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毫米波雷达 ti awr2243 天线通道校准方法

2023-05-16

    为什么要校准？

  • 级联芯片之间的工艺差异
  • 各天线通道之间的增益差异
  • 温度偏移
  • 天线之间的耦合以及天线罩的影响等

数据处理层面的校准方法：

ti awr2243使用的是4片级联方案，4个三发四收雷达板，总共12个发射天线16个接收天线，192个虚拟通道。

2243天线布局

 TDM-MIMO模式下的虚拟孔径：

2243 192个虚拟孔径

通道之间校准是因为一个主设备和三个从设备之间的频率、相位、振幅不匹配。失配可由路径长度失配、片间变化、天线耦合等多种原因引起。在板布局阶段，通常通过路由路径长度匹配来减少频率不匹配。

每一块板子都要生成一个校准矩阵，将雷达原始数据相乘之后，在进行其它功能的开发。为了生成校准矩阵，建议在5米及以上的距离设置一个角反射器：

然后使用TDM-MIMO模式，采集一个chirp的原始数据。假设距离维采样点数微nSample，则需要将数据处理成1216nSample的矩阵。然后进行距离维度FFT，根据物体大致距离和距离分辨率，得到所在距离维度尖峰所在频点index及其复数值（复数数据），组成12*16的复数矩阵。

（至此，你得到了19*12个峰值索引、及其幅值相位）

校准矩阵生成流程流程图

 1. 频率补偿

 选取第一个通道为标准，其余191个通道根据第一个通道为准。根据下式补偿：

\vec{F}=2 \pi \times \Delta P \times \frac{f_s^{\text {calib }}}{f_s^{c h i r p}} \times \frac{f_{\text {chirp }}}{f_{\text {calib }}} /\left(N \times I_{\text {interp }}\right) \times \vec{n} \\

\exp (-j \times \vec{F})

其中， \Delta P为不同虚拟通道距离尖峰索引插值；f_{c h i r p}为原始调频斜率；f_{c alib}补偿用的调频斜率；f_s^{c h i r p}为原始采样频率；f_s^{c alib}为补偿用的调频斜率；N为采样点数；\vec{n}为一个向量[0 N-1];I_{\text {interp }}为补偿因子（即FFT点数和采样点数之比）；

2. 相位幅值补偿

频率校准后，根据参考信道的复值计算相位和振幅校准值:

C_{res}=C_{r e f} / C_{other}

C_{ref}为参考虚拟通道的尖峰索引的复数值；C_{other}为别的虚拟通道的尖峰索引的复数值；

将校准矩阵进行补偿的操作如下：

 reference:《Signal Processing with 4 Chip Cascade 》（TI官网文档）

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