【应用】高性能低噪声放大器在24G汽车雷达系统接收链路中的应用
人们对汽车行驶的安全性越来越重视，也不断对汽车防撞雷达系统进行研究，包括汽车主动防撞系统、前端ACC雷达自适应巡航系统、倒车雷达、变道辅助驾驶系统等。毫米波雷达相对于超声波雷达具有体积小、重量轻、分辨率高等优势，具有很强的穿透雾、烟、灰尘的能力，抗干扰能力强，相比较于激光、摄像、红外等传感器，可以实现全天候工作。
关于在汽车微波毫米波雷达的频段划分方面，目前常用的是24GHz和77GHz两个频段。日本曾经使用60-61GHz作为车载雷达频段，近些年又改成76-77GHz。欧盟范围内使用较多的是24GHz频段，美国使用了24GHz和77GHz两个频段。总体来讲，全球的发达国家越来越多的向77GHz频段升级切换，这是因为77GHz雷达相对于24GHz雷达拥有更小的体积、更宽的绝对带宽。国内方面，短期内主要还是24GHz频段为主。随着中国的IC行业的发展和不断进步，商用的汽车雷达将逐渐向高频段如77GHz频段发展。
图1 常用的超外差接收机简化框图
我们对汽车毫米波雷达的产品要求也越来越严苛，如高性能、低成本、小型化、模块化、轻重量、一体化集成等等。作为汽车雷达的重要组成部分，对毫米波前端收发电路与系统也提出了新的需求，需要进行相关的研究。如图1所示为超外差接收机的简化框图，它一般包括负责接收信号的天线，以及有源电路包括低噪声放大器（低噪放、LNA）、混频器、振荡器、中频放大器，以及后端处理部分。对于天线接收到的信号，通过低噪放进行信号放大，然后与本振信号进行混频，输出相对较低频率的中频信号，然后由后端进行处理。此处为最简单的电路原理图，在实际情况下可能还需要滤波器等其他电路。在接收机架构方面除了常见的超外差接收机，还有零中频接收机、低中频接收机、谐波抑制接收机等架构。针对24GHz汽车雷达系统的应用，图2给出了一个正交接收机前端架构，它包括一个低噪声放大器、一个同相混频器、一个正交混频器、以及由外部本振源所实现的同相和正交相位发生器（IQ）。整体电路采取了差分的电路结构，差分信号相对于单端信号能够有效抑制共模噪声对系统的干扰影响，不过电路功耗相应增大。电容和电感构成的匹配电路可以实现交流能量的耦合和端口阻抗的匹配。
图2 一种应用于24GHz汽车雷达的正交接收机架构
从图1和图2可以看到，低噪放通常作为接收机的第一级有源电路，它的性能对整个接收链路的性能影响至关重要。低噪放的噪声系数直接加在整个接收机上，同时对接收机的灵敏度和动态范围也有影响。提高低噪放的增益有助于减小后级电路噪声对整个链路噪声的贡献干扰，此外也要求低噪放拥有较好的线性度。
图3 CHA2441-QAG的产品外形图
针对24GHz汽车雷达频段的应用，UMS公司推出的一款单片低噪声放大器具有非常优良的性能。该产品型号为CHA2441-QAG，基于0.25微米栅长的pHEMT工艺制造。图3为CHA2441-QAG的产品外形图，采用SMD表贴封装，符合RoHS规范。该产品的（带宽）频率范围是22-26GHz，噪声系数典型值为2.5dB，小信号增益典型值为25.5dB，1dB压缩点输入功率典型值为-14dBm，工作温度范围是-40℃到105℃。该产品能够很好的应用于24GHz汽车雷达接收机中。
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产品型号
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品类
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RF Bandwidth (GHz)min
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RF Bandwidth (GHz)max
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Gain(dB)
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IP3(dBm)
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P-1dB OUT(dBm)
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Sat. Output Power(dBm)
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PAE(%)
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Bias(mA)
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Bias(V)
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Case
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CHA1008-99F
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低噪声放大器
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80
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105
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17
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DC
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5
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DC
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DC
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115
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2.5
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Die
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选型表 - UMS 立即选型
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