MIMO雷达技术解析：提升毫米波雷达角分辨率

"MIMO雷达基础.pdf" MIMO（Multiple Input Multiple Output）雷达是一种先进的雷达系统，它通过使用多个发射（TX）和接收（RX）天线来显著提升雷达的空间分辨率，尤其是角度分辨率。相较于单输入多输出（SIMO）雷达，MIMO雷达能提供更高的性能而无需增加过多硬件成本。 MIMO雷达的基本原理在于，通过多个TX天线同时发送不同相位的信号，这些信号在空间中形成一种合成波束。当这些信号经过目标反射后，不同的RX天线接收到的信号会有时间差或相位差，这些差异与目标相对于雷达的角度有关。通过精确测量这些差异，可以准确估计目标的到达角（AoA）。 在第2节“角度估计基准”中，介绍了基本的角度测量方法。至少需要两个RX天线来估计目标角度。图1展示了一个由1个TX天线和2个RX天线组成的雷达系统，两个RX天线之间的距离为d。当信号从TX天线出发，经过目标反射，到达两个RX天线时，会有一个额外的距离dsin(θ)，导致两个RX天线接收到的信号存在相位差ω。通过计算这个相位差，可以使用公式(1)求解目标的角度θ。 θ=sin−1(ωλ2πd) 其中，λ是信号的波长，d是RX天线间的距离，ω是测量到的相位差。由于相位差的范围限制在(-π, π)，雷达的明确视野（Field of View, FOV）可以通过将ω设为π来计算，如公式(2)所示。 θFOV 第3节“MIMO雷达的原理”深入探讨了如何利用多个TX天线来增强角度分辨率。MIMO雷达的角度分辨力等于一个SIMO雷达拥有NTX×NRX个RX天线时的分辨力。这意味着，通过增加TX和RX天线的数量，可以在不增加每个RX天线的处理链的情况下，大幅度提升雷达的性能。 第4节“MIMO雷达的多种策略”可能涉及了不同的信号发射策略，如波束成型、空间调制等，这些策略可以帮助优化信号的分布和目标检测能力。 第5节“毫米波传感器实现MIMO雷达”则着重讨论了如何在实际的TI毫米波雷达芯片组上实现MIMO雷达系统。TI的毫米波生产线提供了集成的解决方案，包括LNA（低噪声放大器）、混合器、IF滤波器和ADC（模数转换器），使得设计和构建高性能MIMO雷达系统变得更加便捷。 最后，应用报告的参考文献部分提供了进一步阅读和研究的资源，帮助工程师深入理解MIMO雷达的技术细节和最新进展。 MIMO雷达通过多天线配置和复杂的信号处理，实现了角度分辨率的显著提升，对于雷达系统设计和应用具有重要意义，特别是在目标探测、跟踪和识别等领域。