汽车防撞雷达系统功率放大器的仿真设计解析

随着社会的进步，作为奢侈品的汽车消费 品已经开始在普通家庭普及，汽车的行车安全是越来越重要，因此，各国对交通安全越来越重视。据统计，世界上大多数交通事故是司机反映不及造成的，其中绝大 部分是属于汽车相撞追尾，为了提前避免这种反应不及的交通事故，为安全驾驶的辅助控制装置汽车防撞雷达随之产生。国际上对汽车防撞雷达的研究较早，其中K 波段的汽车防撞雷达技术较为成熟，W波段也开始有大量的研究文献发表。因为以上波段频率较高，用集总参数来设计电路会产生很大的寄生效应，一般用分布参数 来完成此类电路的设计，当然目前也出现了一些24GHz汽车雷达系统的MMIC模块，但是其成本较高。在汽车倒车雷达系统中，功率放大器是一个很重要的部件，同样它会引入大量的噪声。在K波段，功率放大器的寄生效应变得非常大，像集总参数的寄生效应，引线的寄生效应，焊盘等。为降低企业的制造成本，提高开发的灵活性，文中用共面波导技术设计了工作在24 GHz汽车雷达系统的功率放大器模块。
　　1 功率放大器的设计
　　根据功率放大器的设计原理，首先选定功放管的工作点Q，定出其电源电压，确定在设计频段内的稳定性，然后做出输入输出匹配网络如图1所示。
　　
　　1.1 电路设计
　　功放管选用安华高（avagotech）公司的E-PHEMT类型的VMMK-1218，因为汽车提供的电源为5 V，所以此功放管的电源电压选为5 V.VMMK-1218的静态工作点选为VDS=2.5V，IDS=25mA.其中直流偏置通过电阻分压得到，为了消除微波信号进入直流电路并加了电源滤波电路，用高频厄流线圈阻断微波信号。在输入和输出端加了匹配滤波网络，并用隔直电容进行了直流的隔离，以防止影响前级和后级电路。
　　1.2 微波电路的设计
　　汽车雷达的工作频率为24 GHz，集总参数元件在此频率下的寄生效应非常明显，故需要利用分布参数元件来设计输入输出匹配网络、电源滤波电路和输入输出的隔直电容。电路如图3所示。其中电阻R1，R5，R6为偏置的分压电阻。