4、毫米波雷达技术解析

毫米波雷达技术解析

1. MIMO系统毫米波雷达

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术是指通过多个发射和接收天线来发射和接收信号，一个信号可以通过多个天线进行发射或接收。MIMO雷达有M个发射机和N个接收机，基于横截面统计特性，在接收多个阵列元素时可视为常数，从而提高了系统估计目标参数的性能。

MIMO雷达能够同时生成或发射第M个正交传输波形，并接收或处理N个接收信号。通过利用波形分集技术来增加虚拟阵列，相当于增加了接收器的孔径。与传统雷达相比，MIMO雷达可以实现更高的角度分辨率和空间分辨率。然而，MIMO雷达系统也需要更多的发射机和接收机，因此实际应用成本较高。

MIMO阵列由四个等间距的发射天线组成，通过将发射和接收天线位置配对得到的虚拟阵列是一个均匀线性阵列，其元素位置为：
[x_k = kd, k = 0, 1, \ldots, NM - 1]

1.1 时分复用（TDM）

MIMO雷达系统采用TDM的工作机制。通过高速电子开关在收发器与发射和接收阵列天线单元之间进行切换，可以减少MIMO雷达天线的数量和复杂性，从而降低成本，并获得比传统雷达更好的到达方向（DOA）、角度分辨率或横向分辨率。

考虑一个使用TDM操作模式的MIMO雷达，有M个发射天线和N个接收天线，每个接收天线接收到的信号被分为M个虚拟信号。当接收天线数量为N时，虚拟信号总数为MN，每个虚拟信号对应一个特定的发射机m和接收机n，以匹配对的形式，按照单天线系统进行独立处理。

每个发射天线可以在非常短的时间内独占一个雷达通道，不同颜色代表不同发射天线每个时隙(T_{slot})的