前段時間Tesla重拾雷達的消息擾動了整個行業(yè)，甚至擾動了資本市場。網(wǎng)絡(luò)上也放出來幾張雷達PCB及實物尺寸圖。本期邀請了一份技術(shù)稿，對這款雷達做一些基本的分析，和大家一起探討，如有錯誤之處，期待各位讀者朋友及同仁的指導(dǎo)。

根據(jù)xx的測試報告，行業(yè)研究指出Tesla雷達采用TI 2243雙芯片級聯(lián)方案。TI官網(wǎng)給出的芯片發(fā)射功率為13dBm，RX noise figure：12dB。從測試報告里可以看出，Tesla雷達采用FMCW工作體制，工作頻率為76-77GHz，且雷達支持三種工作模式（文件中定義為Mode3，Mode4和Mode5），三種工作模式的掃頻帶寬分別為210MHz，400MHz和700MHz，斜率一樣。

工作模式

不同模式的參數(shù)配置

                                                                                                          雷達實物圖

雷達PCB

天線信息

Peak fundamental Emission

假設(shè)存在單天線發(fā)射模式，此時天線增益14.3dBi，芯片功率13dBm，在系統(tǒng)損耗（x）一定的情況下，峰值EIRP=14.3+13-x=27.3-x，此種工作模式下的最大EIRP值無法到達前面的Mode3、4、5中的EIRP值，因此雷達不存在單發(fā)模式。兩芯片級聯(lián)并且同時工作時，總的發(fā)射功率Tx total=Tx power+10log2=16.01dBm。同時，不同個數(shù)的天線同時發(fā)射時的增益值如下：單根天線天線發(fā)射增益：14.3dBi；兩根天線同時發(fā)射時增益為17.3dBi；三發(fā)和四發(fā)增益分別為19.07dBi和20.32dBi；因為Mode5的EIRP為36.19dBm，結(jié)合芯片功率和損耗值可知Mode5的工作模式為雙芯片4發(fā)。對比Mode4和Mode5之間的EIRP差值（3dB）,可以推導(dǎo)出Mode4的工作模式為雙芯片雙發(fā)，Mode3的工作模式為單芯片三發(fā)。（以上推論是作者基于測試報告中已給出的工作模式和測試值，計算公式為EIRP=Tx power+Antenna Gain-Loss，是否存在其他工作模式，尚無法確認）。

天線布局見下圖（未加屏蔽罩及SIW結(jié)構(gòu)），根據(jù)單個接收天線的尺寸做比擬，以半波長間距為基準，得到發(fā)射天線和接收天線的間距。兩芯片級聯(lián)，其中芯片1的三發(fā)處于同一水平面，無俯仰向區(qū)分，間距6倍波長。芯片2（Tx3-Tx5）的三個發(fā)射天線俯仰向相差2倍波長，水平間距3倍波長。PCB表層采用人工電磁表面結(jié)構(gòu)，可減小紋波抖動。

接收天線

接收天線，Port1和Port2之間的性能差異在方位面角度上，Port2方位面角度約120°，Port1方位面角度50°（3dB），推斷短距離模式用上圖接收天線中的Port2和Port7來工作。

為實現(xiàn)屏蔽罩全接地，天線采用SIW轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，對加載SIW結(jié)構(gòu)的RX天線組進一步仿真，由于SIW結(jié)構(gòu)的寬度主要影響截止頻率，因此在沒獲得準確的參數(shù)的前提下，仿真結(jié)構(gòu)的截止頻率可能和Tesla用的SIW結(jié)構(gòu)存在差異。對SIW結(jié)構(gòu)做阻抗匹配，并代入天線饋電端口，接收天線的隔離度大于-20dB，由于未對Port2上的功分器做過多的匹配設(shè)計，因此Port2和Port3之間存在一定頻偏量；

圖12：加載SIW結(jié)構(gòu)的S參數(shù)

圖13：增加屏蔽罩金屬地的S參數(shù)

在SIW結(jié)構(gòu)上增加金屬接地，模擬屏蔽罩的影響（受仿真時間限制，未將整個屏蔽罩設(shè)計進去），增加接地金屬前后S參數(shù)并未產(chǎn)生明顯偏移和畸變，兩者基本重合。且SIW結(jié)構(gòu)在76.5GHz處的電場均勻分布在波導(dǎo)管內(nèi)。

圖14：SIW的電場分布@76.5G

加載了SIW結(jié)構(gòu)的天線仿真性能如下，由于SIW結(jié)構(gòu)比較短，因此整體損耗并不大。

1. Wang K D, Hong W, Wu K. Broadband transition between substrate integrated 
   waveguide (SIW) and rectangular waveguide for millimeter-wave applications[J].Applied Mechanics & Materials, 2012, 130-134:1990-1993.
   

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