微小型毫米波雷达传感器：高精度应用

"这篇论文介绍了一种微型化、商业化可用的毫米波（mmw）雷达传感器，工作在121到127 GHz频率范围内，适用于亚微米级精度的距离测量。该传感器基于频率调制连续波（CW）雷达原理，但其灵活的设计也允许进行CW测量。文章提供了现有毫米波雷达传感器的概述，并详细展示了集成雷达传感器。雷达的射频部分采用SiGe技术实现，接着介绍了封装概念。芯片上的雷达电路和外部天线完全集成到一个8 mm x 8 mm的四边无引脚封装中，该封装安装在低成本基带板上。详细解释了封装概念和完整的基带硬件。雷达信号评估采用了两步方法：首先通过分析拍频粗略确定目标位置，然后通过分析信号相位进一步提高精度，从而达到亚微米级的精度。实验证明，该传感器在35 mm的测量距离内可以实现优于±6 µm的精度。" 本文详细探讨了毫米波雷达传感器的技术实现和性能优势，尤其强调了其高度的微型化和在高精度应用中的潜力。传感器的核心在于其工作在121至127 GHz频段，这属于毫米波频谱的一部分，该频段具有短波长，因此能实现高分辨率的距离测量。 论文首先介绍了毫米波雷达传感器的基本原理，特别是采用的频率调制连续波雷达技术。这种技术通过改变发射信号的频率来获取目标的距离信息，由于频率变化可精确控制，所以能实现亚微米级别的测量精度。此外，设计的灵活性使得该传感器还能执行传统的CW测量，扩展了其应用场景。 传感器的硬件设计是另一个重点，其射频部分采用SiGe（硅锗）半导体工艺制造，这种材料的特性使得雷达能在高频下高效工作。SiGe技术的使用有助于缩小设备尺寸，同时保持良好的性能。封装技术则将雷达芯片和外部天线集成到一个小型封装中，减小了整体尺寸，降低了成本，便于在各种应用场景中部署。 为了提高测量精度，论文提出了一个两步信号处理策略。第一步通过检测拍频快速定位目标的大致位置，然后通过分析信号的相位差异进行精确定位，这使得传感器能够实现亚微米级别的距离测量精度。实验结果验证了该传感器的性能，表明在35毫米的测量范围内，精度优于±6微米，这是非常显著的成就。 该毫米波雷达传感器凭借其微型化设计、高精度以及灵活的测量方式，为需要亚微米级测量的应用提供了新的解决方案。在工业自动化、精密机械、自动驾驶汽车等对距离测量要求极高的领域，这种传感器有着广泛的应用前景。