实现高效雷达系统的毫米波天线布局指南

发布时间：2022-05-05 09:58:50

来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)

分享到：

在毫米波雷达技术中，角度维性能一直是令算法工程师们最为关注的环节之一。良好的角度维性能是产品的核心卖点之一，甚至成为核心竞争力的体现；而处理不当，则可能导致客户的不断投诉和质疑。

角度维性能受到多种因素的影响，包括但不限于天线设计、天线布局、通道校准与补偿、角度自校准、温度影响补偿以及DoA算法等等。即使只有其中一项处理得不够透彻，也可能成为雷达产品的短板。

首先，需要根据功能定义来确定雷达在角度维度上的需求。如若雷达需要进行俯仰测角，那么在布局设计中就需要考虑用于俯仰测角的阵元。明确功能定义，即确定雷达在角度维度上的应用目标，是十分重要的。

在明确了功能需求后，接下来就是关注是否能够很好地实现这些功能，即方位角和俯仰角的性能。理想状态是在理论上实现在±90度范围内的无模糊测角，并在这个范围内获得高分辨率和高精度的方位与俯仰估计。

当然，这只是美好的期望状态，在实际工程中几乎无法完全达到。但也无需强求完美，因为在车载领域中，我们可以依据一些合理的假设来进行取舍：

方位角的性能重要程度高于俯仰角

俯仰角通常具有远小于方位角的视场角（FoV）

这两种经典布局方式目前是最常见也最广泛使用的，它们的性能相对稳定且算法上的要求不高。然而，正如前面所提到的，这仅是基础布局，仍有改进空间。例如，在保持收发阵列数量不变的条件下，可以进一步提高阵列孔径，以获得更高的方位与俯仰估计性能。

你可能经常会看到Continental、BOSCH、Hella等大型公司的雷达采用各种奇特的3TX4RX等布局设计。这些看似复杂的布局都是在两个基本假设下进行的，以更好地贯彻三条设计原则。

总结

或许你已经注意到，大型公司的阵列布局基本上都是稀疏的。这种稀疏布局旨在提高角度估计的精度，虽然也存在一些代价，但可以通过适当的DoA策略来解决。因此，总体而言，这样的代价是非常值得的，能够在有限资源下挖掘更多潜力。

另外需要注意的是，正如前面所述，这些大型公司的布局设计无一例外都需要较高的信噪比支持，至少相比经典布局有更高的信噪比要求。这就要求硬件达到一定水平，而这正是这些大公司的优势所在。