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富士通新技术提高车载雷达品质

2013年11月17日 09:57 来源:盖世汽车网
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  日本富士通公司近日发布了一款低噪声信号发生电路,该产品可用于车载雷达或无线电信号收发器中。

  近些年来,为了提高雷达系统的辨识度以及无线通信的品质,科研人员尽一切努力来研发能在频率大于30千兆赫的毫米微波波段工作的收发器。高频集成电路用于接收和发送毫米微波信号,而化合物半导体的物理特性非常适合应用于高频环境,所以目前常被使用在高频集成电路中(图1)。但为了把信号处理电路集成在一个芯片上,提高产品的性能,以及方便大规模生产,硅材质半导体就变得更合适(图2),这就是为什么研发选用了硅半导体作为毫米微波收发器集成电路的组件。

图1化合物半导体集成电路

图1化合物半导体集成电路

图2 硅半导体集成电路

图2 硅半导体集成电路

  毫米微波收发器集成电路通过使用一个信号发生电路来生成毫米微波信号,传统的信号发生电路会把低频比较测量器信号和低噪声高度稳定的参考信号进行比较,其中比较测量器信号是从毫米微波震荡信号中分离出来的,而参考信号来自于基准振荡器;然后再把这两种信号整合同步在一起,最终生成低噪声高稳定性的信号(图3)。

  图3 传统信号发生电路

  由于参考信号和比较测量器拥有相同的频率,而且在一个周期内只执行一次对比处理,因此相位差信号跟相位差检测电路产生噪声之间的对比结果将不会足够大,最终导致较高噪声等级的问题。另外特别值得注意的是,硅半导体加工出的晶体管产生的噪声等级要比化合物半导体高。减低噪声等级和生成高稳定性信号已经成为集成电路技术发展的一个重要方向。

  此新研发的技术采用了全新的结构,多个相位差检测电路与延时电路线型连接,使得多重对比成为可能。新集成电路中,对比信号的频率也被提高了,另外参考信号分离成多重信号,这样一个周期中可以进行多次对比。相位差信号在每次对比后都会生成,正是得益于有了更多的差分信号,它们的相对尺寸与相位差检测电路生成的噪声相比也增大了很多,因此降低了噪声的影响。

图4 新信号发生电路

图4 新信号发生电路

  该低噪声信号发生电路中还使用了多个比较测量器,以实现与参考信号的不间断连续对比。最终噪声大小降低了5分贝,换句话说噪声在原来等级的基础上减少了三分之一。除此之外,较低的噪声等级还减少了电能的消耗,甚至减少了所必须的零部件数量,减轻了对环境造成的负担。

  富士通研发出的低噪声信号发生电路为在硅半导体上生产制造完全整合的毫米微波波段收发器回路做好了一切准备。该新技术有望大幅度提高车载雷达和其他无线收发器的性能表现,当然产品是否能大批量生产也是影响技术未来发展的重要因素,为了该先进技术的应用,富士通公司计划打造一个单芯片毫米微波收发器集成电路模块。在日本开展的“频率79千兆赫雷达系统先进技术研究”中已经对这项新技术采集了大量的数据,相关的更多细节将会在2013年欧洲微波集成电路大会上披露。

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