汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)功率放大器仿真設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了用于汽車防撞雷達(dá)的功率放大器，為了消除在K波段的寄生效應(yīng)的影響，設(shè)計(jì)了直流偏置、輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)、耦合隔直和電源濾波的微帶網(wǎng)絡(luò)。通過ADS仿真，得到了噪聲系數(shù)為2．33，最大輸出功率為18．5 dBm，增益為8．5 dB的功率放大器。文中設(shè)計(jì)的功率放大器適用于FMCW雷達(dá)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：雷達(dá)；K波段；寄生效應(yīng)；增益

隨著社會(huì)的進(jìn)步，作為奢侈品的汽車消費(fèi)品已經(jīng)開始在普通家庭普及，汽車的行車安全是越來越重要，因此，各國(guó)對(duì)交通安全越來越重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上大多數(shù)交通事故是司機(jī)反映不及造成的，其中絕大部分是屬于汽車相撞追尾，為了提前避免這種反應(yīng)不及的交通事故，為安全駕駛的輔助控制裝置汽車防撞雷達(dá)隨之產(chǎn)生。國(guó)際上對(duì)汽車防撞雷達(dá)的研究較早，其中K波段的汽車防撞雷達(dá)技術(shù)較為成熟，W波段也開始有大量的研究文獻(xiàn)發(fā)表。因?yàn)橐陨喜ǘ晤l率較高，用集總參數(shù)來設(shè)計(jì)電路會(huì)產(chǎn)生很大的寄生效應(yīng)，一般用分布參數(shù)來完成此類電路的設(shè)計(jì)，當(dāng)然目前也出現(xiàn)了一些24GHz汽車雷達(dá)系統(tǒng)的MMIC模塊，但是其成本較高。在汽車倒車雷達(dá)系統(tǒng)中，功率放大器是一個(gè)很重要的部件，同樣它會(huì)引入大量的噪聲。在K波段，功率放大器的寄生效應(yīng)變得非常大，像集總參數(shù)的寄生效應(yīng)，引線的寄生效應(yīng)，焊盤等。為降低企業(yè)的制造成本，提高開發(fā)的靈活性，文中用共面波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)了工作在24 GHz汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的功率放大器模塊。

1 功率放大器的設(shè)計(jì)
根據(jù)功率放大器的設(shè)計(jì)原理，首先選定功放管的工作點(diǎn)Q，定出其電源電壓，確定在設(shè)計(jì)頻段內(nèi)的穩(wěn)定性，然后做出輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

1．1 電路設(shè)計(jì)
功放管選用安華高(avagotech)公司的E-PHEMT類型的VMMK-1218，因?yàn)槠囂峁┑碾娫礊? V，所以此功放管的電源電壓選為5 V。VMMK-1218的靜態(tài)工作點(diǎn)選為VDS=2.5V，IDS=25mA。其中直流偏置通過電阻分壓得到，為了消除微波信號(hào)進(jìn)入直流電路并加了電源濾波電路，用高頻厄流線圈阻斷微波信號(hào)。在輸入和輸出端加了匹配濾波網(wǎng)絡(luò)，并用隔直電容進(jìn)行了直流的隔離，以防止影響前級(jí)和后級(jí)電路。

1．2 微波電路的設(shè)計(jì)
汽車?yán)走_(dá)的工作頻率為24 GHz，集總參數(shù)元件在此頻率下的寄生效應(yīng)非常明顯，故需要利用分布參數(shù)元件來設(shè)計(jì)輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)、電源濾波電路和輸入輸出的隔直電容。電路如圖3所示。其中電阻R1，R5，R6為偏置的分壓電阻。