汽车雷达探头必须解决干扰问题

FSK）和线性调频序列（CS）。应当提及的是，该软件不限于生成这些信号或序列，它还可以为实验室建立复杂的射频环境^[3]。

图5：典型连续波雷达信号

虽然这些信号可以在基带产生，但将这些信号上变频到E-band是个挑战。由于大多数汽车雷达只使用调频信号，一种方法是使用先进的矢量信号发生器结合倍频器。这样配置的优点是测试装置不太复杂并且可以较容易实现大信号带宽，因为倍频器也能缩放信号带宽^[5]。在基带中设计波形时，可以轻松考虑缩放因子。

图6为汽车雷达探头的典型测试装置，使用矢量信号发生器(如R&S SMW200A)结合倍频器(如R&S SMZ90)。用脉冲序列发生器软件产生任意射频环境，其中信号通过本地网络或通过U盘传输到矢量信号发生器。将R&S SMW200A生成的12.6 GHz到13.5 GHz射频信号乘以6。E-band喇叭天线可以连接到倍频器的输出，然后经空中朝被测设备（Device Under Test, DUT）发射E-band信号。在该装置中,矢量信号发生器使用的带宽也放大了6倍。为了生成具有5GHz信号带宽的雷达线性调频脉冲，需要833.3MHz的基带带宽（833.3MHz×6 = 5GHz）。在下图所示的装置中，使用2 GHz基带带宽，可以实现高达12 GHz（2 GHz x 6 = 12 GHz）的射频信号带宽。

图6：用于汽车雷达探头的干扰测试装置

干扰信号的频谱如下图所示。可以观察信号的频谱以及上行线性调频和下行线性调频组成的LFMCW信号波形。所有线性调频信号的参数都使用信号分析仪直接分析，例如使用配备R&S FSW-K60瞬态分析软件的R&S FSW85。线性调频信号长度为1 ms，信号频率的线性度在几kHz范围内，这与汽车雷达信号相当。

图7：用R&S SMW200A 结合R&S SMZ90倍频器生成的雷达干扰信号

研究人员已经研究在汽车雷达中使用如OFDM这样的通信信号^[4]，以及设计干扰抑制算法^[6]。然而，在对价格敏感的探头中实时处理这些超宽带OFDM信号可能很复杂。这使得在不久的将来应用OFDM信号前景不明。这也是为什么从毫米波范围开始验证干扰抑制算法、波形和整个处理链是如此重要的原因之一。

不仅是性价比，实时处理宽频带OFDM信号的挑战性，在毫米波中生成幅度调制干扰信号也需要更复杂的装置。图8描述了一种方法，双射频通道矢量信号发生器分别生成中频(IF) 信号和本振(LO) 信号。将本振信号频率扩大6倍，并将中频信号搬移到76GHz至81GHz。具有内部宽带基带源的矢量信号发生器，可在E-band中生成任意调制、带宽高达2GHz的射频信号。使用已校准的内部宽带基带硬件的矢量信号发生器（如R&S SMW200A）与使用多台仪器的其他解决方案相比具有很大优势，因为它不需要校准，也不需要补偿I / Q调制器的频率响应。

图8：使用混频器的汽车雷达探头干扰测试装置

测量结果

为了验证有附加雷达信号时产生的影响，使用最先进的77GHz雷达探头。这种探头的优点是在距离域中中频和FFT原始数据的可用性，从而可以立即验证干扰信号对FFT频谱的影响。如所解释的，应该看到基底噪声的增加，这取决于有多少干扰信号功率被下变频并落入接收机带宽中。在这些测量中，探头被配置为发射具有200 MHz信号带宽的LFMCW信号，如图9所示，其中瞬态分析选件显示了持续时间、信号带宽、发射的线性调频的线性度（频率偏移在时域的变化）和射频频谱中的杂散干扰。

图9：用R&S FSW-K60瞬态分析选件分析雷达探头

脉冲序列发生器软件用于模拟波形，以及借助额外的干扰波形测试雷达。采用实时频谱仪的全息频谱模式便可以检验这两个信号。图10给出两个射频信号，即由雷达探头发射的线性调频和由矢量信号发生器生成的干扰信号。当雷达探头发射上行线性调频和下行线性调频，接着是未调制的连续波信号时，干扰信号仅发射上行线性调频和下行线性调频信号。干扰线性调频信号的功率电平比发射的雷达信号小约5 dB，如全息频谱中所示。

图10：实时频谱中的结果： 有用信号（左侧的单个线性调频）和连续的线性调频干扰

图11给出了频谱测量样本，其中将有和没有干扰信号情况下该范围上的幅度电平绘出。当测量进入无干扰的自由空间时，这个雷达探头测量到功率电平在-115 dBm上下的频谱，和在相邻范围内的一些雷达回波信号。

当存在干扰信号时，取决于干扰信号自身情况，本底噪声增加到约-102 dBm和-90 dBm。应当提及的是，该雷达探头没有采用任何干扰消除。此外，正如我们在上述测量中看到的，本底噪声的增加明显地取决于干扰信号电平和干扰波形本身。已经证明，10dB到25dB的信噪比降低，可能在跟踪期间非常容易地丢失目标，或者具有低雷达截面积（RCS）的目标，例如行人，不能被检测到。

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