雷达科学与技术
!ada$ Science and Technology
第2期
2021年4月
Vol19No2April2021
DOI ： 10. 3969/j. issn. 1672-2337. 2021. 02. 007
吴义保
(中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088)
摘要：高性能
波雷达性能优越，作为重要的探测感知部件，广泛应用于智能 智能汽车领域。该雷达 成度高，测试难度较大。从探测指标 频基础条件两方面
出发，围绕探测指
标的理论 、测试系统 方案、测试指标验证，分析了 雷达目标模拟的探测指标实现
证方法。
从暗室屏蔽效能、暗室尺寸 到暗室静区性能仿 ，研究了该测试系统射频基础条件的形成过程。探测性能测试系统为完善高性能 波雷达测试评价技术，构建协同开发的智能 技术创新体系提供了 有效 。
关键词：高性能毫米波雷达；探测性能测试系统；雷达模拟器；微波暗室；屏蔽效能；静区反射电平； 多普勒频移
中图分类号:TN958；TH213. 6
文献标志码：A 文章编号：1672-2337(2021)02-0163-05
Development of Detection Performance Test System of
High-Performance Millimeter Wave Radar
WU Yibao
(The 38th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation , Hefei 230088, China )
Abstract : High-performance millimeter wave radar is widely used in the field of intelligent driving and intel
ligent automobile as an important detection and sensing component. The radar has high professional integration
andisdi f iculttotest.StartingfromthedesignrequirementsofdetectionindexandRFbasicconditions ，thereali-
zationandverificationmethodofdetectionindexbasedonradartargetsimulationisanalyzedaroundtheoretical
calculation, design scheme and index verification From the shielding performance of darkroom , the size calcula
tion of darkroom and the simulation design of darkroom static zone performance, the formation process of RF
basic conditions of test system is studied. The test system provides an effective means for improving the test and evaluation technology of high-performance millimeter wave radar and building a collaborative development of in-
te l igentvehicletechnologyinnovationsystem.
Key words ： high-performance millimeter wave radar & detection performance test system ； radar simulator ；
microwavedarkroom &5hieldingefectivene55&5taticreflectionlevel &Doppler5hift
0引言
缺氧池
高性能毫米波雷达由于具备探测
远、探
测
高、环境适应性强、成本不断下降等综合优
，
已成为高级驾驶辅助系统（ADAS ）的重要组成
部分⑴* 2020年2月，国 改委等11部委联合
出台《智能汽车创新发展
》，毫米波雷达 /的车载高 器, 要突破的关键基础技术，也 要增强的产业核心
竞争力* ，该 要求
测 价技
术，构建 的智能汽车技术创新体系*
毫米波雷达产品研制涉及天线设计、射频收
、 理、软件算法及性能测试等众多专业,
技术 大，专业集成度高2 *由 高频段、大 带宽及低时延等射频 ，毫米波雷达对产品研
测试要求较高*雷达功能 测试、整机性能
台架测试以及样机 测
毫米波雷达测试的
期：2020-08-04； 期：2020-09-07
目：国家发改委“互联网+”和数字经济专项（发改投资2019-928）；安徽省新能源汽车暨智能网联汽车产业技术创新工程项目（皖政
2017-110）
164雷达科学与技术第19卷第2期重要的“三驾马车”，其中，整机性能测试
拟与实测的中间测，具有启下的作用。因此如效的功能与性能测试，成为毫米波雷达研的衡量标之一。在所机性能测，探测性能和雷达本身关系密切，探测性能的好坏，直-定了雷达设标的实现与否。
1测试需求分析
探测性能指标是台架测试的重要内容。台架测实验室或生产线上,
结合的，将雷达的天能、射频性能、探测能、天线罩透波性能'能等主要性能指标呈现与合理判定。简
单来说，探测性能测试系统空测雷达的发射，分析的特征参数，并据此模拟•目标的雷达回波。测试系统需拟目标的距、速度、方位角等参数来模拟雷达实际应用环，从而实现对雷达整机的探测性能测试另，由于测主要是空馈测试，应能模拟
波的，因此要求室测*具体要求如下：
地沟油提炼生物柴油1)探测指标要求
模拟大距离不小于300m，距离精度不超过0.2m；模拟速不小于400km/h，速不超过0.1km/h；士90。，步0.1。。
2)射频基础条件要求
微波暗室：青要求优于一50dB；工作频段：24GHz及76〜81GHz*其中，方位角覆及步进由的电机控制并实现，采用高伺服电机控制完全可以：
稳定性，因此该标不在该探测系统研究之内*因此，探测指标主要集：、速及*
当然，要完成该测试系统并应用于产品研发与生产活动，不了的设要求，如测总体设计'实现、软设计、防呆设计、测试机柜选型、
测试夹具设计、、系统自检、测靠性以及人机工程等，本文不赘述4*2设
2.1探测性能指标实现方案
2.1.1理论计算
对目标的拟可通过数字射频存储器(Digital Radio-Frequency Memory,DRFM)方式实
5，固定毫米波汽车雷达天拟器天线，通过对采集的雷达数延迟处理模拟工作
亨润成型机炮筒公司*由于模拟器存300ns的系统延时，实目标的拟，测的期，
将测延迟固定的延时T，在此基础相对时延模拟距离的及精度*
拟器波延实，当目标与雷达4时，回波信号延时8t=2d/c, c为光速*要求，拟300 m，拟精度为0.2m，则对应的时延模拟范围为T〜(T+2000ns)*回波特性调制单元的延迟分粗延迟和精延迟两部分实现*粗延迟的延迟步进则由存储器的频率及存储器的容量来决定。采用FPGA内部存 合外部存储器扩展的，共成数据存储任务，延时300"S的要求，此时对应障碍拟45 km，远远大不小于300m的要求*
数延迟及频相合的，
实拟不及拟*数延迟实
碍的粗，频实碍拟的*频与FMCW参数之间的关系，若FMCW频斜率为「障碍物距离对应延迟/t，则碍对应的频f=J X t。模拟器可实现数据延迟步进0.65ns，频0.18Hz*频实现距离模拟(0.18/J)X c，其中c为光速。当FMCW重期为500"S，即调频斜率为5X1011Hz/s$求拟10一4m$碍拟02m的要求*
普勒频移原理可实现对目标的速参数模拟*DRFM可实现多普勒频移的1Hz的频DC〜±5MHz的频化范围，根据多普勒频率与相对速度公式f d=2f0X-，其中f d为多普勒频率,f。为载频77GHz,©为相对速
2021年第2期吴义保：高性能毫米波雷达探测性能测试系统研制165
度,c为光速。目标模拟器可实现优于0.007km/h 的速度模拟，以及不小于3.5X104km/h的速度模拟范围，满足速度模拟精度0.1km/h以及速度拟范围不小于400km/h的要求。
2.1.2方案设计
本系统如图1所示，主要由方位模
拟单元、射频单元、'理单元、数理单元等部分构成，被测高性能毫米波雷达安装于
单元将频，经AD采集，碍物参数在数理，处理的经DAC、频理
77GHz。
数据处理单元
6
台
制
转
控
号
数
制
信
參
控
号
理
元
tt
处
单
射频收发单元|
［模补丿
方位模拟单元
数据总线
图1探测性能测试系统工作框图
气门座镗床
频单元主要完成来自毫米波雷达的调频波，并实现对射频的频、滤波。理单元主要完成对数r 号的处理，通过数据处理单元的信息，实现延迟、频、多普勒等功能。射频单元主要完成的碍拟波的$将理的
数数，并频、滤波、输出功控制等。数理单元主要完成对信理单元、方位模拟单元等的控
位机单元输入的目标障碍物参数，分拟相应障碍物的控制数据。方位模拟单元主要完成毫米波雷达天线波束宽度的测试，碍息毫米波雷达天线波束，从而模拟障碍物的不位。上位机主要完成系统状态以及测程中的人机交互，可供用户输入单一测试状态或者测试状态。
2.1.3测试验证
由于雷达测法直接测量延迟，因此需频测量。输出脉冲调点频，脉冲周期与雷达测期
将脉冲波器$将输
出频输口，将中频输出波器另一
成模拟，波器比较脉冲与中频输出的延系即可验证延及精。以法测试验证：由产生单频脉冲直接输拟器的DRFM板，并将调脉冲输出波器，同时将模拟器DRFM 的输出波器。
由拟器的频部分延时固定，因此DRFM的延及即拟器的延。拟器模拟，测量输出延小&输；
间关系，转化为模拟距离的
1距离拟精、范围的
测试项目时间测量值/ns转化距离值/m设计目标/m
精度0.40.06不大于0.2
4000600不小300由1以出$拟0.06m$
拟600m，满足探测性能测试系统要求的精不大于0.2m，最大不小于300m的指标要求。
由产生频76〜81GHz
内的点频，输出频，调整目标模拟速即频验证对应频。由产生77GHz的单频脉冲输拟器，并将模拟器输出频&拟器模拟速度，测量输出频小；调整拟器拟速大$测输出频
；根据速度与多普勒频率之间的关系
拟速度的
。
166雷达科学与技术第19卷第2期表2速度模拟精度、范围的测试结果
测曰频率测量值/速度值/设计目标/ Hz(km・h—#)(km・h—1)
精度10.007不大于0.1
范围100000700不小于400
由表2可以看出，速度模拟0.007km/ h速拟700km/h，满足探测性能测试系统要求的不大于0.1km/h，最大不小400km/h的指标要求。
床垫钢丝22射频基础条件实现
2.2.1暗室屏蔽效能
微波暗室的效能是由、屏蔽部及安装工艺多重因素共用的结果，选择合适的，满足要求的、滤波施，通合理的安装工艺，可以充分保证暗室的效能页。微波暗室的标是反
大小与暗室设计技术、暗室、吸能及源天线的。远场天线测试的
主要是由暗室墙体、转台、源天、受试产品等的散天漏引起的。源天漏由铺设墙的吸波来*墙室的主体，通过铺设合适的吸波及合理的•布墙体的散射降低的*
2.2.2暗室尺寸计算
对于远场测量，被测天线与测量探头的：
才能天波*因此，被测天线与测量探头的定暗室尺寸的的尺寸。但越长，暗室的」积越大。需要密计算，尽可能以最小的室尺寸，获得比较理想的测量效果*
该与天线的口径，以及毫米波波长有关，
22
计算公式为L三丁=—-，其中L为远场测量
A c
距离，D为测量天线的口径尺寸，为测量频率对应的波长，f为测量频率，c为光速。从以上的计算，在远场测量技术中，天线口径尺寸越大$测试频段越高$需要的测越长*最
2I2f
小测量距离的公式为L mn=，在满足测量距
c
L%L mn的条，天线测 以接受。根的汽车毫米波雷达产品，频24GHz的雷达天线口径不超过8cm，频段为76〜81GHz的雷达天线口径不超过5cm，暗室尺寸需
的汽车毫波频及雷达天口$算
果如表3所示*
表3不同天线口径下的最小远场测量距离
目5cm天口8cm天口
测频/GHz
247681247681测/m04127 1.35102324346以算果$天室的测测量天线探头间的应不小于3.46m
测件安装空间及测量天线探头的前伸距室的尺寸需延长1.4m以上；同时弧形滑轨的尺寸决定了暗室的宽度$雷达直的波束宽度以及楼层的内部净高决定了暗室的高度$因此可将暗室尺寸定义5m$宽度4 m高3m才能测要求*
2.2.3暗室静区性能仿真设计
分析计算条件如下:
暗室尺寸：暗室主体5mX4mX3m(L X W X H%暗室：源天线位置距后墙0.5m$左右居中，距地面1.5m，测试距离4m；中丿I、频点：77 GHz；静区尺寸:0.15mX0.15mX0.15m*
要求，制作了天的标喇叭天$的
、最大及半功率波束宽度如图2所示*
设定天耦，暗室吸波次以上、导轨及模拟器等设备影响不「仿算果如3所*
V分析77GHz频室
平为一52・76dB$小于一50dB，满足设计指标要求*
(a)
标准喇叭天线模型
2021年第2期吴义保：高性能毫米波雷达探测性能测试系统研制167
(b)3D天线方向图隔音仓
图2增益标准矩形喇叭及其3D辐射方向图
图377GHz频段下静区电场分布
3测试系统扩展应用
高性能毫米波雷达探测性能测试系统既是毫波雷达产品研发的重要，又是毫米波雷达生产不可缺少的设备，同时还是提升产质量的利器。探测性能测试系统研程问题，从理论计算、方案设测试验证，分析了 雷达目标模拟的探测指标实现及验证法。室效能、暗室尺寸计算室静能设计，研究了该测试系统射频条件的形成过程。
1)该测试系统具有较强的扩展性。增加频谱
、、示波器及相频，可实现对高能毫米波雷达天、增益、波束宽度、副等天线的指标测试，还可实现
频率、带宽、、相位、射频功率等雷达的指标测试。若降低，将暗室测：箱，暗箱尺寸可参照表3，此时该系统即可用于生产测试*
2)该测试系统具有较高的兼容性和
不同的射频前端，可兼容当前市场较为流行的24GHz与77GHz毫米波雷达探测性能测试*
加装独立控制的摆臂及射频前端，即可实现双目标测试*
4结束语
高性能毫米波雷达性能优越，应用，同产品研较高*无论是军用还用毫米波雷达，不管在研发还生产，均需用探测性能测试系统*《智能汽车创新发展》要求，探测性能测试系统高性能毫波雷达测价技术，构建的智能汽车技术创新体系提供了有效*来军〕的毫米波雷达探测性能测试技术，结合智能驾驶、安防雷达、智能家居等民用市场需求，不断进技术创新，必将为军工研究所的产业发展增加持久动力*
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作者简介：
吴义保男，1978年出生，安徽W阳
人，硕士，高级工程师，主要从事高性
能毫米波雷达研制及产业
*
