1、概述

近年来，在汽车工业中，作为防止交通事故的防撞系统，高级驾驶辅助系统（ADAS）的开发已成为热门。ADAS使用多种传感器，尤其是汽车雷达是从短距离到远距离检测物体的关键设备之一。

未来ADAS的汽车雷达要求之一是能够以高分辨率，距离，速度和角度检测小物体，为了实现这一点，宽带FMCW调制是必不可少的关键技术。在WRC-15（2015年世界无线电通信大会）中，已同意使用连续4 GHz带宽（77 GHz至81 GHz）。未来随着ADAS的普及，对使用79GHz频段的高分辨率毫米波雷达的需求将不断增长。

另一方面，当以毫米波测试最大4 GHz的宽带调制信号时，诸如常规谐波混频器之类的测试设备可能不方便。在本文中，首先介绍了高分辨率毫米波雷达的概述，并介绍了使用信号分析仪MS2830A/MS2840A和高性能波导混频器MA2808A解决方案进行无线特性测试的挑战。

2、高分辨率毫米波雷达概述

如今，汽车雷达已用于自适应巡航控制（ACC）和防撞（CA），以检测大型物体（例如前方车辆）的距离和速度。对于未来的高级ADAS，对于盲点检测（BSD），变道辅助（LCA）和后方交通穿越警报（RTCA），在近距离检测小物体的能力至关重要。

FMCW调制被广泛用于汽车雷达，它发送信号以恒定幅度从上限频率扫描到下限频率，并使用通过混合发射信号和接收反射信号而产生的拍频来检测速度和距离。与脉冲调制相比，可以简化射频电路，从而可以减少体积和成本。

FMCW雷达框图

参考：硅锗技术中用于77GHz汽车雷达的毫米波接收器概念，基辛格，美国.

为了高分辨率检测小物体的速度和距离，必须在较宽的带宽上扫描频率。今天，短距离应用主要使用24 GHz频段。但是，在某些情况下，由于国家无线电法规的限制（频率带宽，最大发射功率等），它不具备足够的性能。此外，由于存在对在24 GHz下运行的其他通信系统的干扰问题，欧盟为此设置了失效截止日期.  雷达还使用77GHz频段来长距离检测物体，但是该频段被限制在1 GHz以下，这不足以实现高分辨率。因此，可用的4 GHz带宽，79 GHz频带（77 GHz至81 GHz）将成为短距离雷达的主流。下表显示了79 GHz高分辨率雷达所需的性能。

77 GHz和79 GHz频段的典型汽车雷达特性

参考：ITU-R M.2057-0（02/2014）建议书在智能交通系统应用中工作于76-81 GHz频带的汽车雷达的系统特性

3、高分辨率毫米波雷达的无线电特性测试

在欧洲和日本，以下规范中定义了针对79 GHz雷达的无线电特性测试。下表显示了ETSI EN 302264-1中定义的测试用例的摘要。每个测试案例都可以使用频谱分析仪进行测量。

・ETSI EN 302 264 : 在77 GHz至81 GHz频带中运行的短程雷达设备

・ARIB  STD-T111  :  79GHz频段高分辨率雷达ARIB标准

・TELEC-T319  :   毫米波雷达（79 GHz频段）专用低功率无线电设备的特性测试方法

此外，验证相位噪声性能对于高分辨率雷达的设计和生产也很重要。

・验证相位噪声性能

但是，79 GHz雷达使用最大4 GHz带宽，您将面临传统测试方法中从未遇到的挑战。接下来的页面介绍了这些测试用例中的挑战以及MS2830A/ MS2840A信号分析仪和MA2808A高性能波导混频器提供的解决方案。

ETSI EN 302 264-1测试案例摘要

4、无线特性测试中的挑战和解决方案

(1) 无镜像响应影响的Tx频率和功率测量

通过频谱分析仪测量毫米波信号时，通常使用谐波混频器。在谐波混频器内部，通过与频谱分析仪馈入的本地信号产生的谐波混合，将测试信号转换为IF信号，然后将IF信号再次馈送到频谱分析仪。谐波混频器通过简单的配置即可使测试系统降低成本，但需要注意频谱分析仪上显示的“镜像响应”。

谐波混频器

对测量结果影响最大的镜像响应显示为中频频率的两倍。如果通过1.58 GHz IF频率设计的频谱分析仪和谐波混频器测量FMCW雷达4 GHz带宽的信号，则由于镜像响应与实际雷达信号重叠，因此无法测量频率误差/占用带宽和发射功率。在其他情况下，可以通过镜像抑制方法解决。但是，在FMCW调制中实时更改频率的情况下是无效的。

FMCW 4GHz带宽的测量

带镜像抑制的FMCW测量

另一种可能的方法是配置连接到频谱分析仪的下变频器电路。在这种情况下，您可以根据测试信号的频率和带宽来设计理想的中频频率。另一方面，您必须准备合适的组件，例如混频器/本振信号源/乘法器/滤波器/增益放大器，并且需要配置和维护测试系统。

下变频器

下图显示了信号分析仪MS2830A /MS2840A和高性能波导混频器MA2808A对FMCW4 GHz带宽的测量示例，显示雷达的频谱而不受镜像响应的影响。MS2830A / MS2840A设计为具有1.875 GHz的非常高的IF频率，适用于宽带调制信号的频谱测量。此外，MA2808A内部混频器/滤波技术和独特的“ PS功能”使得能够测量4 GHz带宽的FMCW信号的频率和功率，从而避免镜像响应的影响。

具有PS功能的FMCW 4 GHz BW的测量

MS2830A/MS2840A和MA2808A只能通过一根同轴电缆连接。通过一键操作将MA2808A的转换损耗从USB存储器加载到MS2830A / MS2840A。这种紧凑的测试系统可以简化设计和制造现场的布局，还可以减少测量仪器的维护和校准成本。

(2)发射功率和具有足够灵敏度的杂散发射测量

在许多实际的汽车雷达测试环境中，您将需要对空口（OTA）测试具有良好灵敏度的测试设备。如果测试天线距离DUT 50厘米，则79 GHz信号的自由空间损耗为65 dB。由于ETSI EN 302264-1中定义的最大辐射平均功率谱密度（eirp）要求测量<-40 dBm / MHz，因此在23 GHz的测试天线增益下，测试设备的要求在79 GHz时约为-142 dBm / Hz。

Reference: ETSI EN 302 264-1 V1.1.1 (2009-06)

通常，谐波混频器的转换损耗通常约为35至40 dB。由于结合频谱分析仪的显示平均噪声电平（DANL）为-135 dBm / Hz至-140 dBm / Hz，因此可能难以满足上述要求。下图显示了MS2840A和MA2808A的组合所带来的DANL性能。MS2840A出色的本底噪声性能和MA2808A的基波混频电路，可实现发射功率和杂散发射所需的灵敏度。此外，频谱分析仪的更高灵敏度将有助于在车辆上安装雷达时测试信号的方向性。

MA2808A的典型损耗

MS2840A的底噪

FMCW4 GHz BW的总功率测量

(3) 短程雷达的相位噪声性能

当雷达检测到相邻物体时，发射和接收信号之间的时间和频率差异会变小。如果相位噪声性能不足，则无法分离两个信号，因为接收信号可能隐藏在发送信号的相位噪声中，如下图所示。

79 GHz高分辨率雷达将具有-90 dBc / Hz（100 kHz偏移）和-100 dBc / Hz（1 MHz偏移）的相位噪声性能。测试设备应具有更好的性能。市场上有专用的测试仪，但毫米波测试却不多，因此，频谱分析仪是选择之一。下图显示了通过MS2840A和MA2808A测量相位噪声的示例。MS2840A出色的近端相噪性能在79 GHz时达到了<-100 dBc（100 kHz偏移），<-110 dBc /Hz（1MHz偏移）。

79GHz的相位噪声测量

5、总结

-随着ADAS的普及，对可探测小物体的79GHz高分辨率雷达的需求将不断增长

-由于79 GHz高分辨率雷达使用最大4GHz带宽，因此您将需要频谱分析仪来解决无线电特性测试中的问题

避免镜像响应

对OTA测试具有足够的灵敏度

-MS2830A / MS2840A信号分析仪和MA2808A高性能波导混频器的组合是适用于79GHz高分辨率雷达测试的最佳解决方案

高IF中频和PS（极性反转）功能，可测量宽带信号

出色的灵敏度性能

简单紧凑的毫米波测试系统

关键词:毫米波汽车雷达测试 谐波混频器 频谱分析仪

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来 源：安立通讯科技Anritsu测试测量

编辑：清风

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