基于印制板的毫米波雷达收发方法、系统和电子设备与流程

本技术涉及毫米波雷达数字信号，尤其涉及一种基于印制板的毫米波雷达收发方法、系统和电子设备。

背景技术：

1、94ghz毫米波雷达因具备大可用带宽与高角分辨率，已成为高阶智能感知技术的发展趋势。然而，向92-94ghz极高频段迁移时，系统射频性能对底层硬件寄生参数的敏感度急剧增加。

2、受限于工业成本，当前雷达射频印制板（pcb）普遍采用含聚四氟乙烯（ptfe）的混合介质板材。该类材料具有显著的“热-介电漂移”特性。当雷达核心芯片高算力运行发热时，pcb板面会形成不均匀的热梯度分布，直接导致不同射频通道下方的介质相对介电常数发生非线性偏移。针对上述温漂问题，现有的相位校准技术（如内部自回环校准）仅能补偿射频前端内部有源器件的热相移，却完全忽略了由pcb无源传输线微观热力学变化所导致的动态相位失真。

3、在94ghz工作频率大规模级联雷达中，天线阵列面积较大，馈电走线较长，芯片热源导致的pcb板面中心与边缘温差可达数十度。这种热梯度在长距离微带线上累积的相位漂移会在物理链路上被放大为数十度的相位误差。该误差直接破坏了多通道相参积累的空间相干性，导致雷达波束严重畸变、角分辨率急剧恶化，无法满足高精度环境感知的要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了至少部分地改善上述问题，本技术提供一种基于印制板的毫米波雷达收发方法、系统和电子设备。

2、首先本技术提供一种基于印制板的毫米波雷达收发方法，应用于包括印制板及设置在所述印制板上的目标射频走线的雷达系统，包括：

3、获取所述毫米波雷达系统中印制板上分布的多个测温节点的离散温度数据；

4、基于所述离散温度数据重构所述印制板上的连续温度场；

5、针对所述目标射频走线，根据所述连续温度场以及预设的印制板介质的相对介电常数随温度变化的映射关系，确定所述目标射频走线因热-介电漂移产生的相位偏移量；

6、基于所述相位偏移量，在数字基带域对经由所述目标射频走线收发的信号进行相位补偿。

7、在一个实施例中，所述确定所述目标射频走线因热-介电漂移产生的相位偏移量，包括：

8、将所述目标射频走线离散化为k个离散线段；

9、根据所述连续温度场确定每个离散线段处的局部温度，并根据所述映射关系确定所述局部温度下的相对介电常数；

10、获取标准环境温度下的初始相对介电常数；

11、基于各所述离散线段的相对介电常数以及所述初始相对介电常数，对所述目标射频走线进行积分累加，得到所述相位偏移量。

12、在一个实施例中，所述基于所述离散温度数据重构所述印制板上的连续温度场，包括：

13、读取预存的各所述测温节点在所述印制板上的第一物理坐标，以及预存的所述目标射频走线在所述印制板上的空间坐标集合，其中，所述空间坐标集合由多个目标坐标点组成；

14、针对所述空间坐标集合中的各个目标坐标点，计算各所述第一物理坐标与该目标坐标点之间的距离权重，并利用二维反距离权重插值算法将各所述测温节点的离散温度数据映射至该目标坐标点；

15、或者，以各所述测温节点的离散温度数据及其对应的所述第一物理坐标作为空间边界条件，求解二维稳态热传导微分方程，以计算得到所述空间坐标集合中各个目标坐标点处的温度；

16、基于所述空间坐标集合中各个目标坐标点处的温度，重构得到覆盖所述目标射频走线所在区域的连续温度场。

17、在一个实施例中，所述基于所述相位偏移量，在数字基带域对经由所述目标射频走线收发的信号进行相位补偿，包括：

18、若所述目标射频走线为发射走线，基于所述相位偏移量生成反向相位旋转因子，在所述数字基带域将分配给所述发射走线的待发数字信号与所述反向相位旋转因子相乘得到预失真基带信号，其中，所述预失真基带信号用于经数模转换后，以物理微波信号的形式沿所述发射走线发射；

19、若所述目标射频走线为接收走线，基于所述相位偏移量生成接收补偿因子，在所述数字基带域将经由所述接收走线传入并经模数转换后得到的原始数字回波信号与所述接收补偿因子相乘，以完成所述接收走线与其他射频走线之间的相位对齐。

20、在一个实施例中，所述目标射频走线包括多条接收走线；

21、所述将经由所述接收走线传入并经模数转换后得到的原始数字回波信号与所述接收补偿因子相乘，以完成所述接收走线与其他射频走线之间的相位对齐，包括：

22、获取各所述接收走线对应的所述原始数字回波信号，并将其排列构建为原始数字回波数据矩阵；

23、采用各所述接收走线对应的所述接收补偿因子，对所述原始数字回波数据矩阵进行复数乘法运算，以实现对所述原始数字回波信号的相乘补偿，得到完成相位对齐的多通道回波数据矩阵。

24、在一个实施例中，所述得到完成相位对齐的多通道回波数据矩阵之后，还包括：

25、对所述多通道回波数据矩阵执行多维快速傅里叶变换，以提取雷达探测目标的距离、速度和角度参数。

26、在一个实施例中，所述方法还包括：

27、基于所述测温节点预设的采集帧率，周期性重构所述印制板上的连续温度场；

28、根据周期性重构的所述连续温度场，在雷达发射调频连续波的时间周期内，同步更新所述相位偏移量、所述反向相位旋转因子及所述接收补偿因子，以实现对所述目标射频走线的动态实时相位补偿。

29、在一个实施例中，在获取所述毫米波雷达系统中印制板上分布的多个测温节点的离散温度数据之前，还包括：

30、控制所述毫米波雷达系统所处的环境温度在预设温度范围内按预设温度步长进行切换；

31、在每个环境温度步长下，测量所述目标射频走线的信号传输相位相对于参考温度下信号传输相位的偏离量；

32、基于各所述环境温度步长对应的所述偏离量，反演得到印制板介质的相对介电常数随温度变化的非线性拟合曲线，将所述非线性拟合曲线作为印制板介质的相对介电常数随温度变化的映射关系进行存储。

33、本技术还提供一种基于印制板的毫米波雷达收发系统，包括：

34、印制板，其上设有目标射频走线；

35、多个测温节点，分布设置在所述印制板上，用于采集离散温度数据；

36、数字基带处理器，与各所述测温节点连接，用于执行如上任一项所述的方法，以对经由所述目标射频走线收发的信号进行相位补偿。

37、本技术还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机应用程序，所述处理器用于执行所述计算机应用程序，其中所述计算机应用程序用于在被所述处理器执行时实施如上任一项所述的方法。

38、有益效果：本技术通过测温节点获取离散温度数据并重构出连续温度场，系统能精准提取出射频走线上各个微小分段的真实温度；结合预先标定的介电常数随温度变化关系，数字基带处理器就能通过离散积分，准确计算出电磁波在整条物理走线上传输时所累积的实际相位偏移量。在获取该确定的相位偏移量后，在数字基带域对信号进行相位补偿，这样可在数字端提前或滞后进行的相位操作，恰好能够抵消物理信号在受热印制板上实际传输时发生的相位畸变。由于各个射频通道的温漂畸变都被独立且精准地抵消，使得多通道信号到达天线端（或基带端）时能够重新保持相位对齐，从而可恢复多通道相参积累所需的空间相干性，从而消除了94ghz极高频段下因相位误差放大而导致的雷达波束畸变，保障了雷达的角分辨率。通过这种方式，使得针对于92-94ghz毫米的雷达系统无需依赖价格高昂的极低温漂板材，在使用低成本的聚四氟乙烯（ptfe）混合介质板材时，依然能够克服其热稳定性差的物理缺陷，从而在降低高频毫米波雷达硬件成本的同时，保证了系统的高精度环境感知性能。