[实用新型]一种用于汽车雷达系统的77GHz功率放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种雷达功率放大器，尤其涉及一种用于汽车雷达系统的77GHz功率放大器，属于无线电子通信技术领域。

背景技术

随着汽车工业的发展，汽车安全性能受到厂商和消费者越来越多的重视。汽车交通事故频发，造成了重大的生命、财产损失，汽车的行驶安全问题也得到了社会的广泛关注，我国是多自然灾害的国家，经常某个地区出现长久的多雾天气，尤其是在高速公路上行驶的车辆，遇到雾天或者雨天，由此产生的汽车追尾造成的交通事故极易发生。 人们对汽车防碰撞、自适应巡航、盲区监测和辅助驾驶等功能不断提出新的要求，汽车毫米波雷达系统应运而生。 毫米波是指频率在30GHz到300GHz之间的电磁波，由于它具有波长短、频带宽、方向性好和穿透能力强等优点，已在许多方面均有应用。毫米波雷达防撞探测方式克服了激光和超声波雷达探测方式中恶劣环境适应性差的缺点。毫米波雷达普遍使用的是连续频率调制(CWFM)，从目标反射回来信号的调制频率相对于发射信号的调制频率有个时间上的延迟，利用这个延迟来判断与目标之间的距离。

当碰撞不可避免时，通过对刹车、头靠、安全带等进行控制，减轻因碰撞而带来的危害，极大程度的减少人身及财产安全的事故发生。

在传统的防撞探测系统中，通常采用激光和超声波雷达探测并获取车辆周围环境信息，由于防撞探测系统的工作环境十分复杂，周围地物的干扰、恶劣的气象条件以及工业现场大量的粉尘干扰，都会严重制约激光和超声波方式的目标检测能力。

究其原因，主要是因为：汽车毫米波雷达系统主要包括接收系统和发射系统，功率放大器作为发射机的关键部分，一直是77GHz汽车毫米波雷达系统中的设计难点。

现有77GHz功率放大器设计常采用 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor的英文缩写）、SiGe BiCMOS（SiGe BiCMOS工艺集成技术,是在制造电路结构中的双极晶体管时,在硅基区材料中加入一定含量的锗,形成应变硅异质结构晶体管,以改善双极晶体管特性的一种硅基工艺集成技术）、GaAs工艺。CMOS工艺成本最低，但其面临着诸多挑战。其主要挑战是CMOS 工艺无源元件的低Q值造成能量在无源元件中较多的损耗，以及先进的工艺节点的CMOS晶体管的低击穿电压造成放大器的输出摆幅较小，而且CMOS晶体管因为热载流子效应很难制造出高线性度的应用于77GHz汽车毫米波雷达系统的功率放大器。GaAs工艺性能最好，但是制造成本昂贵。SiGe BiCMOS工艺与CMOS工艺完全兼容，而且具有较高击穿电压和截止频率而越来越受到重视。

在77GHz功率放大器的研究方面，国内外已经进行了广泛的研究，传统的77GHz功率放大器普遍存在的问题是输入输出匹配网络损耗较大，增益低，输出功率低和功耗大。现有77GHz汽车毫米波雷达系统方案中的射频收发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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决77GHz汽车毫米波雷达系统的功率放大器由于采用多款芯片的组合而存在线性度低、体积大、高功耗、高成本、集成度低的技术问题，本实用新型提供一种全集成的用于汽车雷达系统的77GHz功率放大器，提高系统稳定性，消除外界环境对天线及汽车防碰撞雷达的影响。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种用于汽车雷达系统的77GHz功率放大器，其电路主要由增益放大器和匹配网络组成；其特征在于：增益放大器为四级；匹配网络包括与增益放大器输入端相连的输入匹配网络、四级增益放大器之间的级间匹配网络和与增益放大器输出端相连的输出匹配网络；四级增益放大器均为AB类差分功率放大器，功率放大器的输出与差分天线直连，不需要片上巴伦进行转接，从而节省芯片面积；匹配网络为传输线和MIM电容相配合的匹配方式。

作为一种优选方式，本实用新型所述功率放大器中所述的匹配网络中采用50Ω特征阻抗的慢波传输线。

作为一种优选方式，本实用新型所述功率放大器中所述的AB类差分功率放大器包括两路相同的单端放大电路。