MIMO 雷达基础.pdf
MIMO 雷达是提高毫米波雷达角分辨率的一项重要技术。它通过使用多个 TX 天线和多个 RX 天线来提高雷达的角度分辨力。MIMO 雷达的原理基于 SIMO 雷达的原理，将多个 TX 天线和 RX 天线结合起来，实现了更高的角度分辨力。
SIMO 雷达是指拥有一个发射（TX）和多个接收（RX）天线的雷达装备。SIMO 雷达的角度分辨力取决于 RX 天线的数量。例如，拥有4个RX天线装备的角度分辨力为30°，拥有8个RX天线装备的角度分辨力则为15°。因此，提高角度分辨力的最直接方法是增加RX天线的数量。
但是，这种方法有其局限性，因为每一个额外的RX天线在装备中都要有一个独立的RX处理链（各配有一个LNA、混频器、IF滤波器和ADC）。多输入多输出（MIMO）雷达是指有多个TX和多个RX天线的雷达。如后面所讨论，拥有NTX个TX天线和NRX个RX天线的MIMO雷达的角度分辨力等同于拥有NTX×NRX个RX天线的SIMO雷达。
MIMO雷达提供了一种提高雷达角度分辨力的划算方法。本应用指南作为对MIMO雷达的介绍，为装备工程师们利用TI毫米波生产线设计出一个MIMO雷达提供了足够的信息。
角度估计基础估计一个目标的到达角至少需要２个RX天线。图１给出了一个由１个TX天线和２个RX天线（间距为d）组成的雷达。图１采用２个RX天线估计角度来自TX天线的信号经目标（与雷达成θ）反射回来，被两个RX天线接收。来自目标的信号必定途经了一段额外距离dsin（θ），才到达第二个RX天线。这相当于两个RX天线接收的信号间存在一个相差ω=(2π/λ)dsin（θ）。
因此，当相差ω估计出来后，到达角θ就可以用公式（1）计算出来。θ=sin⁻¹（ωλ/2πd）（1）由于相差ω只能在（–π，π）范围内估计，因而将ω=π代入公式（1），得到如公式（2）所示雷达明确的视野。θFOV=±sin⁻¹（λ/2d）（2）因此，当天线间距离d=λ/2时，得到公式（3）所示的最大视野。θFOV=±90°（3）
MIMO雷达的原理基于第２节的讨论，我们想倍增图２中雷达的角度分辨力（１/２θres）。一种倍增角度分辨力的方法是倍增RX天线的个数（由４个到８个），如图４所示。图４采用１个TX天线和８个RX天线的雷达采用MIMO概念，只要１个额外的TX天线就可以得到同样的结果，讨论如图５所示。
图５ＭＩＭＯ雷达的原理图５中的雷达有２个发射天线，TX1和TX2。TX1发射的信号在４个RX天线上生成的相位为[０ω２ω３ω]（以第１个RX天线为基准）。由于第２个TX（TX2）天线被放置在与TX1相距４d处，TX2发射的任何信号相比于TX1都额外增加了一段路径４dsin（θ）。相应地，可以看，ＭＩＭＯ雷达可以提供更高的角度分辨力。
ＭＩＭＯ雷达是提高毫米波雷达角度分辨率的一项重要技术。它通过使用多个TX天线和RX天线来提高雷达的角度分辨力。ＭＩＭＯ雷达提供了一种提高雷达角度分辨力的划算方法。本应用指南作为对ＭＩＭＯ雷达的介绍，为装备工程师们利用ＴＩ毫米波生产线设计出一个ＭＩＭＯ雷达提供了足够的信息。
