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MIMO Radar Design and Component Selection MIMO 雷达设计与元件选择 1 min Blog 当今的商用雷达系统通过相控阵天线实现方向控制和波束形成，使系统设计师能够跟踪固定角度范围内的物体。这项技术并不新鲜，相控阵天线自1979年美国在阿拉斯加启用PAVE PAWS主动相控阵弹道导弹探测雷达系统以来就已被使用。从那时起，有用的频率变得更高，雷达模块变得更小，这些系统的准确性稳步提高。 如今，雷达被用于超出物体探测或位置测量的目标系统中。啁啾雷达用于同时进行位置和速度测量，一些信号处理技术被用来提取准确的目标并跟踪它们的位置。当今的汽车使用具有相对较小占地面积的啁啾雷达模块，在K波段进行短程目标跟踪（~24 GHz）或在W波段进行远程目标跟踪（~76-81 GHz）。当前系统的难点在于需要多个传感器模块来提供广角扫描的物体探测，但由于这些模块之间没有协调的波束形成，分辨率很低。 机器人和无人机等其他领域正在使用这些或类似的雷达波段，科学研究和成像中也有专门的应用。在过去的10年中，我们看到了另一种来自电信领域的技术被整合到雷达系统中：多输入多输出（MIMO）天线设计和协调。现在，包括MIMO雷达在内的雷达系统进展，正由汽车传感器套件和高级驾驶辅助系统（ADAS）推动。对于电子设计师来说，我们将探讨支持更先进雷达所需的系统架构以及一些当前可支持MIMO雷达的芯片组。 毫米波雷达的进展和MIMO的引入 目前在三个主要领域广泛使用的雷达模块和系统操作在毫米波频率上： 汽车：我上面提到了ADAS系统，这将继续保持关注焦点。主要动机是实现更准确的物体跟踪，但也需要减少总传感器数量，同时通过雷达测量实现原位成像。 机器人：过去5年左右，这个领域有了一些关注，期间我们看到雷达传感器被整合到工厂自动化、小型机器人的速度和位置控制以及从雷达点云中的图像分割等领域。 航空航天：这里雷达的存在是显而易见的，但现在针对小型自主无人机和无人机的雷达模块正受到关注，NASA正在进行实时飞行测试。这减少了对GNSS/GPS导航的依赖，这对于在封闭区域内的自主无人机导航并不实用。 这些系统使用啁啾广播信号来实现同时的位置和速度跟踪，以及解释视野内的多个目标。这是通过在单个相控阵中使用波束形成完成的，随后使用一些标准信号处理步骤进行目标提取和随时间的跟踪。 据我所知，今天市面上 可用的雷达模块并没有使用MIMO技术。然而，主要的组件制造商正在引入毫米波芯片组，以支持FMCW雷达的独特应用，包括MIMO雷达和级联雷达。商用雷达模块、评估板和收发器仍然使用经过验证的中心馈电贴片天线架构、COTS雷达收发器和一些标准信号处理算法。这包括我公司为无人机应用设计的最新雷达模块。 今天雷达的基本相控阵天线架构。这里展示的板块来自 德州仪器AWR6843评估模块 。该设计采用混合堆叠，顶层使用罗杰斯层压板以支持低损耗信号传播到天线。 在区分和跟踪目标方面涉及的信号处理步骤有些复杂，信号处理教科书中有许多关于这些主题的指南。在这些系统中，当前方法的缺点在于有限的视场和粗糙的分辨率。因此，许多系统使用紧密的波束成形技术，具有低发散性，用于目标位置和速度测量，并通过使用多个模块来扩大视场。当前的汽车使用 多个短程和远程雷达模块，采用上述架构作为ADAS系统的一部分，以提供广阔的视场，如下所示。 只要这些系统继续依赖短程雷达，同时也被设计为具有更大的自主性，那么这些产品上的整套传感器就需要改进，以拥有更高的分辨率。MIMO雷达是这一领域的主要进步之一，尚未大规模商业化。 阅读文章
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