CN210775830U - 一种mimo雷达系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种MIMO雷达系统，包括：天线模块，两个相同的芯片模块和处理模块，所述的天线模块包括接收天线和发射天线，两个芯片模块分别连接相同的数量的接收天线和发射天线，所述芯片模块的输出端与处理模块的输入端连接相连接。本实用新型采用两个芯片级联，系统结构简单，形成的等效阵列满足系统检测性能，且无冗余设计；本实用新型天线阵列可以发射完全正交的波形，也可以发射部分相关的波形，为雷达系统提高了更高的自由度，提高了系统的检测性能。

Description

一种MIMO雷达系统
技术领域
本实用新型公开了一种MIMO雷达系统，涉及雷达检测技术领域。
背景技术
雷达可以做的越来越小得益于雷达芯片的问世，原有的收发射频链路、波形形成、数字采样等收发数字链路都可以集成在很小的芯片中。但高度集成的芯片也局限了整个雷达方案的设计，现有芯片的收发数量不多，导致基于该芯片要设计的天线数量无法改动。在雷达系统中若天线数量少会导致角度分辨率低，进而影响数据处理结果。还有就是为了雷达更好的应用和节约系统成本，就要将雷达往小型化设计，所以在设计时要尽可能缩短天线间的距离。但是在进行雷达天线设计时如果天线间距过小，会导致角度分辨率低，而间距过大会导致栅瓣的产生，对目标的测量产生干扰。
实用新型内容
本实用新型针对上述背景技术中的缺陷，提供一种MIMO雷达系统，既增加了等效通道数又增加了天线间距，结构简单，天线设置合理，节约了系统成本。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种MIMO雷达系统，包括：天线模块，两个相同的芯片模块和处理模块，所述的天线模块包括接收天线和发射天线，两个芯片模块分别连接相同的数量的接收天线和发射天线，两个芯片模块之间级采用级联方式连接，所述芯片模块的输出端与处理模块的输入端相连接，天线模块采用串联馈电阵列。
进一步的，所述的接收天线为6个，所述的发射天线为8个。
进一步的，所述的发射天线等间距排列成线阵， 所述的接收天线均分为两组，每组的接收天线等间距排列成线阵。
进一步的，所述的发射天线之间的间距为11.08~11.32mm；每组接收天线之间的距离为55.57~56.63mm；且组内每个接收天线之间的间距为2.77~2.83mm。
进一步的，所述的发射天线之间的最佳间距为11.2mm；每组接收天线之间的最佳距离为56mm；组内每个接收天线之间的最佳间距为2.8mm；本系统发射天线之间、两组接收天线之间、组内每个接收天线之间的间距采用此间距设置，在角度测量范围内正好不会产生栅瓣，同时角度分辨率也满足实际工程需求。
所述的芯片模块采用芯片AWR1243P，每个芯片实现4路接收通道的准确接收和采样；且能实现两个芯片间发射通道及接收通道间宽带信号的同步。
进一步的，所述的天线模块的工作频段为76~79GHz。
进一步的，所述的处理模块基于1片TI DSP TMS320C6678芯片和1片Xilinx公司K7系列FPGA XC7K325T-2FFG900的处理卡；FPGA与DSP中的SRIO、SPI、EMIF、UART和GPIO进行互联，DSP TMS320C6678通过SRIO、SPI、EMIF、UART和GPIO与FPGA XC7K325T-2FFG900进行互联。
工作过程：
本新型雷达系统的采用的AWR1243芯片已集成了收发射频链路、波形形成、数字采样等收发数字链路，因此仅需基于AWR1243芯片加上收发天线和数字处理模块即可构成一个完整的雷达系统。
天线模块的6个发射天线同时发射6个正交的波形，使其能够在接收天线中容易分离开来，8个接收天线同时接收回波；接收天线与AWR1243芯片的M2、K2、H2、F2相连，发射天线与AWR1243芯片的B4、B6、B8相连。
回波信号经ADC后转换成数字信号通过AWR1243芯片的CSI2接口输出，实现单芯片4路回波信号准确接收和采样；天线与芯片间需满足a) 芯片发射通道与发射天线间的端口匹配驻波不大于1.5；b)芯片接收通道与接收天线间的端口匹配驻波不大于1.5,方能匹配。
两个AWR1243芯片进行级联，这样就具备六个发射通道和八个接收通道，通过形成重叠的等效天线单元来校正两个芯片间的相位差，两个芯片间发射通道及接收通道间宽带信号同步。
处理模块通过CSI2获得回波数据和通过SPI接口与芯片交互通信；处理模块同时对8个接收通道处理，先对回波数据预处理，从每个通道中分离出6组发射信号，采用重叠虚拟单元的数据校正阵列相位差得到48组多波束DBF，再经数据处理、特征匹配、特征识别得到最终的雷达数据处理结果。
有益效果：
1.采用两个芯片级联，系统结构简单，形成的等效阵列满足系统检测性能，且无冗余设计。
2.天线阵列可以发射完全正交的波形，也可以发射部分相关的波形，为雷达系统提高了更高的自由度，提高了系统的检测性能。
3.整体天线采用串联馈电阵列，阵列中使用切比雪夫激励以降低副瓣，再将单元间馈线设置为不均匀分布以增加带宽，单元开槽以调节匹配；使用一分二等分功率分配器，将两列天线串联至8*2阵列天线。降低系统隔离度，可与两个芯片很好地匹配。
附图说明
图1为本实用新型系统原理图；
图2为本实用天线阵列布局示意图；
图3为本实用天线阵列布局等效阵列示意图。
具体实施方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，一种MIMO雷达系统，包括：天线模块，两个相同的芯片模块和处理模块，所述的天线模块包括接收天线和发射天线，两个芯片模块分别连接相同的数量的接收天线和发射天线，两个芯片模块之间级采用联方式连接，所述芯片模块的输出端与处理模块的输入端连接相连接，天线模块采用串联馈电阵列。
要实现作用距离范围内尤其是在距离80m处对车道的分辨，也就是说通过MIMO形成的等效阵列其角度分辨率需达到80m处的方位分辨率小于3m，从而对等效阵列的孔径长度需大于100mm。不仅等效阵列的孔径长度需大于100m，而且等效阵列的单元间距满足DBF波束扫描±17.5°（满足35°的方位覆盖需求）不出栅瓣的需求。
如图2~3所示，根据要求本实用新型所述的接收天线为6个，所述的发射天线为8个。所述的发射天线等间距排列成线阵， 所述的接收天线均分为两组，每组的接收天线等间距排列成线阵；所述的发射天线之间的间距为11.2mm；每组接收天线之间的距离为56mm；组内每个接收天线之间的间距为2.8mm；
本实用新型采用两片芯片进行级联，具备六个发射通道和八个接收通道，从而最多可组合出48个等效的天线单元，且满足大于100mm长的等效天线阵列长度的需求；
并且天线模块按此间距设置，形成了47个有效的天线辐射单元，单元间距为2.8mm，等效天线口径131.6mm，从而在30m～80m的作用距离范围内的方位分辨率为0.97m～2.59m，小于车道的宽度，具备了一定的分辨车道的能力；另外，还形成了1个重叠的等效阵元位置，可用于芯片间通道相位的校正。
设置的间距在角度测量范围内正好不会产生栅瓣，同时角度分辨率也满足实际工程需求。
所述的天线模块的工作频段为76~79GHz。
本实用新型采用两个芯片级联，系统结构简单，形成的等效阵列满足系统检测性能，且无冗余设计。
本实用新型天线阵列可以发射完全正交的波形，也可以发射部分相关的波形，为雷达系统提高了更高的自由度，提高了系统的检测性能。
本实用新型整体天线采用串联馈电阵列，阵列中使用切比雪夫激励以降低副瓣，再将单元间馈线设置为不均匀分布以增加带宽，单元开槽以调节匹配；使用一分二等分功率分配器，将两列天线串联至8*2阵列天线。降低系统隔离度，可与两个芯片很好地匹配。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种MIMO雷达系统，其特征在于，包括：天线模块，两个相同的芯片模块和处理模块，所述的天线模块包括接收天线和发射天线，两个芯片模块分别连接相同的数量的接收天线和发射天线，所述芯片模块的输出端与处理模块的输入端连接相连接。
2.根据权利要求1所述的一种MIMO雷达系统，其特征在于，所述芯片模块发射通道与发射天线间的端口匹配驻波不大于1.5；所述芯片模块接收通道与接收天线间的端口匹配驻波不大于1.5。
3.根据权利要求1所述的一种MIMO雷达系统，其特征在于，所述的接收天线为6个，所述的发射天线为8个。
4.根据权利要求3所述的一种MIMO雷达系统，其特征在于，所述的发射天线等间距排列成线阵，所述的接收天线均分为两组，每组的接收天线等间距排列成线阵。
5.根据权利要求4所述的一种MIMO雷达系统，其特征在于，所述的发射天线之间的间距为11.08~11.32mm；每组接收天线之间的距离为55.57~56.63mm；且组内每个接收天线之间的间距为2.77~2.83mm。
6.根据权利要求5所述的一种MIMO雷达系统，其特征在于，所述的发射天线之间的最佳间距为11.2 mm；每组接收天线之间的最佳距离为56mm；且组内每个接收天线之间的最佳间距为2.8mm。
7.根据权利要求1所述的一种MIMO雷达系统，其特征在于，所述的芯片模块采用芯片AWR1243P。
8.根据权利要求1所述的一种MIMO雷达系统，其特征在于，所述的天线模块的工作频段为76~79GHz。
9.根据权利要求1所述的一种MIMO雷达系统，其特征在于，所述的处理模块为所述的处理模块基于1片DSP TMS320C6678芯片和1片FPGA XC7K325T-2FFG900的处理卡； DSPTMS320C6678通过SRIO、SPI、EMIF、UART和GPIO与FPGA XC7K325T-2FFG900进行互联。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10627480B2 (en) * 2014-07-17 2020-04-21 Texas Instruments Incorporated Distributed radar signal processing in a radar system
US20180149730A1 (en) * 2016-11-26 2018-05-31 Wenhua Li Cognitive MIMO Radar with Multi-dimensional Hopping Spread Spectrum and Interference-Free Windows for Autonomous Vehicles
CN108051806A (zh) * 2017-12-04 2018-05-18 上海无线电设备研究所 一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统
CN108594233B (zh) * 2018-04-24 2020-07-14 森思泰克河北科技有限公司 一种基于mimo汽车雷达的速度解模糊方法
CN209028208U (zh) * 2018-10-25 2019-06-25 森思泰克河北科技有限公司 目标检测装置和毫米波雷达
CN109358322B (zh) * 2018-10-25 2020-10-16 森思泰克河北科技有限公司 前向目标检测雷达和方法

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