍高，在衰減量不致于過大時近距目標可以檢測。(g)回波延時為最大，隨 機序列切換收/發(fā)信號沒有固定周期脈寬遮擋的盲區(qū)，回波延時超值不影響更遠距離目標的檢 測。雷達收/發(fā)異歩工作，從時間上完全隔離發(fā)射信號能量泄漏，極大提高雷達檢測弱信號目 標的能力。本實用新型釆用同一個寬帶噪聲源產生相互獨立的兩個隨機碼，雷達載頻雙重隨 機編碼調相/調幅汽車防撞雷達，在同一區(qū)域相鄰車道環(huán)境極低的碼元相關概率，車流密集行 駛互不干擾高性能電磁兼容性EMC，達到FM-CW雷達、DP雷達不具備的優(yōu)點。
圖3頻率合成器，由恒溫品振9a為基準源，輸出第一路信號由階躍管倍頻、放大器組成 高次倍頻鏈9b、 9c、 9d、 9e，與壓控振蕩器VC09i接入混頻器9n，混頻后經帶通濾波器、放 大器9m，再經由前置分頻器91、可編程分頻器9k組合的環(huán)路分頻器接入鑒相器9g;第二路 信號經晶振分頻器9f接入鑒相器9g，輸出經環(huán)路濾波器9h壓控VC09i鎖相頻率合成，VC09i 輸出fN毫米波雷達載頻fo的一半或四分之一頻率調相，經定向耦合器9j為分諧波混頻器6 本振tV激勵內在倍頻混頻，可編程分頻器9k輸出f"為隨機碼發(fā)生器A采樣時鐘信號、f。 為隨機碼發(fā)生器B采樣時鐘信號，fc3為DSP時鐘信號，fc4為MCU時鐘信號、fc5為數(shù)字脈壓相關器時鐘信號、fc6為回波數(shù)據RAM時鐘信號，fc7為數(shù)字中頻正交檢波器的A/D采樣時鐘 信號，fc8為數(shù)字中頻正交檢波器數(shù)字低通濾波器LPF時鐘信號，fc9為數(shù)字中頻正交檢波器 抽取器時鐘信號；第三路由注入諧波分頻器9o接至DDS數(shù)控振蕩器NC09p為肘鐘信號，相位 步進寄存器暫存頻率控制字的數(shù)據，N位相位累加器在時鐘作用下不斷地進行頻率控制字累 加，對頻率2n周期內相位采樣，正弦查表存儲器ROM存有一個周期的正弦波數(shù)據，查表地
址對應形成輸出fi余弦C。S"。tn、正弦-sin"。tn為數(shù)字中頻正交檢波器同相I支路、正交Q支
路基準信號，數(shù)控查表輸出fi相干基準信號相位差精確為9(T 。 VC09i鎖、相輸出與晶振倍頻 放大鏈混頻進行頻率反饋下移，減小環(huán)路前置分頻器91分頻比，改善相噪特性。采用恒溫晶 振9a信號鎖相頻率合成，頻穩(wěn)度優(yōu)于10—9/ms，能適于汽車強振動和溫差大的惡劣環(huán)境下工 作，提供智能防撞精確的各基準信號，確保收/發(fā)載頻起始相位同步，數(shù)字中頻正交檢波、A/D 采樣等相干關系。預置鍵盤設定可編程分頻器9k、數(shù)控振蕩器NC09p輸出信號。
圖4雙隨機二相碼發(fā)生器，寬帶噪聲源16在極寬的頻率范圍內生成均勻、平坦的噪聲， 帶寬達數(shù)個至數(shù)十個倍頻程，抑制閃爍不可控噪聲的產生至關重要，故在噪聲器件PN結二極 管其管芯設置P或N擴散限流環(huán)，使擊穿電壓比其高，限制擊穿范圍直接位于P區(qū)或N區(qū)， 消除結區(qū)邊緣不可控微等離子區(qū)擊穿，得到PN結均勻擊穿抑制不可控閃爍噪聲的產生。管芯 襯底基片置熱沉，降低結溫產生穩(wěn)定的噪聲譜。恒流源反偏在雪崩擊穿區(qū)域，穩(wěn)定的載流子 雪崩倍增電流起伏產生隨機散彈噪聲，幅頻呈正態(tài)分布。由于噪聲產生受溫度影響碼元正負極 性概率，串聯(lián)溫補二極管減少其影響。噪聲管和溫補管及偏置、微波寬帶放大器覽于同軸腔或 波導腔隔離外界電磁場的干擾帶限放大噪聲頻譜，匹配寬帶網絡過渡傳輸線分別接入隨機碼 產生器A14、隨機碼產生器B15。現(xiàn)以隨機碼產生器B15為例，SAW聲表帶通濾波器a選取合 適的碼頻與帶寬，SAW聲表帶通濾波器a可供選用的中心頻率范圍廣，帶逋濾波特性在頻域 上十分陡峭，插入損耗小，經電壓比較器b選擇噪聲正負極性，頻率合成器輸出采樣時鐘信 號fd、 fc2控制采樣保持器c進行周期采樣、保持，有源積分器d反饋回電壓比較器b為均 值門限比較，輸出保持正負電平概率、隨機序列占空比基本相等的隨機二相碼元，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器e輸出接外電路。隨機碼產生器A14用于調相器17雷達載頻發(fā)射和回波數(shù)字脈壓相關器 18處理目標距離/速度信息，達到測距高分辨力碼頻與帶寬取值相對較大，采樣時間取值快， 因此器件工作速度相應選高速或超高速。隨機碼產生器B15用于調幅器13幅度鍵控調相載頻， 隨機序列高電平邏輯"l"前沿時收/發(fā)轉換開關T/R2、 T/R3接通倍頻與功放輸入/輸出發(fā)射信 號，T/m關斷接收；后沿時進入低電平邏輯"0"T/R2、 T/fo關斷倍頻與功放輸入/輸出，T/R, 接通接收，隨機序列異步選通門8選取目標信號。
兩組隨機碼發(fā)生器碼頻與帶寬、采樣時鐘信號取值不同，產生相互獨立的雙隨機碼?；?于隨機信號是隨機變量的時間過程，無周期性重復，調相/調幅雙重隨機編碼異步檢測，大大 增強不斷變化的隨機性，同一區(qū)域環(huán)境相鄰車道相對方向行駛，可以使用寬波束天線，發(fā)射 信號相互照射掃掠，盡管干擾信號必然進入對方接收通道，由于雙隨機碼收/發(fā)信號不重復性 極快的交叉變化，起不了對目標回波相關處理干擾作用，因此互不干擾、共存運行。
圖5調相/調幅電路，.隨機碼調相器17是在砷化鎵基片上集成兩組高電子遷移率晶體管HEMT對管、四個3dBLange定向耦合器及六個電阻構成兩路反射式調制器，它是一種冷HEMT 平衡推挽模式調制器，其調制電壓互補控制，兩路調制器輸出為復數(shù)相加，矢量合成0、 k 二進制BPSK調相信號，輸入/輸出端口可互易。當一組對管柵極調制信號為正偏電壓時，管 子導通呈短路，使其3dBLWige定向耦合器射頻RF電壓反射系數(shù)為負，當柵極調制信號為夾 斷電壓時，管子溝道夾斷呈開路，射頻電壓反射系數(shù)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O至n變化，兩路反射式調制器相互抵消寄生參量引起振 幅和相位的誤差，得到優(yōu)良的BPSK調相，確保雷達高精度檢測。頻率合成器9輸出"為調 相器17載頻，隨機碼發(fā)生器A14選取寬帶噪聲發(fā)生器16輸出的合適碼頻與帶寬，相應采樣 時鐘信號觸發(fā)生成隨機碼脈沖，控制調相器兩組HEMT對管柵極。柵路串聯(lián)電阻限流，偏壓經 低通網絡阻止載頻。隨機碼發(fā)生器A14輸出同時接入數(shù)字脈壓相關器18相關處理目標冋波信 號。選取寬帶噪聲發(fā)生器16輸出的合適碼頻與帶寬，相應采樣時鐘信號觸發(fā)，隨機碼發(fā)生器 B15產生隨機序列脈沖驅動調幅器13鍵控倍頻與功放12的調相信號，并控制收/發(fā)轉換丌關 T/R2、 T/R3、隨機序列異步選通門。
圖6回波信號提取電路，數(shù)字中頻正交檢波器10是在冋波信號數(shù)字化處理之前，將其中 頻去掉，使回波信號進行零中頻的數(shù)字同相/正交相干檢波(或稱零中頻相參混頻)輸出零中 頻基帶信號，圖中只用一個模數(shù)變換器A/D101對中頻回波信號采樣，其采樣時鐘信號f"由 頻率合成器提供，采樣率應滿足奈奎斯特定理。I、 Q兩路乘法器102進行復數(shù)字下變頻，頻
率合成器NCO輸出fic。s"。tn、 f,-s，、co。tn分別接入I、 Q兩路乘法器，相十基準信號相位差精
確為90° ，數(shù)字低通濾波器LPF103時鐘信號fc8、抽取器104時鐘信號fc9均由頻率合成器輸 出?；夭ㄐ盘柦洈?shù)字低通濾波器LPF103濾波傳入抽取器104采樣率減少的轉換，數(shù)字脈壓相 關器18將數(shù)字中頻正交檢波器10的抽取器104輸出信號，與隨機碼發(fā)生器A14、延遲線182 為參考信號，在I、 Q支路移位寄存器181、相關運算陣列183、求和相加器184相關處理， 相關輸lli碼元出現(xiàn)最大值，即為數(shù)字脈壓相關器18主峰匹配獲取高信噪比尖銳圖釘函數(shù)信息 的檢測。頻率合成器輸出時鐘信號fc5觸發(fā)I、 g支路移位寄存器i8K可變延遲線182， MC.U 接口 1/033與可變延遲線182數(shù)控端相接，可變延遲線在雷達探測目標最大作用距離范圍內 MCU控制開關歩進，改變脈壓系數(shù)沖擊響應可獲取不同距離、速度目標的相關數(shù)據。
目標回波I/Q正交相干檢波和脈壓相關處理復調制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(shù)據存儲器RAM19暫存，數(shù)字信號處理器DSP20 片內分組時分復用進行數(shù)據重排、動目標顯示MTI、快速傅里葉變換FFT譜分析，距離旁瓣 抑制、恒虛警處理CFAR。 FFT等效于大量的距離門和多普勒濾波器組，對目標相對運動差拍 的距離和速度頻譜分析及距離旁瓣的抑制。完成FFT運算，恒虛警電路CFAR加以處理，根據 剩余雜波的強度自動調節(jié)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，以確定是否目標，如果是，則對目標的距離、速度及方位角度等數(shù)據送到圖像顯 示器。當前方無車是由司機設定速度行駛，出現(xiàn)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，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%以土可以避撞，啟用自適應控制系統(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指令自動避障或減速甚至剎車智能控制，MCU智能控制是根據雷達 測得的相關數(shù)據，參考路況車流稀密度結合本車速度和GPS提供本車當前所處位置信息作出 抉擇數(shù)據處理，控制執(zhí)行機構。利用動目標顯示MTI脈沖對消濾波識別靜止車輛或建筑物， 控制本車繞道而過。如遇迎面相撞的險情，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(tǒng)反映速度為ms級甚至y s級， 比人類反映快得多，且不受心理和生理能力所限，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。
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本實用新型汽車防撞雷達嵌入衛(wèi)星定位傳感器GPS，接收衛(wèi)星星座發(fā)射到地面的相關無 線電信號，數(shù)據送入MCU實時提供本車所處位置。另外，本雷達還嵌入測速引導傳感器(專 利號ZL2005100494549)接收交管限速路段測速雷達信號，警示司機適時調整車速避免和減 少因超速引發(fā)的交通事故，加強交通安全。
數(shù)據放入數(shù)字信號處理器DSP片外回波存儲器RAM， DSP執(zhí)行運算速度大為提高，雙口存 儲器R扁使DSP與MCU交換數(shù)據雙方握手操作，每個數(shù)據在雙口 RAM中按字節(jié)由低到高占用， 雙口 RAM提供仲裁信號避^ DSP與MCU發(fā)生數(shù)據處理競爭。
本實施例頻率合成器輸出fN為19. 250GHz調相、分諧波混頻器本振，經倍頻與功放四倍 頻為雷達載頻77GHz，分諧波混頻內在四倍頻接收回波信號，發(fā)射輸出峰值功率21. 9dBm，接 收靈敏度-125dBm，雷達最大作用距離為150 m，最小作用距離lm，寬波束發(fā)射天線水平方位 角8. 5° ,垂直方位角3° ,增益32. 5dB，旁瓣-22dB照射前方整個路面探測目標，窄波束接收 天線水平方位角2。，垂直方位角3。增益33.5dB，按高速公路單向道路設成左、中、右三個 波束由DSP脈沖信號控制波束轉換開關掃描，調相碼元帶寬為1.5GHz，調幅脈寬6ns，角度 分辨力《1°目標距離分辨力《lm，速度分辨力〈0."m/s，自動剎車機電延時〈10ms，本車時 速145km/h能緊急制動。
1權利要求1、一種毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達，設有發(fā)隔離器、收隔離器、中放、回波數(shù)據存儲器RAM、數(shù)字信號處理器DSP、雙口存儲器RAM、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、測速引導傳感器、聲光報警器、圖像顯示器CRT、避障器、減速器、剎車器、鍵盤，其特征在于還設有寬波束發(fā)射天線、窄波束接收天線陣列、波束轉換開關、頻率合成器、收/發(fā)轉換開關T/R1、T/R2、T/R3、寬帶噪聲發(fā)生器、隨機碼發(fā)生器A、調相器、倍頻與功放、隨機碼發(fā)生器B、調幅器、低噪聲高放、分諧波混頻器、隨機序列異步選通門、數(shù)字中頻正交檢波器、數(shù)字脈壓相關器，頻率合成器可編程分頻器預置端、數(shù)控振蕩器數(shù)控端、數(shù)字脈壓相關器可變延遲線數(shù)控端分別經接口I/O與MCU相接，頻率合成器輸出fc3接入DSP為時鐘信號，DSP按車道量編碼脈沖分配序列接入波束轉換開關、CRT，寬帶噪聲發(fā)生器噪聲譜接入隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B，頻率合成器輸出fc1接入隨機碼發(fā)生器A為采樣時鐘信號，fc2接入隨機碼發(fā)生器B為采樣時鐘信號，生成相互獨立的雙隨機碼，隨機碼發(fā)生器A輸出接入調相器、數(shù)字脈壓相關器，隨機碼發(fā)生器B輸出隨機序列接入調幅器，隨機序列高電平邏輯“1”接入T/R2、T/R3，低電平邏輯“0”接入T/R1、隨機序列異步選通門，收/發(fā)轉換開關T/R2、T/R3分別接在倍頻與功放的輸入/輸出端，調幅器串接在倍頻與功放直流電源端，T/R1接在收隔離器輸出至低噪聲高放輸入之間，隨機序列異步選通門接在中放輸出至數(shù)字中頻正交檢波器輸入之間，頻率合成器輸出fN接入調相器為載頻一半或四分之一頻率，調相射頻經倍頻與功放二或四倍頻、功放為雷達載頻f0接至T/R2、發(fā)隔離器饋入寬波束發(fā)射天線照射整個路面探測前方路障目標，頻率合成器輸出fN接入分諧波混頻器為二或四內在倍頻本振信號fL、頻率合成器輸出fi接入數(shù)字中頻正交檢波器為相干基準信號，fc7為數(shù)字中頻正交檢波器模數(shù)轉換器A/D采樣時鐘信號，fc8為數(shù)字中頻正交檢波器數(shù)字低通濾波器LPF時鐘信號，fc9為數(shù)字中頻正交檢波器抽取器時鐘倍信號，目標回波經窄波束接收天線陣列、波束轉換開關、收隔離器、T/R1、低噪聲高放、分諧波混頻器、中放，在隨機序列異步選通門選取再經數(shù)字中頻正交檢波器解調接入數(shù)字脈壓相關器，相關輸出數(shù)據暫存回波數(shù)據存儲器RAM后接入DSP數(shù)據總線，DSP與MCU數(shù)據總線、地址總線、控制線經雙口存儲器RAM匯接并提供仲裁信號，MCU輸入/輸出經接口I/O連接路況攝像傳感器、本車速傳感器、衛(wèi)星定位傳感器GPS、測速引導傳感器、聲光報警器、CRT、避障器、減速器、剎車器、鍵盤，DSP軟件設計片內分組時分復用數(shù)據重排、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)據采集、數(shù)據處理、對象控制子程序，中放檢出自動增益控制電壓經濾波、放大接入低噪聲高放、中放自動增益AGC控制端，頻率合成器、寬帶噪聲發(fā)生器、隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B、波束轉換開關、收隔離器、發(fā)隔離器、T/R1、T/R2、T/R3、調相器、調幅器、倍頻與功放、低噪聲高放、分諧波混頻器、中放集成一體，屏蔽。
2、 根據權利要求1所述的毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達，其特征在于頻率 合成器由恒溫晶振、晶振分頻器、高次倍頻放大鏈、混頻器、帶通濾波器、放大器、壓控振蕩器VC0、鑒相器、環(huán)路濾波器、環(huán)路分頻器、注入諧波分頻器、數(shù)控振蕩器NCO組成，VC0 由砷化鎵高電子遷移率晶體管GaAsHEMT器件、介質諧振器反饋振蕩、變容管壓控調諧，環(huán)路 分頻器由前置分頻器和可編程分頻器組合，恒溫晶振輸出第一路信號經高次倍頻放大鏈與VCO 輸出信號接入混頻器，混頻后經帶通濾波器、放大器，再經環(huán)路分頻器接入鑒相器，第二路 信號經晶振分頻器接入鑒相器，鑒相輸出經環(huán)路濾波器壓控VC0鎖相頻率合成，VC0輸出fN 為雷達調相器載頻一半或四分之一頻率，fN經定向耦合器得到分諧波混頻器二或四內在倍頻 本振f"可編程分頻器輸出f"為隨機碼發(fā)生器A采樣時鐘信號、fc2為隨機碼發(fā)生器B采樣 時鐘信號、fc3為DSP時鐘信號、fcM為MCU時鐘信號、fc5為數(shù)字脈壓相關器時鐘信號、fc6 為回波數(shù)據存儲器RAM時鐘信號，fc7為數(shù)字中頻正交檢波器模數(shù)轉換器A/D采樣時鐘信號、 fc8為數(shù)字低通濾波器LPF時鐘信號，fc9為抽取器時鐘信號，第三路接注入諧波分頻器至DDS 相位步進寄存器、N位相位累加器、ROM正弦查找表存儲器形成的數(shù)控振蕩器NCO，輸出ficos"。tn、 fVsin"。tn為數(shù)字中頻正交檢波器相干基準信號，可編程分頻器預置端、數(shù)控振蕩器NC0數(shù)控端分別經接口 1/0接入MCU。
3、 根據權利要求1所述的毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達，其特征在于寬波束發(fā)射天線、窄波束接收天線陣列均為準光集成介質透鏡天線，由介質基片雙偶極子集成天 線、介質透鏡、物鏡、陣列基座、防護罩構成，介質基片雙偶極子集成天線放置在介質透鏡 的背面為饋源，介質透鏡由半球和半徑與半球相同的圓柱體相接而成擴展的超半球，擴展部 分的長度可改變，發(fā)射天線設置為單個介質透鏡寬波束照射整個路面，接收天線設成按路面車道數(shù)量窄波束介質透鏡天線陣列，數(shù)字信號處理器DSP按車道數(shù)量編碼脈沖分配序列接入 波束轉換開關、圖像顯示器CRT坐標變換器，介質透鏡固定在陣列基座上，物鏡焦點對準介 質透鏡中心軸線，外置防護罩。
4、 根據權利要求1所述的毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達，其特征在于波束轉換開關是在接收天饋集成PIN二極管或砷化鎵場效應管GaAsFET串、并、串連接的單刀單 擲開關SPST，控制天線陣列由多個SPST組合成單刀多擲開關，控制偏壓由數(shù)字信號處理器 DSP編碼脈沖分配序列經低通網絡接入，收/發(fā)轉換開關T/Rt、 T/R2、 T/R3由PIN 二極管或砷 化鎵場效應管GaAsFET組成串、并，串陣列式單刀單擲SPST開關，接在收隔離器輸出至 低噪聲高放輸入之間，T/R2、 T/R3分別接在倍頻與功放的輸入/輸出端，控制偏壓由隨機碼發(fā) 生器B輸出隨機序列高電平邏輯"1"經低通網絡接入T/R2、 T/R3，低電平邏輯"0"經低通 網絡接入T/Rh隨機序列異步選通門。
5、 根據權利要求1所述的毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達，其特征在于隨機 碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B由同一個寬帶噪聲源、微波寬帶放大器輸出，隨機碼發(fā)生器A 由SAW聲表帶通濾波器、tfe速或超高速電壓比較器、高速或超高速采樣保持器、有源積分器、 高速雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，隨機碼發(fā)生器B由SAW聲表帶通濾波器、電壓比較器、采樣保持器、 有源積分器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，寬帶噪聲源由PN結二極管芯片上設一P或N擴散限流環(huán)， 串聯(lián)溫補二極管，恒流反向偏置為雪崩狀態(tài)，置于同軸腔或波導腔經微波寬帶放大器及寬帶 匹配過渡網絡輸出接入隨機碼發(fā)生器A、隨機碼發(fā)生器B，頻率合成器輸出f"接入隨機碼發(fā)生器A為采樣時鐘信號，fc2接入隨機碼發(fā)生器B為采樣時鐘信號，隨機碼發(fā)生器A由SAW聲 表帶通濾波器、高速或超高速電壓比較器至高速或超高速采樣保持器，經有源積分器反饋接 回高速電壓比較器為比較門限，再經高速雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、低通網絡接入調相器、數(shù)字脈壓相 關器可變延遲線，隨機碼發(fā)生器B由SAW聲表帶通濾波器、電壓比較器至采樣保持器，經有 源積分器反饋接回電壓比較器為比較門限，再經雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、低通網絡接入調幅器，其高 電平邏輯"1"接入收/發(fā)轉換開關T/R2、 T/R3，低電平邏輯"0"接入收/發(fā)轉換開關T/R!、 隨機序列異步選通門。
6、 根據權利要求1所述的毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達，其特征在于調相 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，集成兩組高 電子遷移率晶體管HEMT器件對管、四個3dBLange定向耦合器及六個電阻構成兩路反射式電 橋調制器，兩組HEMT對f柵極分別串一電阻接入調制信號，源極接地，兩個3dBLange定向 耦合器分別接在兩組HEMT器件對管漏極，交叉耦合到其余兩個3dBLange定向耦合器，匹配 負載電阻，調相器輸入/輸出端口可互易，頻率合成器VCO輸出ft為雷達載頻一半或四分之 一頻率接調相器，隨機碼發(fā)生器A輸出經低通網絡接入兩路調制器HEMT對管柵極互補控制， 生成0、 r二進制BPSK調相信號。
7、 根據權利要求1所述的毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達，其特征在于倍頻 與功放倍頻級由磷化銦為襯底砷化鎵高電子遷移率InPGaAsHEMT晶體管柵極接入/4阻抗變換 微帶線及偏置電路，源極并聯(lián)在接地阻容，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fc，功放級由InPGaAsHEMT器件柵極接入微帶阻抗變換和C類偏置，源 極接地，漏極微帶線調諧在fo，并與天線阻抗匹配，倍頻與功放直流電源端經低通網絡串接 調幅器。
8、 根據權利要求1所述的毫米波隨機二相碼調幅調相汽車防撞雷達，其特征在于低噪 聲高放由一個雙柵磷化銦^J襯底砷化鎵高電子遷移率晶體管InPGaAsHEMT、微帶網絡構成， 第一柵極接天線回波載頻匹配網絡，第二柵極為AGC自動增益控制端，接中放AGC檢出電壓， 源極阻容接地，漏極輸出匹配網絡接入分諧波混頻器SHP，兩個肖特基二極管反向并接在本 振信號f(.匹配網絡與回波載頻信號fo匹配網絡之間，本振信號fL由頻率合成器輸出fN經定向耦合器連接，中頻IF經帶通網絡在本振信號fL匹配網絡的一側取出。
9、 根據權利要求1所述的毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達，其特征在于數(shù)字 中頻正交檢波器由模數(shù)轉換器A/D、同相I、正交Q兩路數(shù)字乘法器、數(shù)字低通濾波器LPF、 抽取器組成，頻率合成器輸出fw為A/D采樣時鐘信號，fcs為LPF時鐘信號，fc9為抽取器時 鐘信號，中放帶通濾波器經隨機序列異步選通門選取接入A/D，其輸出分別接I、 Q支路兩路數(shù)字乘法器輸入的一端，頻率合成器數(shù)控振蕩器NCO輸出信號fiC。S"。tn、 fVsmw。U相應連接I、 Q支路兩路乘法器另一輸入端，I、 Q兩路數(shù)字乘法器輸出串聯(lián)數(shù)字低通濾波器LPF、抽 取器接入數(shù)字脈壓相關器；數(shù)字脈壓相關器由I、 Q支路移位寄存器、延遲線、相關運算陣列、 求和相加器組成，延遲線是由抽頭移位寄存器及開關電路組成可變延遲線，開關電路數(shù)控端 經接口 I/O接入微控制器MCU，頻率合成器輸出fc5接入延遲線移位寄存器、I、 Q支路移位寄存器為時鐘信號，隨機碼發(fā)生器A輸出接入數(shù)字脈壓相關器可變延遲線產生延時碼，數(shù)字中頻正交檢波器經抽取器輸出信號在I、 Q支路移位寄存器循環(huán)移位，與可變延遲線延時碼對 應接入相關運算陣列至求和相加器，相關器輸出數(shù)據暫存回波數(shù)據存儲器RAM后接入數(shù)字信 號處理器DSP數(shù)據總線。
專利摘要本實用新型涉及無線電定位技術領域，具體是毫米波隨機二相碼調相調幅汽車防撞雷達。設準光集成介質透鏡天線及陣列，DSP按車道掃描波束警戒路面可能發(fā)生碰撞的目標，由一個寬帶噪聲源產生兩個隨機碼發(fā)生器，隨機碼發(fā)生器A碼元調相測距/測速、隨機碼發(fā)生器B碼元調幅、收/發(fā)轉換及控制后沿檢測，雙隨機碼射頻經上變頻、R/T₃、倍頻與功放、R/T₂、隔離器、天線發(fā)射；回波經天線陣列、波束開關、隔離器、R/T₁、高放、下變頻、中放、隨機序列異步選通門、數(shù)字中頻正交檢波器I/Q、數(shù)字脈壓相關器傳入DSP與MCU處理控制，本雷達相鄰車道車流密集行駛互不干擾共存運行，具有很高的環(huán)境電磁兼容性EMC，DSP抑制虛警確定目標方位、距離和相對速度，CRT顯示三維圖像，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，其控制參考路況結合本車速和GPS當前位置信息作出抉擇，顯著提高汽車行駛安全。
文檔編號G01S13/93GK201259551SQ200820163318
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權日2008年8月28日
發(fā)明者阮樹成 申請人:阮樹成