一种77Ghz车载前向高分辨率雷达的散热方法及雷达与流程

本发明涉及雷达温控技术领域，特别是涉及一种77ghz车载前向高分辨率雷达的散热方法及雷达。

背景技术：

在汽车安全领域，毫米波雷达作为自动驾驶主要传感技术之一，具有举足轻重的作用。目前在汽车的周身配置中以多个传感器的方案为主，fcw、acc、aeb等功能应用中主要使用到77g前向雷达，传统的前向雷达产品一般仅是在水平面上识别目标，无法识别目标高度信息，因此在识别隧道、广告牌等目标时，容易被误报成障碍物信息。因此具有水平维度和垂直维度均具有分别目标能力的高分辨率雷达应用越来越普遍。

与传统的前向雷达相比，高分辨率雷达多了一个维度，使用的天线数量会增加，因此rf芯片数量也会成倍增加。rf芯片本身功耗过高，具有3个tx（发射天线）和4个rx（接收天线）的rf芯片最大功耗一般可以达到4w以上，那么4个rf芯片（具有12个tx和16个rx），再加上电源芯片和其他ic的散热，在电路板空间受限的情况下，整板功耗和散热变得非常严峻。

目前，整板散热的方法通常采用增加散热片或者降低thirp结构中占空比的方式，然而，增加散热片会增加硬件成本，降低thirp结构中占空比在降低功耗的同时，也降低了同一时间段内有效采样的数量，使得采样精度降低。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的不足，提供一种77ghz车载前向高分辨率雷达的散热方法及雷达。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种77ghz车载前向高分辨率雷达的散热方法，包括如下步骤：

根据雷达帧周期的工作模式确定雷达的每个射频芯片的工作状态；

获取雷达的每个射频芯片当前时刻工作状态下的温度数据，并将所述温度数据两两进行求差运算；

分别将每个差值与第一预设阈值进行比较，当至少一个差值大于第一预设阈值时，下一时刻每个所述射频芯片的工作状态根据其温度数据进行调整，否则，在下一时刻每个所述射频芯片的工作状态保持不变。

进一步的，作为优选技术方案，对所述射频芯片的工作状态进行调整具体包括：

当至少一个差值大于第二预设阈值时，在下一时刻相对应的两个所述射频芯片的工作状态进行互换，否则，在下一时刻每个所述射频芯片的工作状态轮流更换。

进一步的，作为优选技术方案，确定雷达的每个射频芯片的工作状态具体包括：

根据雷达帧周期的不同工作模式下所需要的发射天线和接收天线的总数量确定雷达的每个所述射频芯片的发射天线和接收天线的工作情况；

每个所述射频芯片根据其工作的发射天线和接收天线的数量确定其所处的工作状态。

进一步的，作为优选技术方案，所述工作模式包括长中距水平发射和回波信号模式、近距水平发射和回波信号模式以及近距垂直发射和回波信号模式。

进一步的，作为优选技术方案，所述工作状态包括高功耗状态、低功耗状态和待机状态。

进一步的，作为优选技术方案，所述第一预设阈值和第二预设阈值根据所述雷达的规格、寿命或安装所述射频芯片的电路板所能承受的温度进行设置。

进一步的，作为优选技术方案，所述第一预设阈值的设置范围为小于40℃；所述第二预设阈值的设置范围为40℃-60℃。

进一步的，作为优选技术方案，所述雷达的多个射频芯片级联，多个级联射频芯片之间依次信号互联。

一种77ghz车载前向高分辨率雷达，采用77ghz车载前向高分辨率雷达的散热方法进行散热。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过采集雷达的射频芯片的温度数据之间的差值与预设阈值进行比较，并根据比较结果对射频芯片的工作状态进行调整，以调节安装射频芯片的电路板的温度，使其上的每个射频芯片的平均功耗近似相等，从而使得电路板散热均匀，有效提高射频芯片和电路板的使用寿命。

附图说明

图1为本发明方法步骤流程图。

图2为本发明雷达帧结构发射、回波信号示意图。

图3为本发明射频芯片的电路板示意图。

图4为本发明射频芯片不同工作模式示意图。

图5为本发明射频芯片周期性轮换示意图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1

一种77ghz车载前向高分辨率雷达的散热方法，如图1所示：包括如下步骤：

s10.根据雷达帧周期的工作模式确定雷达的每个射频芯片的工作状态。

本步骤具体包括：

根据雷达帧周期的不同工作模式下所需要的发射天线和接收天线的总数量确定雷达的每个所述射频芯片的发射天线和接收天线的工作情况。

每个射频芯片根据其工作的发射天线和接收天线的数量确定其所处的工作状态。

在本步骤中，雷达帧周期的工作模式包括长中距水平发射和回波信号模式、近距水平发射和回波信号模式以及近距垂直发射和回波信号模式；射频芯片的工作状态包括高功耗状态、低功耗状态和待机状态。

雷达一个帧周期如图2所示：包括长中距水平发射和回波信号模式的第一子帧、近距水平发射和回波信号模式的第二子帧和近距垂直发射和回波信号模式的第三子帧，其中，在一个帧周期内，第一子帧所占用的时间周期为t1，发射和接收的回波信号为m；第二子帧所占用的时间周期为t2，发射和接收的回波信号为n；第三子帧所占用的时间周期为t3，发射和接收的回波信号为k，因此，在一个帧周期内，雷达的射频芯片发射和接收的回波信号为t1*m+t2*n+t3*k。

在本实施例中，假设雷达的射频芯片的电路设计如图3所示，包括4个级联的射频芯片，4个级联的射频芯片之间依次信号互联，包括时钟同步、通道间相位、幅度同步等，而每个射频芯片均与dsp连接，同时还通过传感器与dsp连接；且每个射频芯片包括3个发射天线tx和4个接收天线rx。

而根据雷达帧周期的不同工作模式下所需要的发射天线tx和接收天线rx的总数量确定雷达的每个射频芯片rf的发射天线tx和接收天线rx的工作情况，如4所示：

例如：当雷达处于帧周期的长中距水平发射和回波信号模式时，其共需要4个发射天线tx和9个接收天线rx，因此，对4个射频芯片rf进行分配，其中，第一射频芯片rf1中的3个发射天线tx和4个接收天线rx全部在工作，第二射频芯片rf2中的1个发射天线tx和4个接收天线rx在工作，第三射频芯片rf3中的1个接收天线rx在工作，而第四射频芯片rf4不工作。

当雷达处于帧周期的近距水平发射和回波信号模式时，其共需要5个发射天线tx和6个接收天线rx，因此，对4个射频芯片rf进行分配，其中，第一射频芯片rf1中的3个发射天线tx和4个接收天线rx全部在工作，第二射频芯片rf2中的2个发射天线tx和2个接收天线rx在工作，第三射频芯片rf3和第四射频芯片rf4均不工作。

当雷达处于帧周期的近距垂直发射和回波信号模式时，其共需要8个发射天线tx和13个接收天线rx，因此，对4个射频芯片rf进行分配，其中，第一射频芯片rf1中的3个发射天线tx和4个接收天线rx全部在工作，第二射频芯片rf2中的3个发射天线tx和4个接收天线rx在工作，第三射频芯片rf3中的2个发射天线tx和4个接收天线rx在工作，第四射频芯片rf4中的1个接收天线rx在工作。

由上述可知，在一个帧周期内，雷达的4个射频芯片rf中的，第一射频芯片rf1和第二射频芯片rf2处于高功耗状态，而第三射频芯片rf3和第四射频芯片rf4一直处于低功耗状态或者待机状态。

s20.获取雷达的每个射频芯片当前时刻工作状态下的温度数据，并将温度数据两两进行求差运算。

由于每个射频芯片均与dsp连接，同时还通过传感器与dsp连接，因此，dsp可通过传感器获取每个射频芯片当前时刻工作状态下的温度数据，然后将温度数据两两进行求差运算，以得到其差值。

s30.分别将每个差值与第一预设阈值进行比较，当至少一个差值大于第一预设阈值时，下一时刻每个射频芯片的工作状态根据其温度数据进行调整，否则，在下一时刻每个射频芯片的工作状态保持不变。

而对射频芯片的工作状态进行调整具体包括：当至少一个差值大于第二预设阈值时，在下一时刻相对应的两个射频芯片的工作状态进行互换，否则，在下一时刻每个射频芯片的工作状态轮流更换。

例如，雷达处于帧周期的长中距水平发射和回波信号模式，如图5所示，将ti时间周期分为多个时间段，在第一个时间段内，即0-tset时间段，第一射频芯片rf1的3个发射天线tx和4个接收天线rx全部在工作，第二射频芯片rf2的1个发射天线tx和4个接收天线rx在工作，第三射频芯片rf3的1个接收天线rx在工作，第四射频芯片rf4不工作，因此，在0-tset时间段内，第一射频芯片rf1和第二射频芯片rf2此时处于高功耗状态、第三射频芯片rf3处于低功耗状态、第四射频芯片rf4处于待机状态；此时，采集dsp通过传感器采集4个射频芯片的温度数据，并将温度数据两两进行求差运算，以得到其差值，分别将每个差值与第一预设阈值进行比较，当至少一个差值大于第一预设阈值时，下一时刻每个射频芯片的工作状态根据其温度数据进行调整，否则，在下一时刻每个射频芯片的工作状态保持不变。

而对射频芯片的工作状态进行调整具体包括：当至少一个差值大于第二预设阈值时，在下一时刻相对应的两个射频芯片的工作状态进行互换，否则，在下一时刻每个射频芯片的工作状态轮流更换，其轮流更换的方式如图5，即在tset-2tset时间段内，第二射频芯片rf2和第三射频芯片rf3此时处于高功耗状态、第四射频芯片rf4处于低功耗状态、第一射频芯片rf1处于待机状态；在2tset-3tset时间段内，第三射频芯片rf3和第四射频芯片rf4此时处于高功耗状态、第一射频芯片rf1处于低功耗状态、第二射频芯片rf2处于待机状态，以此类推，使得板卡上每个射频芯片的平均功耗近似相等，从而调整板卡的整板温度，使得整板散热均匀，延长雷达的使用寿命。

以上，假设无特殊要求的发射天线tx或接收天线rx，所有的天线一致。如有特殊要求需固定使用的，需排除在轮换使用的范围外，仅将其他天线轮换。

在本发明中，第一预设阈值和第二预设阈值根据所述雷达的规格、寿命或安装射频芯片的电路板所能承受的温度进行设置，在本实施例中，第一预设阈值的设置范围为小于40℃，优选的，第一预设阈值的设置范围为20℃-30℃，而第二预设阈值的设置范围为40℃-60℃。

实施例2

一种77ghz车载前向高分辨率雷达，采用如实施例1所述的77ghz车载前向高分辨率雷达的散热方法进行散热

所述雷达包括由多个射频芯片级联组成用于收发信号的射频前端和用于做数据处理和运算的dsp，多个级联的射频芯片之间依次信号互联，每个射频芯片均与dsp连接；而每个射频芯片包括多个发射天线和多个接收天线。

dsp用于获取射频芯片的温度数据并根据温度数据及雷达的工作模式对其射频芯片的工作状态进行分配，以调整安装射频芯片的板卡的整板温度，使得板卡上每个射频芯片的平均功耗近似相等，整板散热均匀，延长雷达的使用寿命。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。