一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，包括4通道的射频信号接收模块、本振信号倍频模块、功分模块和中频信号处理模块，所述本振信号倍频模块接收本振信号倍频后由功分模块分为四路输送至射频信号接收模块的4个通道并与射频信号接收模块接收到的射频信号进行下变频处理变为中频信号，再输送给中频信号处理模块处理后输出。

A receiver chip for 77GHz automotive radar

The invention discloses a method for receiving chip 77GHz automotive radar, including the RF signal of 4 channel receiver module, the vibration signal frequency module, power module and signal processing module, the local oscillator signal frequency module receives the vibration signal by frequency divider module is divided into 4 channels of four road transport to the RF signal receiving module and RF signal receiving module receives the frequency conversion into intermediate frequency signal, and then transported to the intermediate frequency signal processing module and output after treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片
本专利技术涉及射频/毫米波芯片设计技术、汽车雷达系统前端电路等领域，具体的说，是一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片。
技术介绍
随着汽车数量的爆发式增长，汽车行车安全受到越来越大的挑战，被动安全如安全带、安全气囊等已经不足以保证人身及财产安全。因此，主动安全装置被逐渐的应用于汽车行业。其中，汽车毫米波雷达的应用为自适应巡航、防碰撞、盲区检测等提供了可靠的主动安全措施。典型的车用毫米波雷达频率是应用24GHz和77GHz，77GHz波段下探测距离长，带宽大，频段相对使用较少，已逐渐发展为车载毫米波长距雷达应用波段。雷达系统主要分为调频连续波（FMCW）雷达以及脉冲雷达。针对汽车雷达应用，目标距离较近，发射脉冲和接收脉冲之间的时间差非常小，信号高速处理要求较高。调频连续波算法简单，信号处理要求不高，非常适合做近距离探测的汽车雷达。FMCW雷达发射连续调制信号，信号频率在时域中按照调制电压的规律线性上升或者下降，常用的调制信号包括方波信号、锯齿波信号以及三角波信号等。以采用三角波调制形式的FMCW雷达测距为例，调频信号中心频率为fo，Tc为调频信号周期、Bc为调频带宽。信号上升过程，发射信号与接收信号的差频频率表示为fbup；信号处于下降过程，发射信号与接收信号的差频频率表示为fbdn。当目标处于静止状态时，发射信号经过ΔT时间延迟被雷达接收，ΔT=2R/c,式中c为光速，R为雷达与目标之间的距离。此时上升和下降过程差频频率fbup=fbdn=fr1=f1-f2,雷达与目标物体之间的距离R=c•Tc•fr1/4Bc。如果目标正在移动，则反射信号包含一个由目标相对运动所引起的多普勒频移fd。fd=2Vr•fo/c，Vr为相对运动速度，多普勒频移会使得差频信号在上升和下降过程产生变化，其中信号上升过程的差频信号fbup=fr2-fd，信号下降过程的差频信号fbdn=fr2+fd，因此可以计算出雷达与目标相对速度Vr=c•（fbdn-fbup）/4fo，当目标正在靠近雷达时，相对速度取值为正，目标远离雷达时，取值为负。基于距离R和相对速度Vr公式，可以进一步确定雷达系统处理距离和相对速度分辨率。目标的检测主要通过雷达发射和接收的波束决定。通过集成多个天线、多个收发通道以及数字信号处理实现的数字波束形成系统，可以完成多路信号的处理，扩宽雷达监测的角度。射频收发前端是雷达系统的核心模块。发射信号由发射机内部集成的压控振荡器在调制信号的作用下产生，其输出信号一部分经过功率放大器放大输出，一部分作为接收机本振信号与目标反射的回波信号进行混频。现有的车载毫米波雷达接收芯片分为两种。一种采用分离器件的形式，通过单独的巴伦、混频器、放大器、倍频器以及功率放大器芯片实现反射信号的解调，该方案集成度较低、不利于汽车雷达小型化的需求。另一种方案采用全集成的形式，所有功能单元均在芯片内部实现。现有77GHz汽车毫米波雷达系统中的射频接收机大多采用多款芯片组合来实现，存在体积大，功耗大，一致性差，成本较高等缺点，芯片数量的增加意味着设计难度就会增加，导致研制成本的增加和研发周期的加长，不利于大规模应用。
技术实现思路
为了提高汽车雷达系统的集成度和性能，本专利技术提出一种用于77GHz汽车雷达接收芯片，充分利用了SiGeBiCMOS工艺和传输线技术，实现了77GHz毫米波雷达接收机的单片集成，并且在电路设计中充分的考虑了线性度、噪声、增益各项指标，采用了新颖的电路设计技术，实现了各系统指标的提升。一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，包括4通道的射频信号接收模块、本振信号倍频模块、功分模块和中频信号处理模块，所述本振信号倍频模块接收本振信号倍频后由功分模块分为四路输送至射频信号接收模块的4个通道并与射频信号接收模块接收到的射频信号进行下变频处理变为中频信号，再输送给中频信号处理模块处理后输出。具体地，所述本振信号倍频模块包括本振信号输入接口、本振信号输入接口依次连接的第一巴伦、第一缓冲放大器、倍频器、功率放大器和第二巴伦，第二巴伦连接功分模块。具体地，所述射频信号接收模块包括第三巴伦、低噪声混频器、第四巴伦、第二缓冲放大器、第三缓冲放大器和射频输入接口，所述射频输入接口依次连接有第三巴伦、低噪声混频器、第三缓冲放大器，所述低噪声混频器还依次连接有第二缓冲放大器、第四巴伦，所述第四巴伦连接功分模块。具体地，功分模块为wilkinson功分器。具体地，所述中频信号处理模块包括中频信号输出接口和与中频信号输出接口依次连接的第五缓冲放大器和第四缓冲放大器，第四缓冲放大器与射频信号接收模块连接。具体地，所述第三缓冲放大器为射极跟随器。具体地，所述第五缓冲放大器为于幅度的调节和驱动的差分射极跟随器，所述第四缓冲放大器为一级缓冲放大器。具体地，所述低噪声混频器包括晶体管T1、T2，晶体管T1、T2基极连接差分信号输入端；所述晶体管T1、T2基极还分别通过传输线TL7、TL6接收偏置电压；晶体管T1、T2发射级相连后依次连接传输线TL5、电阻R1后接地；晶体管T1集电极依次通过传输线TL12、TL10连接到电源，晶体管T2集电极依次通过传输线TL13、TL11连接到电源；晶体管T3、T4发射极相连后并通过传输线TL17、TL16、电阻R2连接到地；晶体管T5、T6发射极相连后并通过传输线TL18、TL16、电阻R2连接到地；晶体管T3、T6基极相连接后连接到本振信号输入端，晶体管T4、T5基极相连接后连接到本振信号输入端；晶体管T3、T5集电极相连后连接到中频信号输出端口，T4、T6集电极相连后连接到中频信号输出端口；晶体管T3、T5集电极通过第一RC并联电路连接到电源，晶体管T4、T6集电极通过第二RC并联电路连接到电源。所述第一RC并联电路包括电阻R3、电容C5；所述第二RC并联电路包括电阻R4、电容C6；晶体管T3、T4发射极相连后依次通过传输线TL14、隔直电容C3、传输线TL12连接到晶体管T1集电极；晶体管T5、T6相连后依次通过传输线TL15、隔直电容C4、传输线TL13连接到晶体管T2集电极。具体地，倍频器包括晶体管T7、T8，晶体管T7、T8基极连接本振信号输入端；晶体管T7、T8基极还分别通过传输线TL21、TL20接收偏置电压；晶体管T7、T8发射极相连并通过传输线TL19、电阻R5连接到地；晶体管T7、T8集电极连接有谐振负载电路，谐振负载电路包括传输线TL22、TL24、TL25、TL23和电容Cc，传输线TL22、TL24、TL25、TL23依次连接，电容Cc的一端连接在传输线TL22与TL24之间，另一端连接在传输线TL23、TL25之间；传输线TL22、TL23分别与晶体管T7、T8集电极连接；传输线TL6、TL7的公共端通过传输线TL26连接到电源；晶体管T9、T10发射极分别通过传输线TL33、TL34相连后再通过传输线TL32、电阻R6连接到地；晶体管T9集电极通过传输线TL35、TL37连接到电源；晶体管T10集电极通过传输线TL36、TL38连接到电源；晶体管T9、T10集电极还分别通过传输线TL35、TL36连接到本振信号输出端口，输出经过倍频的本振信号；晶体管T9、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，其特征在于，包括4通道的射频信号接收模块（2）、本振信号倍频模块（1）、功分模块（3）和中频信号处理模块（4），所述本振信号倍频模块（1）接收本振信号倍频后由功分模块（3）分为四路输送至射频信号接收模块（2）的4个通道并与射频信号接收模块（2）接收到的射频信号进行下变频处理变为中频信号，再输送给中频信号处理模块（4）处理后输出。

【技术特征摘要】
1.一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，其特征在于，包括4通道的射频信号接收模块（2）、本振信号倍频模块（1）、功分模块（3）和中频信号处理模块（4），所述本振信号倍频模块（1）接收本振信号倍频后由功分模块（3）分为四路输送至射频信号接收模块（2）的4个通道并与射频信号接收模块（2）接收到的射频信号进行下变频处理变为中频信号，再输送给中频信号处理模块（4）处理后输出。2.根据权利要求1所述的一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，其特征在于，所述本振信号倍频模块（1）包括本振信号输入接口（11）、本振信号输入接口（11）依次连接的第一巴伦（12）、第一缓冲放大器（13）、倍频器（14）、功率放大器（15）和第二巴伦（16），第二巴伦（16）连接功分模块（3）。3.根据权利要求1所述的一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，其特征在于，所述射频信号接收模块（2）包括第三巴伦（22）、低噪声混频器（23）、第四巴伦（24）、第二缓冲放大器（25）、第三缓冲放大器（26）和射频输入接口（21），所述射频输入接口（21）依次连接有第三巴伦（22）、低噪声混频器（23）、第三缓冲放大器（26），所述低噪声混频器（23）还依次连接有第二缓冲放大器（25）、第四巴伦（24），所述第四巴伦（24）连接功分模块（3）。4.根据权利要求1所述的一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，其特征在于，功分模块（3）为wilkinson功分器。5.根据权利要求1所述的一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，其特征在于，所述中频信号处理模块（4）包括设置中频信号输出接口（43）和与中频信号输出接口（43）依次连接的第五缓冲放大器（42）和第四缓冲放大器（41），第四缓冲放大器（41）与射频信号接收模块（2）连接。6.根据权利要求3所述的一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，其特征在于，所述第三缓冲放大器（26）为射极跟随器。7.根据权利要求5所述的一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，其特征在于，所述第五缓冲放大器（42）为用于幅度的调节和驱动的差分射极跟随器，所述第四缓冲放大器（41）为一级缓冲放大器。8.根据权利要求3所述的一种用于77GHz汽车雷达的接收芯片，其特征在于，所述低噪声混频器（23）包括晶体管T1、T2，晶体管T1、T2基极连接差分信号输入端；所述晶体管T1、T2基极还分别通过传输线TL7、TL6接收偏置电压；晶体管T1、T2发射级相连后依次连接传输线TL5、电阻R1后接地；晶体管T1集电极依次通过传输线TL12、TL10连接到电源，晶体管T2集电极依次通过传输线TL13、TL11连接到电源；晶体管T3、T4发射极相连后并通过传输线TL17、TL16、电阻R2连接到地；晶体管T5、T6发射极相连后并通过传输线TL18、TL16、电阻R2连接到地；晶体管T3、T6基极相连接后连接到本振信号输入端，晶体管T4、T5基极相连接后连接到本振信号输入端；晶体管T3、T5集电极相连后连接到中频信号输出端口，T4、T6集电极相连后连接到中频信号输出端口；晶体管T3、T5集电极通过第一RC并联电路连接到电源，晶体管T4...

【专利技术属性】
技术研发人员：万佳，谢军伟，赵新强，谢李萍，吴凯敏，
申请(专利权)人：成都旋极星源信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51