电子科大突破毫米波雷达阵列技术 有限通道实现角分辨率指数级提升

近日，电子科技大学电子科学与工程学院无线技术与集成系统团队，在集成电路领域国际顶级期刊《IEEE Journal of Solid-State Circuits》发表重要研究成果。该团队提出的新型多频激励MIMO雷达阵列架构，无需增加收发通道数量，就能大幅提升毫米波雷达角分辨率，为高精度探测仪器及雷达传感设备的发展，开辟了全新技术路径。

毫米波雷达是自动驾驶、工业检测、安防监测等领域的核心探测仪器，凭借全天候工作、环境适应性强、成本可控等优势，应用范围不断扩大。但受阵列口径限制，传统毫米波雷达的角分辨率普遍在1°至10°之间，远不及光学传感设备。若单纯通过增加收发通道来扩大阵列口径，会导致系统复杂度、功耗同步攀升，成本居高不下，难以满足高端成像、精密探测等场景的实际需求。如何在有限硬件条件下实现高角分辨率，成为当前雷达仪器设计领域的主要瓶颈。

针对这一行业痛点，该研究团队创新提出多频激励MIMO雷达阵列架构，将频率作为新的设计自由度。在不增加物理收发通道的基础上，通过改变雷达工作频率，使天线单元间的电间距随波长动态变化，等效生成多组具备不同探测特性的子阵列。将这些子阵列的探测数据进行合成，可构建出等效阵元数量远多于物理阵元的虚拟阵列，从理论上实现角分辨率的指数级提升，打破了传统方案依赖通道数量线性增长的性能局限。

为验证该架构的可行性，团队基于65nm CMOS工艺，成功研制出单通道发射芯片与双通道接收芯片，可支持15GHz、30GHz、60GHz三个频段协同工作。在搭建的雷达系统样机中，仅采用1发4收的极简阵列配置，就实现了6°的角分辨率，较传统单频激励方案提升4倍，充分证明了该架构在工程应用中的可行性与优越性。

该成果通过频率维度扩展阵列等效孔径，有效提升了物理阵元的利用效率，在降低系统复杂度和硬件成本的同时，实现了雷达探测性能的跨越式提升。与传统MIMO雷达技术相比，这一新型架构在轻量化、集成化、高精度探测领域优势明显，未来可广泛应用于车载雷达、工业精密测量、近距目标成像等高端仪器设备，为国产毫米波雷达技术突破及产业化落地提供有力支撑。