它具有以下紧张特点:
•极宽的带宽:常日认为毫米波频率范围为 26.5~300GHz,带宽高达 273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的 10 倍。纵然考虑大气接管,在大气中传播时只能利用四个紧张窗口,但这四个窗口的总带宽也可达 135GHz,为微波以下各波段带宽之和的 5 倍。这在频率资源紧张的本日无疑极具吸引力。

•波束窄:在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm 的天线,在 9.4GHz 时波束宽度为 18 度,而 94GHz 时波速宽度仅 1.8 度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地不雅观察目标的细节。
•与激光比较:毫米波的传播受景象的影响要小得多,可以认为具有全天候特性。
•和微波比较:毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更随意马虎小型化。
为此,它们在通信、雷达、制导、遥感技能、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星 - 地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。在远程导弹或航天看重返大气层时,需采取能顺利穿透等离子体的毫米波实现通信和制导。高分辨率的毫米波辐射计适用于气候参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的身分。
毫米波雷达(Millimeter Wave Radar)的运用
表面上看来毫米波系统和微波系统的运用范围大致是一样的。但实际上两者的性能有很大的差异,优缺陷恰好相反。因此毫米波系统常常和微波系统一起组成性能互补的系统。下面分述各种运用的进展情形。毫米波雷达的优点是角分辨率高、频带宽因而有利于采取脉冲压缩技能、多普勒颇移大和系统的体积小。缺陷是由于大气接管较大,当须要大浸染间隔时所需的发射功率及天线增益都比微波系统高。下面是一些范例的运用实例。
空间目标识别雷达:它们的特点是利用大型天线以得到成像所需的角分辨率和足够高的天线增益,利用大功率发射机以担保浸染间隔。例如一部事情于 35GHz 的空间目标识别雷达其天线直径达 36m。用行波管供应 10kw 的发射功率,可以拍摄远在 16,000km 处的卫星的照片。一部事情于 94GHz 的空间目标识别雷达的天线直径为 13.5m。当用回波管供应 20kw 的发射功率时,可以对 14400km 远处的目标进行高分辨率摄像。
汽车防撞雷达: 因其浸染间隔不须要很远,故发射机的输出功率不须要很高,但哀求有很高的间隔分辨率(达到米级),同时要能测速,且雷达的体积要尽可能小。以是采取以固态振荡器作为发射机的毫米波脉冲多普勒雷达。采取脉冲压缩技能将脉宽压缩到纳秒级,大大提高了间隔分辨率。利用毫米波多普勒颇移大的特点得到精确的速率值。
直升飞机防控雷达: 当代直升飞机的空难事件中,飞机与高压架空电缆相撞造成的事件占了相称高的比率。因此直升飞机防控雷达必须能创造线径较细的高压架空电缆,须要采取分辨率较高的短波长雷达,实际多用 3mm 雷达。
精密跟踪雷达: 实际的精密跟踪雷达多是双频系统,即一部雷达可同时事情于微波频段(浸染间隔远而跟踪精度较差)和毫米波频段(跟踪精度高而浸染间隔较短),两者互补取得较好的效果。例如美国海军研制的双频精密跟踪雷达即有一部 9GHz、300kw 的发射机和一部 35GHz、13kw 的发射机及相应的吸收系统,共用 2.4m 抛物面天线,已成功地跟踪了距水面 30m 高的目标,浸染间隔可达 27km。双额还带来了一个附加的好处:毫米波频率可作为暗藏频率利用,提高雷达的抗滋扰能力。
汽车主动防碰撞的事情事理
汽车防碰撞系统对提高汽车行驶安全性十分主要,该系统的研究一贯倍受重视。从 1971 年开始,相继涌现过超声波、激光、红外、微波等多种办法的主动汽车防碰撞系统,但是以上系统均存在一些不敷,未能在汽车上大量推广运用。随着各国高速公路网的快速发展,恶性交通事件不断增加,为减少事件,先后采取行驶安全带、安全气囊等保护方法,但这些技能均为被动防护,不能从根本上办理问题。毫米波 RF 带宽大,分辨率高,天线部件尺寸小,能适应恶劣环境,以是毫米波雷达系统具有重量轻、体积小和全天候等特点,“主动汽车毫米波防碰撞雷达系统”成为近年来国际上研究与开拓的热点,并已有产品开始投入市场,前景十分看好。
主动汽车防碰撞因此雷达测距、测速为根本的。防撞雷达系统实时监测车辆的前方,当有危险目标(如行驶前方停滞或慢行的车辆)涌现,雷达系统提前向司机发出报警,使司机及时作出反应,同时雷达输出旗子暗记到达汽车掌握系统,根据情形进行自动刹车或减速。
毫米波防撞雷达系统有调频连续波(FMCW)雷达和脉冲雷达两种。对付脉冲雷达系统,当目标间隔很近时,发射脉冲和吸收脉冲之间的韶光差别常小,这就哀求系统采取高速旗子暗记处理技能,近间隔脉冲雷达系统就变的十分繁芜,本钱也大幅上升。因而汽车毫米波雷达防撞系统常采取构造大略、本钱较低、适宜做近间隔探测的调频连续波雷达系统编制。
射频收发前端是雷达系统的核心部件。国内外已经对前端进行了大量深入研究,并取得了长足的进展。已经研制出各种构造的前端,紧张包括波导构造前端,微带构造前端以及前真个单片集成。海内研制的射频前端紧张是波导构造前端。一个范例的射频前端紧张包括线性 VCO、环行器和平衡混频器三部分。前端混频输出的中频旗子暗记经由中频放大送至后级数据处理部分。数据处理部分的基本目标是肃清不必要旗子暗记(如杂波)和滋扰旗子暗记,并对经由中频放大的混频旗子暗记进行处理,从旗子暗记频谱中提取目标间隔和速率等信息。
毫米波 FMCW 雷达测距、测速事理
雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波,并吸收目标的反射旗子暗记。发射波的频率随韶光按调制电压的规律变革。一样平常调制旗子暗记为三角波旗子暗记。反射波与发射波的形状相同,只是在韶光上有一个延迟,发射旗子暗记与反射旗子暗记在某一时候的频率差即为混频输出的中频旗子暗记频率,且目标间隔与前端输出的中频频率成正比。如果反射旗子暗记来自一个相对运动的目标,则反射旗子暗记中包括一个由目标的相对运动所引起的多谱勒频移。根据多谱勒事理就可以打算出目标间隔和目标相对运动速率。
已开拓的车用主动防碰撞毫米波雷达
博世最近揭橥了采取 SiGe 技能的毫米波雷达 LRR(Long Range Rader)3。这次开拓的毫米波雷达由 77GHz 频带的 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuits)芯片组、4 根贴片天线以及专用 ASIC 构成。芯片组由发送和吸收用的两个芯片组成,两芯片均利用了 SiGe 技能。毫米波雷达的可检测间隔为 0.5m~250m。检测角度范围在 30m 远处为 30 度。
博世表示通过采取 SiGe 技能,可以比以往采取的 MMIC 技能降落本钱。将来有望在车辆上配备两个毫米波雷达,并可追加功能。该公司在车辆前方配备了两个毫米波雷达,并公布了车辆试验结果——检测角度范围在 30m 远处扩大到了 60 度。
与只配备一个毫米波雷达比较,配备两个毫米波雷达提高了急转弯时的检测精度,可以更加准确地捕捉到前方车辆及路边的护栏等。实车试验中,在曲率半径为 35m 的道路上也可准确地识别前方车辆。该公司表示,该装备能够提高低速追踪的 ACC(Adaptive Cruise Control System)的准确度等。其余,将来还可以增加各种功能,比如通过检测路旁的护栏等来识别弯道的形状,与车辆的横摆力矩合营以防止侧滑等。
日立制作所最近开拓出两种体积更小的车载毫米波雷达,利用 76GHz 频带,检测间隔最长达 200m。
用于进行长间隔检测的(检测范围 1m-127m)毫米波雷达,尺寸为横 100mm×纵 80mm×厚 30mm。与原来的机型比较,模块的厚度和体历年夜约分别减至以来的 1/3 和 1/4。其余,用于进行短间隔检测的毫米波雷达(检测范围 0.1m—25m)紧张通过改进天线,将检测角度从长间隔检测雷达的±15 度扩大到了±35 度。
毫米波雷达紧张由天线、高频电路及旗子暗记处理部分组成。日立制作所为了减小毫米波雷达的厚度,改进了高频电路及旗子暗记处理部分,通过将 MMIC 芯片封装在多层印刷线路板上,减小了体积,与原来利用单层印刷线路板的雷达比较,大幅提高了高频部件的封装密度。在提高微处理器性能的同时,通过增加混载内存的存储容量,将全部处理均集中在了 1 个微处理器上。由于减少了微处理器,以是旗子暗记处理部分生产的内部热量也随之减少,从而提高了部件的封装密度,这也为旗子暗记处理部分的小型化做出了贡献。





