KeysightEEsofEDA使用3D场景建模框架的汽车FMCW雷达系统设计.PDF

Keysight EEsof EDA 使用 3D 场景建模框架的汽车 FMCW 雷达 系统设计 应用指南 引言 根据政府报告，全世界每年有成千上万的人因为车祸而丧生，而伤残人数更是达到了数百万[1]。 这是科学家和工程师致力于研究汽车应用的首要原因，他们希望开发安全的汽车雷达系统，以减 少汽车碰撞造成的人身伤害。在这种市场需求的推动下，车辆上广泛采用了各种雷达系统，如自 适应巡航控制（ACC）、停车再起步、盲点检测（BSD），变道辅助（LCA）和追尾预警（RCW）。 基于频率调制连续波（FMCW）[2]的汽车雷达是目前广泛应用的一种技术。与脉冲雷达不同，使用 连续波调制的 FMCW 雷达可以避免传输中的高峰均功率比（PAPR），简化了功率放大器等天线 和射频部件的设计过程。因此，基于该技术的汽车雷达系统具有更多优势，例如良好的性能、简 化的射频元器件、尺寸更小、重量更轻和成本更低。 本应用指南提出了先进型 FMCW 雷达系统的设计方法，其中需要应用多天线、数字波束赋形 （DBF）、多维 DSP 信号处理和参数估计算法等技术。 根据市场调查，汽车雷达设计人员需要一款具有以下功能的工具： – 生成和分析不同类型的 FMCW 信号 – 多天线/ 阵列天线设计能力 – 用于 DBF 和多目标检测的复杂算法设计，具有高分辨率和精度的清晰距离和速度测量，以及 用于防撞和汽车驾驶的复杂 DSP 算法 – 能够应对高频、跨域体系结构中的系统复杂性 – 复杂的环境场景，包括具有多散射雷达截面（RCS）和杂波加扰动的移动目标 – 用于高级测量的测试考虑因素，如检测率、误报率、2D/3D 天线方向图、距离多普勒图以及综 合自动测试系统 03 | 是德科技 | 使用 3D 场景建模框架的汽车 FMCW 雷达系统设计——应用指南 W1905 SystemVue 雷达库能够提供这些功能，用于汽车雷达系统的仿真和测试。为了节省开 发时间并降低成本，SystemVue 雷达库提供高度参数化的仿真模型和更高级别的参考设计工 作区，使得设计人员能够创建雷达系统操作场景，包括雷达信号生成、处理、环境影响（如 杂波、干扰、目标接收机算法和测量）。图 1 为一个 FMCW 系统设计的设置示例。由于其强 大的能力，所示的大多数模型（如信号发生器、发射机、Tx/Rx 天线、射频接收机、测量、 目标 RCS 、杂波和干扰）可以直接从雷达库获得。为了获得包含更准确结果的更详细体系结 构，SystemVue 允许对射频发射机/射频接收机使用 RF-DSP ，或是对跨域仿真中的天线使用 DSP-EM。W1905 模块集及其示例工作区可用作算法和体系结构参考设计，以在不同信号条 件和环境情况下验证雷达性能。这些可能包括目标和 RCS 场景、杂波条件、干扰和环境干扰 等。通过全面周到地考虑各种环境影响，同时保持开放的建模环境（.m、C++、VHDL 、测试 设备），雷达系统设计人员可以更有信心地在研发早期探索设计体系结构，而无需进行成本昂 贵的室外距离测试或使用硬件仿真器。 从 EM 仿真导入的 信号生成 发射机 天线方向图 射频链路 干扰 雷达 双工器 天线 目标 2 接收机下 杂波 接收机测量 信号处理器 变频器