发布时间:2023-03-14作者来源:hahabet甄选浏览:1136
前段时间Tesla重拾雷达的消息扰动了整个行业,甚至扰动了资本市场。网络上也放出来几张雷达PCB及实物尺寸图。本期邀请了一份技术稿,对这款雷达做一些基本的分析,和大家一起探讨,如有错误之处,期待各位读者朋友及同仁的指导。
根据xx的测试报告,行业研究指出Tesla雷达采用TI 2243双芯片级联方案。TI官网给出的芯片发射功率为13dBm,RX noise figure:12dB。从测试报告里可以看出,Tesla雷达采用FMCW工作体制,工作频率为76-77GHz,且雷达支持三种工作模式(文件中定义为Mode3,Mode4和Mode5),三种工作模式的扫频带宽分别为210MHz,400MHz和700MHz,斜率一样。
工作模式
不同模式的参数配置
雷达实物图
雷达PCB
天线信息
Peak fundamental Emission
假设存在单天线发射模式,此时天线增益14.3dBi,芯片功率13dBm,在系统损耗(x)一定的情况下,峰值EIRP=14.3+13-x=27.3-x,此种工作模式下的最大EIRP值无法到达前面的Mode3、4、5中的EIRP值,因此雷达不存在单发模式。两芯片级联并且同时工作时,总的发射功率Tx total=Tx power+10log2=16.01dBm。同时,不同个数的天线同时发射时的增益值如下:单根天线天线发射增益:14.3dBi;两根天线同时发射时增益为17.3dBi;三发和四发增益分别为19.07dBi和20.32dBi;因为Mode5的EIRP为36.19dBm,结合芯片功率和损耗值可知Mode5的工作模式为双芯片4发。对比Mode4和Mode5之间的EIRP差值(3dB),可以推导出Mode4的工作模式为双芯片双发,Mode3的工作模式为单芯片三发。(以上推论是作者基于测试报告中已给出的工作模式和测试值,计算公式为EIRP=Tx power+Antenna Gain-Loss,是否存在其他工作模式,尚无法确认)。
天线布局见下图(未加屏蔽罩及SIW结构),根据单个接收天线的尺寸做比拟,以半波长间距为基准,得到发射天线和接收天线的间距。两芯片级联,其中芯片1的三发处于同一水平面,无俯仰向区分,间距6倍波长。芯片2(Tx3-Tx5)的三个发射天线俯仰向相差2倍波长,水平间距3倍波长。PCB表层采用人工电磁表面结构,可减小纹波抖动。
接收天线,Port1和Port2之间的性能差异在方位面角度上,Port2方位面角度约120°,Port1方位面角度50°(3dB),推断短距离模式用上图接收天线中的Port2和Port7来工作。
为实现屏蔽罩全接地,天线采用SIW转换结构,对加载SIW结构的RX天线组进一步仿真,由于SIW结构的宽度主要影响截止频率,因此在没获得准确的参数的前提下,仿真结构的截止频率可能和Tesla用的SIW结构存在差异。对SIW结构做阻抗匹配,并代入天线馈电端口,接收天线的隔离度大于-20dB,由于未对Port2上的功分器做过多的匹配设计,因此Port2和Port3之间存在一定频偏量;
图12:加载SIW结构的S参数
图13:增加屏蔽罩金属地的S参数
在SIW结构上增加金属接地,模拟屏蔽罩的影响(受仿真时间限制,未将整个屏蔽罩设计进去),增加接地金属前后S参数并未产生明显偏移和畸变,两者基本重合。且SIW结构在76.5GHz处的电场均匀分布在波导管内。
图14:SIW的电场分布@76.5G
加载了SIW结构的天线仿真性能如下,由于SIW结构比较短,因此整体损耗并不大。
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