应用于智能驾驶的77GHz毫米波汽车雷达收发机芯片

针对未来智能驾驶和无人驾驶对毫米波传感器多模式、多场景感知需求,设计并实现了一种77GHz多模毫米波雷达收发机芯片。芯片采用65nm CMOS工艺,集成了3路雷达发射机和4路接收机、调频连续波（FMCW）波形发生器、模数转换器以及高速数据接口等电路。利用交叉耦合中和电容技术提升了CMOS工艺上毫米波低噪声放大器、毫米波片上功放等电路性能,采用两点调制锁相环技术提升了FMCW信号带宽和调制速率。收发机的发射功率、波形样式、接收增益和带宽等参数具有较好的可配置性,满足未来多模式、小型化和低成本汽车雷达传感器需求。芯片测试结果显示,在76～81GHz频率范围内,接收机实现50dB的增益控制,最小噪声系数11dB,FMCW信号调频带宽达4.2GHz,调制速率达233MHz/μs,线性度优于0.1%,－45～+125℃全温范围内发射机典型输出功率大于13dBm。     

24 GHz CMOS功率放大器芯片设计

24 GHz频段在车载雷达和无人机方面应用广泛,但面临着提高集成度、降低成本的挑战,而CMOS毫米波芯片因其成本低和易于系统集成的优点,在毫米波通信系统的应用中占据着越来越重要的地位。因此提出一种基于CMOS工艺的24 GHz功率放大器芯片的设计方法,包括24 GHz功放芯片的应用,以及有源器件的版图对其特征的影响及设计,给出了CMOS毫米波无源器件的特征及建模设计,最后对无源与有源器件进行了联合仿真,得到一个PAE为17%、Pout为10.7 d Bm的单级24 GHz功率放大器芯片。     

以设计技术迎接多重挑战

随着工艺的发展,CMOS工艺生产毫米波RF收发芯片的解决方案正迅速增多。在2006年的在ISSCC上,第一次开设了毫米波的专题会议。在2006年国际微波大会(IMS)的毫米波技术专题会议中,与CMOS技术相关的内容超过了大半部分。在2006IMS上,英特尔、IBM、比利时IMEC等10家公司和团体,已明确表示正在开发毫米波收发芯片。2006年的ISSCC上,在实现收发芯片的关键--频率合成器方面,美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)公布了用90nm工艺设计的振荡频率为60GHz的VCO,日本东京大学公布了用90nm工艺研制出的工作频率为70GHz的分频器。从片路仅(现…     

Gb无线通信尽显魅力

CMOS工艺逐渐普及毫米波通信可在收发电路中实现Gb级的无线通信,且不需要压缩HDTV基带信号。用CMOS工艺实现毫米波RF芯片,可以降低产品价格。几年前,用CMOS工艺制作毫米波R F收发芯片几乎不太可能。截止频率(f T)等高频特性在使用180nm C M O S工艺时只能用于50GHz￣60GHz,而无     

24GHz测距雷达系统设计

毫米波雷达感测技术被用于多种工业和汽车应用中,近年来呈现出快速增长的态势。针对毫米波雷达系统的小型化需求,文章采用锁相环(PLL)结合高度集成的多功能雷达收发前端的方法设计了一种24GHz测距雷达系统,详细介绍了雷达系统的设计过程,分析了其技术指标,并进行了实物测量。该雷达系统工作在24GHz,以连续锯齿波作为调制波形,具有电路原理简单、尺寸小、集成度高、线性度高等特点,多功能集成电路的使用降低了雷达系统的复杂度,提高了设计效率,为片上雷达系统提供了参考方案。     

不断发展的低价雷达和360°激光探测器

除摄像头外,其它传感器也着实取得了较大的进步。低价格毫米波雷达、以及代替毫米波雷达的红外线激光器相继问世。德国博世公司正在开发目标价格为3万日元(约合2040元人民币)的77GHz毫米波雷达模块LRR3(见图B-1)。该模块中安装有用于计算汽车与前方障碍物之间距离及     

美国TRW公司率先研制出毫米波芯片雷达

<正>据《Microwave＆RF》1991年7月报道,美国TRW公司设计制造了在一个芯片上组成的毫米波雷达.这种器件是工作在40GHz的FMCW(调频连续波)雷达收发组件,芯片尺寸为4.35×7.00mm.该公司宣布这是首枚功能最多的毫米波芯片雷达,它有可能代替目前应用于灵巧武器中的微波混合集成电路雷达.     

全硅77GHz、+17.5dBm功放迎来新的毫米波应用

毫米波技术的发展使得77GHz带宽汽车雷达和60GHz带宽短程通信的应用成为可能,上述频率一般是通过化合物半导体来实现的。最近,设计人员设法用Si制造出象低噪声放大器(LNA)和压控振荡器(VCO)这样的毫米波部件,加里福尼亚理工学院的A·Komijani和A·Hajimiri就研制出全集成Si功率     

毫米波在通信领域的应用与产业化

对短距离高速无线通信需求的日益增长,各国在60 GHz频段相继分配了超过5 GHz带宽的免许可频谱,60 GHz毫米波无线通信成为广受关注的新热点之一。在介绍毫米波技术的基础上,概述了其在通信领域的产业应用,以及60 GHz标准化和产业化的发展趋势及面临的挑战。     

毫米波三维异质异构集成技术的进展与应用

三维异质异构集成技术是实现电子信息系统向着微型化、高效能、高整合、低功耗及低成本方向发展的最重要方法,也是决定信息化平台中微电子和微纳系统领域未来发展的一项核心高技术。文章详细介绍了毫米波频段三维异质异构集成技术的优势、近年来的发展趋势以及面临的挑战。利用硅基MEMS 光敏复合薄膜多层布线工艺可实现异质芯片的低损耗互连,同时三维集成高性能封装滤波器、高辐射效率封装天线等无源元件,还能很好地处理布线间的电磁兼容和芯片间的屏蔽问题。最后介绍了一款新型毫米波三维异质异构集成雷达及其在远距离生命体征探测方面的应用。     

Single-Chip W-band SiGe HBT Transceivers and Receivers for Doppler Radar and Millimeter-Wave Imaging

This paper presents the first single-chip direct-conversion 77-85 GHz transceiver fabricated in SiGe HBT technology, intended for Doppler radar and millimeter-wave imaging, particularly within the automotive radar band of 77-81 GHz. A 1.3 mm times 0.9 mm 86-96 GHz receiver is also presented. The transceiver, fabricated in a 130 nm SiGe HBT technology with f_T/f_MAX of 230/300 GHz, consumes 780 mW, and occupies 1.3 mm times 0.9 mm of die area. Furthermore, it achieves 40 dB conversion gain in the receiver at 82 GHz, a 3 dB bandwidth extending from 77 to 85 GHz at 25degC, and covering the entire 77-81 GHz band up to 100degC, record 3.85 dB DSB noise figure measured at 82 GHz LO and 1 GHz IF, and an IP_1dB of -35 dBm. The transmitter provides + 11.5 dBm of saturated output power at 77 GHz, and a divide64 static frequency divider is included on-die. Successful detection of a Doppler shift of 30 Hz at a range of 6 m is shown. The 86-96 GHz receiver achieves 31 dB conversion gain, a 3 dB bandwidth of 10 GHz, and 5.2 dB DSB noise figure at 96 GHz LO and 1 GHz IF, and -99 dBc/Hz phase noise at 1 MHz offset. System-level layout and integration techniques that address the challenges of low-voltage transceiver implementation are also discussed.     

K波段小型化收发前端的研制

为了显著降低K波段雷达收发前端的尺寸,提高系统性能,研究了一种基于低阻硅埋置腔体和BCB/Au金属互连的毫米波系统级封装技术,采用两层BCB涂覆的方式改善了BCB覆盖不均的情况。制备的K波段雷达收发前端中包含压控振荡器、低噪声放大器、混频器及功分器,尺寸仅有6.4*5.4 mm2,测试结果显示,在22.5 GHz 到 22.9 GHz的频带内,发射功率大于11dBm,中频增益大于10dB, 发射端到中频输出端隔离度大于30dB,满足系统小型化、高性能的需求。     

一种面向液压储能器的122 GHz FMCW 测距雷达

针对液压储能器活塞位移测量过程中存在的高温、高压、油污等影响问题,提出了基于122 GHz FMCW 测距雷达的活塞位移测量方案。在分析雷达系统结构和工作原理的基础上,分别对调制信号单元、T/ R 收发单元、调理单元和ARM 实时处理单元进行了详细设计,一方面采用集成设计思路缩小了系统体积,满足了液压储能器内安装测试需求,另一方面通过设计聚焦透镜,提高了122 GHz 毫米波在液压储能器内部的穿透能力。实验结果表明,在2 m 液压储能器活塞测试中,122 GHz FMCW 测距雷达能够耐压30 MPa,测距误差不超过2 cm。     

硅基毫米波雷达芯片研究现状与发展

毫米波雷达具备全天候复杂环境下的工作能力,在汽车雷达、智能机器人等方面有广泛的应用。同时,随着半导体技术的快速发展,硅基工艺晶体管的截止频率提升,硅基毫米波雷达成为研究热点,大量的工作从系统设计、电路设计等方面提高毫米波雷达的性能。该文从系统和核心电路等方面对硅基毫米波雷达芯片的研究现状和发展趋势进行综述。     

毫米波片上雷达技术研究进展

硅微电子技术的进步推动着雷达技术向着毫米波频段片上方向发展。片上雷达优良的性能和小型化优势使其在汽车及其他新领域获得越来越广泛的应用。阐述了基于SiGe BiCMOS和CMOS技术研制的几种主流硅毫米波片上雷达的电路结构、无源元件和封装技术,分析了其发展情况和面临的挑战,指出了片上毫米波雷达技术和应用的发展趋势。     

A 77 GHz mHEMT MMIC Chip Set for Automotive Radar Systems

A monolithic microwave integrated circuit (MMIC) chip set consisting of a power amplifier, a driver amplifier, and a frequency doubler has been developed for automotive radar systems at 77 GHz. The chip set was fabricated using a 0.15 µm gate‐length InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic high electron mobility transistor (mHEMT) process based on a 4‐inch substrate. The power amplifier demonstrated a measured small signal gain of over 20 dB from 76 to 77 GHz with 15.5 dBm output power. The chip size is 2 mm × 2 mm. The driver amplifier exhibited a gain of 23 dB over a 76 to 77 GHz band with an output power of 13 dBm. The chip size is 2.1 mm × 2 mm. The frequency doubler achieved an output power of –6 dBm at 76.5 GHz with a conversion gain of ?16 dB for an input power of 10 dBm and a 38.25 GHz input frequency. The chip size is 1.2 mm × 1.2 mm. This MMIC chip set is suitable for the 77 GHz automotive radar systems and related applications in a W‐band.     

大功率毫米波雷达及器件新技术研究

近年来,在电真空技术进一步发展和概念创新的基础上,借助于材料、工艺及微加工技术的进步,大功率毫米波器件取得了快速发展,诞生了大功率毫米波回旋行波管、W波段宽带行波管、准太赫兹行波管、毫米波扩展互作用速调管、集成微型行波管等新管型。在毫米波频段取得了输出功率100 W^100 kW、带宽6~10 GHz等标志性成果。利用上述性能优良的电真空器件结合雷达探测新技术,开展毫米波单脉冲精密测量及目标成像雷达、毫米波空间合成无源相控阵多目标监视雷达、毫米波微型行波管有源相控阵多功能一体化雷达、机载亚毫米波视频合成孔径雷达研究,突破大功率毫米波器件应用和发射机关键技术,实现大功率毫米波雷达空间目标的多维特征精细测量和成像等应用目标。     

毫米波雷达末制导反舰导弹抗质心干扰性能分析

现代海战中,反舰导弹正面临舰艇电子干扰的极大挑战。毫米波末制导雷达具有很强的抗无源干扰能力,十分适合应用于反舰导弹的末制导雷达。通过对比厘米波制导雷达和毫米波制导雷达的特性,分析了毫米波雷达末制导反舰导弹的抗质心干扰能力。     

A 77-GHz MMIC power amplifier for automotive radar applications

A MMIC 77-GHz two-stage power amplifier (PA) is reported in this letter. This MMIC chip demonstrated a measured small signal gain of over 10 dB from 75 GHz to 80 GHz with 18.5-dBm output power at 1 dB compression. The maximum small signal gain is above 12 dB from 77 to 78 GHz. The saturated output power is better than 21.5 dBm and the maximum power added efficiency is 10% between 75 GHz and 78 GHz. This chip is fabricated using 0.1-/spl mu/m AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT MMIC process on 4-mil GaAs substrate. The output power performance is the highest among the reported 4-mil MMIC GaAs HEMT PAs at this frequency and therefore it is suitable for the 77-GHz automotive radar systems and related transmitter applications in W-band.