Multimode W-Band and D-Band MIMO Scalable Radar Platform

电子工程 连续波雷达 雷达 相移键控 收发机 多输入多输出 计算机科学 物理 工程类 波束赋形 电信 雷达成像 误码率 频道(广播) CMOS芯片
作者
Wael A. Ahmad,Maciej Kucharski,Arzu Ergintav,Salah Abouzaid,Jan Wessel,Herman Jalli Ng,Dietmar Kissinger
出处
期刊:IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques [IEEE Microwave Theory and Techniques Society]
卷期号:69 (1): 1036-1047 被引量:30
标识
DOI:10.1109/tmtt.2020.3038532
摘要

This article demonstrates the implementation of 80and 160-GHz four-channel radar sensors employing the modular scalable platform based on a single relaxed 40-GHz local oscillator and cascadable transceiver chips. The first two channels synthesize 2 × 2 multiple-input-multiple-output (MIMO) radar at 80 GHz with onboard 8 × 1 patch arrays for enhanced angular resolution, whereas the other two channels employ 160-GHz system-on-chip transceivers with integrated wideband 6-dBi micromachined on-chip antennas for enhanced range resolution. Configurable modulators in each transceiver offer ranging, direction-of-arrival (DoA) estimation, velocity/vibrations measurement, and data communication applications. Frequency-modulated continuous wave (FMCW) is demonstrated with 4-/8-GHz sweep bandwidth at 80/160 GHz corresponding to 3.75-/1.875-cm range resolution. Chirp-sequence FMCW is employed to measure the heartbeat rate of a human, and 78 bpm is measured with 0.06-Hz Doppler resolution. Mechanical vibration rate from a loudspeaker is measured using the CW radar technique, whereas phase-modulated continuous wave is employed for distant selective vibrations measurement. Time-division multiplexing MIMO radar is configured at 80 GHz in a multitarget scenario for DoA estimation, and the targets are distinguished with 25° effective angular resolution. Frequency-division multiplexing MIMO radar technique is demonstrated based on ΔΣ-modulation and binary phase shift keying (BPSK) modulators. Furthermore, the 10-Mb/s BPSK data communication link is evaluated at 80 GHz with a 20-dB signal-to-noise ratio at 1 m. The 160-GHz vector modulators offer additional modulations.
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