如何实现毫米波雷达的模块化?

德赛西威的模块化毫米波雷达专利，通过对多个雷达模块的发射线阵和接收线阵进行排布，使其进行物理级联，之后又采用FMCW调制信号校准，实现毫米波雷达的模块化，进而使得高精度雷达的设计更加灵活，也更易于实现。

随着汽车工业的飞速发展，越来越多的毫米波雷达国内自主品牌开始发力，其中致力于成为未来出行变革创领者的德赛西威，其生产的毫米波雷达已在多款量产车型中搭载。

在毫米波汽车雷达设计中，多输入多输出（MIMO）技术正在广泛应用，使得接收端和发射端之间形成了虚拟通道，进一步在雷达通道数一定的情况下提高了雷达的角度分辨率，为车载高精度雷达的发展奠定了基础。同时，为了增加雷达通道数本身，在单芯片集成多通道的基础上可以对芯片进行级联。但是在传统的整体设计条件下，由于走线复杂，级联芯片越多，芯片到天线之间的走线距离就越远，在毫米波段引入很大的插入损耗，降低了系统的能量效率。

为此，德赛西威在2019年10月底就申请了一项名为“一种模块化毫米波雷达”（申请号 201911033502.3）的发明专利，申请人为惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司。

此专利提出了一种模块化毫米波雷达，含有多个雷达模块，而雷达模块包括雷达芯片、以及连接在雷达芯片的接收线阵和发射线阵。多个雷达模块进行模块化级联步骤如下图1所示。

图1 多雷达模块级联步骤

首先根据雷达模块的接收线阵和发射线阵的排布，将多个雷达模块进行物理级联。

图2 构建MIMO模块化雷达方式示意图

接收线阵可采用等间距阵形式分布或者稀疏阵形式分布，假设接收线阵的总长度和发射天线的间距都为N，参见图2。而且由图可知，接收线阵和发射线矩阵分别包括4个接收天线（图2斜纹）和3个发射天线（图2横纹）。在完成了模块以后，模块间的级联可通过在基板上直接摆放实现，并且雷达模块大小应该与接收天线或发射天线物理尺寸一致，使得每一个新添加的发射天线将对应一个虚拟接收阵列，而且这种长度尺寸关系可以按照如图的方法无限延展下去，通过使用多个雷达芯片进一步将虚拟阵扩展，以实现更大的虚拟阵列。

然后就是对一个所述雷达模块进行模块内校准，且对完成物理级联的多个所述雷达模块进行模块间校准。

在一个雷达模块内，通过发射线阵的多个发射天线分时对已知目标发送信号，并对接收线阵的接收天线接收的相位进行计算，完成模块内校准。

而对完成物理级联的多个雷达模块进行模块间校准则包括LO频率同步校准和RF信道校准。对于L0信号，首先将LO信号耦合至雷达模块的基板中，再通过传输线将同步LO信号输入到不同雷达模块的雷达芯片并且结合发射线阵发射的信号，以此判断LO频率是否同步。如果LO频率不同步，则通过数字延长线对LO频率进行时延调解。针对RF信道校准，首先校准雷达模块的接收线阵和发射线阵，在多个雷达模块物理排布后，由FMCW调制信号校准进行校准，从而实现多个雷达模块的级联。

综上所述，德赛西威的此项专利，通过对多个雷达模块的发射线阵和接收线阵进行排布，使其进行物理级联，在物理级联完成之后，又采用FMCW调制信号校准，实现毫米波雷达的模块化。

而通过模块化的车载雷达，其构建虚拟阵变得更加容易，只需要将模块前后装在基板上就可以进行模块级联，德赛西威模块化毫米波雷达让高精度雷达设计更加灵活，也更加易于实现。

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