前段时间Tesla重拾雷达的消息扰动了整个行业，甚至扰动了资本市场。网络上也放出来几张雷达PCB及实物尺寸图。本期邀请了一份技术稿，对这款雷达做一些基本的分析，和大家一起探讨，如有错误之处，期待各位读者朋友及同仁的指导。

根据xx的测试报告，行业研究指出Tesla雷达采用TI 2243双芯片级联方案。TI官网给出的芯片发射功率为13dBm，RX noise figure：12dB。从测试报告里可以看出，Tesla雷达采用FMCW工作体制，工作频率为76-77GHz，且雷达支持三种工作模式（文件中定义为Mode3，Mode4和Mode5），三种工作模式的扫频带宽分别为210MHz，400MHz和700MHz，斜率一样。

工作模式

不同模式的参数配置

                                                                                                          雷达实物图

雷达PCB

天线信息

Peak fundamental Emission

假设存在单天线发射模式，此时天线增益14.3dBi，芯片功率13dBm，在系统损耗（x）一定的情况下，峰值EIRP=14.3+13-x=27.3-x，此种工作模式下的最大EIRP值无法到达前面的Mode3、4、5中的EIRP值，因此雷达不存在单发模式。两芯片级联并且同时工作时，总的发射功率Tx total=Tx power+10log2=16.01dBm。同时，不同个数的天线同时发射时的增益值如下：单根天线天线发射增益：14.3dBi；两根天线同时发射时增益为17.3dBi；三发和四发增益分别为19.07dBi和20.32dBi；因为Mode5的EIRP为36.19dBm，结合芯片功率和损耗值可知Mode5的工作模式为双芯片4发。对比Mode4和Mode5之间的EIRP差值（3dB）,可以推导出Mode4的工作模式为双芯片双发，Mode3的工作模式为单芯片三发。（以上推论是作者基于测试报告中已给出的工作模式和测试值，计算公式为EIRP=Tx power+Antenna Gain-Loss，是否存在其他工作模式，尚无法确认）。

天线布局见下图（未加屏蔽罩及SIW结构），根据单个接收天线的尺寸做比拟，以半波长间距为基准，得到发射天线和接收天线的间距。两芯片级联，其中芯片1的三发处于同一水平面，无俯仰向区分，间距6倍波长。芯片2（Tx3-Tx5）的三个发射天线俯仰向相差2倍波长，水平间距3倍波长。PCB表层采用人工电磁表面结构，可减小纹波抖动。

接收天线

接收天线，Port1和Port2之间的性能差异在方位面角度上，Port2方位面角度约120°，Port1方位面角度50°（3dB），推断短距离模式用上图接收天线中的Port2和Port7来工作。

为实现屏蔽罩全接地，天线采用SIW转换结构，对加载SIW结构的RX天线组进一步仿真，由于SIW结构的宽度主要影响截止频率，因此在没获得准确的参数的前提下，仿真结构的截止频率可能和Tesla用的SIW结构存在差异。对SIW结构做阻抗匹配，并代入天线馈电端口，接收天线的隔离度大于-20dB，由于未对Port2上的功分器做过多的匹配设计，因此Port2和Port3之间存在一定频偏量；

图12：加载SIW结构的S参数

图13：增加屏蔽罩金属地的S参数

在SIW结构上增加金属接地，模拟屏蔽罩的影响（受仿真时间限制，未将整个屏蔽罩设计进去），增加接地金属前后S参数并未产生明显偏移和畸变，两者基本重合。且SIW结构在76.5GHz处的电场均匀分布在波导管内。

图14：SIW的电场分布@76.5G

加载了SIW结构的天线仿真性能如下，由于SIW结构比较短，因此整体损耗并不大。

1. Wang K D, Hong W, Wu K. Broadband transition between substrate integrated 
   waveguide (SIW) and rectangular waveguide for millimeter-wave applications[J].Applied Mechanics & Materials, 2012, 130-134:1990-1993.
   

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