■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技微波小課堂_相位噪聲對FMCW雷達系統(tǒng)的影響
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一個穩(wěn)定的頻率源是許多電子設備和大多數(shù)射頻設備的共同要求，相位噪聲(Phase Noise)是用于描述陸續(xù)在波信號的頻譜純度的指標，可以評價一個信號短時間內(nèi)的頻率穩(wěn)定度，其他評定信號質(zhì)量的指標一般用頻率(Hz)或功率(dBm)。
在雷達系統(tǒng)中，一個由晶振或信號發(fā)生器以及其他器件調(diào)制的陸續(xù)在信號，不可能是一個理想的信號。在信號處理時可以觀測到，相位噪聲是波形中的相位隨機波動在頻域上的體現(xiàn)，對應于與正弦信號的時域偏差（抖動），如圖1所示。
一般來說，射頻工程師關注振蕩器的相位噪聲，而數(shù)字系統(tǒng)工程師則主要關注信號時鐘的抖動，信號處理工程師則關注噪聲/干擾/雜波對目標的影響(非線性變化)。
圖1 正弦信號相位噪聲
圖1上部分為理想狀態(tài)V(t) = A?cos(ωt+φ），下面部分為非理想狀態(tài)V(t)=A(t)?cos(ωt+φ(t))。
對于提升雷達系統(tǒng)的靈敏度/動態(tài)范圍而言，克服相位噪聲的影響至關重要，如果強目標旁邊存在弱目標，那么相位噪聲會導致弱目標被強目標覆蓋。一般來說相位噪聲定義為在距離某工作頻點的一定頻偏處的噪聲功率譜密度與工作頻點的功率比值，一般指的是單邊的相位噪聲，單位為dBc/Hz,舉例：-120 dBc/Hz@1 GHz，偏移20 kHz(典型值）。比如TI單芯片毫米波雷達AWR1642的相位噪聲指標為：
也就是說，假設FMCW回波信號的中頻頻率為2MHz,然后偏離中頻頻率1MHz遠的噪聲功率譜密度與中頻頻點的功率比值為-95dBc/Hz(76-77GHz)，這個值越低說明相位噪聲對雷達系統(tǒng)的影響越小，如圖2所示：
理想的FMCW單目標回波中頻信號頻譜是單根譜線，但實際上會存在相位噪聲，距離譜線越近的邊帶的幅度越高，相位噪聲越大，距離譜線越遠，相位噪聲越小。
所以評價一個雷達系統(tǒng)回波信號質(zhì)量的好壞，也可以從這里入手，順利獲得測量雷達回波信號的相位噪聲，并與芯片給予的理論參考值相比，進而確定雷達射頻鏈路的是否符合要求。選擇雷達芯片也可以參照這個指標，進而選擇性能更佳的芯片。
常見的降低相位噪聲的方法包括：采用低噪聲放大器、采用鎖相環(huán)、改進本地振蕩器。不過，如果采用單集成雷達芯片，射頻器件均封裝在芯片內(nèi)部， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 無法控制，能夠觀測到的只能是天線設計、PCB走線等外在的物理影響。
涉及到4D成像雷達，不得不提DDMA波形，可以說DDMA波形也與相位噪聲有關。TI單芯片毫米波雷達AWR2944、AWR2243等可以實現(xiàn)DDMA波形配置，因為其射頻前端存在移相器，如下圖所示。
因此移相器的精度也會在發(fā)射信號/回波信號產(chǎn)生一定的相位噪聲，這就是移相器誤差，使得各個通道之間的固定相位差存在較小的波動、同一通道之間各個Chirp的相位也存在差異，從而會抬高底噪電平同時影響測角精度。
參考資料：
【1】UNDERSTANDING PHASE NOISE FUNDAMENTALS
【2】基于AWR2944 的汽車雷達DDMA 波形的原理和實現(xiàn)
【3】AWR2243 數(shù)據(jù)表、產(chǎn)品信息和支持 | 德州儀器 TI.com.cn
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