Transceptores de radar automotriz de 24 y 77 GHz

Si recientemente compraste un coche nuevo, entonces lo más probable es que incluya al menos un módulo de radar de 24 o 77 GHz. Estos módulos ya están integrados con los sistemas ADAS del vehículo para la detección de objetos, frenado automático y evitación de colisiones. Aunque los módulos de radar automotriz completamente funcionales están disponibles comercialmente, puede que estés en el negocio de crear módulos más nuevos que proporcionen mayor resolución, menor tamaño y menor consumo de energía. Esto requiere seleccionar el transceptor de radar automotriz de 77 GHz adecuado para tu nuevo producto.

¿Cómo funciona el radar automotriz de 77 GHz?

Los sistemas de radar automotriz de alta frecuencia utilizan pulsos chirpeados (es decir, operación FMCW), donde la frecuencia generada en el módulo varía de un valor bajo a un valor alto a una tasa de rampa lineal. Se especifica que el radar automotriz chirpeado opere de 76 a 81 GHz. Los transceptores de RF para radar automotriz normalmente se conectan a arreglos de antenas patch alimentados en serie para proporcionar direccionalidad. La señal de salida se envía entonces a un arreglo de tres antenas Tx. Los módulos más nuevos permitirán al usuario especificar un retraso para proporcionar detección direccional, permitiendo determinar la dirección de los objetos que se aproximan.

Una vez reflejada por un objeto distante, la señal es detectada con un arreglo de cuatro antenas Rx, y el desplazamiento Doppler se mide extrayendo la frecuencia de batido con respecto a una señal de oscilador de referencia de 77 GHz. El valor de la frecuencia de batido, el retraso de fase en diferentes antenas Rx y la amplitud pueden usarse todos para extraer la dirección, velocidad y distancia a un objeto distante.

Si has prestado atención al mercado de radar automotriz, entonces sabes que 24 GHz solía ser la frecuencia estándar utilizada para aplicaciones de radar automotriz. El cambio a 77 GHz se hizo por dos razones. Primero, la banda de 76 a 81 GHz permite un rango de chirpido más amplio, proporcionando en última instancia una mayor resolución al medir el movimiento de otro objeto. Segundo, usar 77 GHz proporciona un alcance más largo ya que 24 GHz justo cae en dos colas de bandas de absorción para el oxígeno diatómico. Esto significa que los transceptores de radar automotriz de 77 GHz tienen una distancia utilizable más larga, que típicamente excede los 100 m.

Eligiendo un transceptor de radar automotriz de 24 o 77 GHz

Estos transceptores pueden detectar objetos tanto a corto como a largo alcance, y tu preferencia podría determinar la frecuencia que necesitas usar para tu aplicación particular. El radar automotriz de 77 GHz es ideal para detectar objetos a largo alcance, lo que incluye determinación de posición, velocidad y dirección. Las unidades de 24 GHz son mejores para la detección de corto alcance de obstáculos entrantes.

Una vez que se detecta una señal reflejada en su módulo y se recoge con su transceptor, habrá algunas tareas de procesamiento de señales que serán necesarias para distinguir vehículos reales de objetivos falsos, y para determinar la velocidad, distancia y dirección. Algunas de estas funciones se están incorporando en transceptores más nuevos, como veremos a continuación. El receptor que elija dependerá principalmente del nivel de integración que requiera, así como de la huella, los requisitos de alcance y el consumo de energía.

Infineon, BGT24ATR Transceptor de Silicio Germanio de 24 GHz

El transceptor de radar BGT24ATR es un miembro de la familia de Infineon de transceptores de radar para uso en aplicaciones automotrices a 24 GHz. El fabricante es consciente de la importancia de la eficiencia energética en entornos automotrices; este transceptor ofrece un bajo consumo de energía y utiliza un único voltaje de suministro. Este transceptor utiliza un solo chip para los canales de recepción y transmisión. Algunas aplicaciones útiles de este transceptor de radar automotriz de 24 GHz incluyen la detección de puntos ciegos, la prevención de colisiones, la asistencia de estacionamiento e incluso el reconocimiento de señales de tráfico.

Diagrama de bloques del chipset de radar de 24 GHz de Infineon, del datasheet de BGT24ATR.

24 GHz solo es aplicable para aplicaciones de corto alcance, como las mencionadas anteriormente. Sin embargo, para aplicaciones de largo alcance que requieren alta resolución en la detección de posición, velocidad y dirección, el radar automotriz de 77 GHz es una mejor opción ya que proporciona el rango de chirrido más amplio requerido.

Texas Instruments, AWR1243FBIGABLQ1

El transceptor de 77 GHz AWR1243FBIGABLQ1 de Texas Instruments se utiliza actualmente en módulos de radar que incorporan un MCU externo. A continuación, se muestra una interfaz de aplicación de ejemplo para este transceptor. Este transceptor puede comunicarse con un MCU a través de SPI, y el MCU se comunica directamente con la capa PHY.

El dispositivo AWR1243 es una solución de transceptor FMCW autónomo de un solo chip que simplifica la implementación de sensores de radar automotrices en la banda de 76 a 81 GHz. Está construido sobre el proceso RFCMOS de 45 nm de bajo consumo de TI, lo que permite una implementación monolítica de un sistema 3TX, 4RX con PLL y convertidores A2D integrados. Cambios simples en el modelo de programación pueden habilitar una amplia variedad de implementaciones de sensores (corto, medio, largo) con la posibilidad de reconfiguración dinámica para implementar un sensor multimodo.

Diagrama de aplicación de ejemplo del transceptor de RF AWR1243, encontrado en la hoja de datos de TI

Texas Instruments, Transceptor AWR1443

El Transceptor AWR1443 es una excelente opción para un transceptor de radar automotriz de 77 GHz que incluye todas las características estándar para estos sistemas. Este transceptor opera en frecuencias de 76 a 81 GHz, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de radar FMCW en sistemas ADAS. Incluye los cuatro canales Rx y tres Tx estándar, así como un modulador de chirrido. Este módulo es ideal para detectar varios obstáculos en rangos de 30 a 250 metros, incluso en baja visibilidad.

Diagrama de bloques del transceptor de radar automotriz AWR1443 de 77 GHz, de la hoja de datos AWR1443

Este sistema en particular es extremadamente útil ya que incluye una serie de importantes funciones de procesamiento de señales integradas directamente en el chip. Esta es una gran opción para un módulo de radar automotriz miniaturizado de 77 GHz ya que incluye muchas funciones de procesamiento importantes, reduciendo en última instancia el tamaño total de su sistema.

NXP Semiconductor, TEF8102EN/N1E

El TEF8102EN/N1E es un dispositivo integrado adecuado para aplicaciones de radar automotriz entre 76 y 81 GHz. Este producto proporciona modulación de chirrido de 4 GHz en radar FMCW, proporcionando resolución de objetos competitiva con bajo ruido y alta potencia de salida. El rango de temperatura de funcionamiento nominal puede alcanzar hasta 125 oC. Si utiliza una configuración maestro/esclavo para cascada, puede esperar diferentes opciones de LO in y LO out. Este componente cumple con la norma ISO26262.

Algunas aplicaciones de ejemplo de este transceptor de radar automotriz de 77 GHz son alertas de tráfico trasero y frontal, asistencia de estacionamiento y prevención de colisiones. Vale la pena mencionar que el componente tiene una huella muy pequeña. La parte frontal de onda milimétrica ofrece control de chirrido flexible con hasta 2 GHz de ancho de banda de chirrido y tres cadenas de transmisión con control de fase y estabilización de nivel de salida, permitiendo una determinación precisa de la dirección:

La fase de las señales TX se puede controlar en una base de chirrido por chirrido por el motor de tiempo, o por señales de E/S digitales conectadas directamente a los desplazadores de fase binarios de diferentes secciones TX. Cada cadena de recepción contiene filtros de paso alto programables para la supresión de señales fuertes de baja frecuencia, así como funcionalidad de filtro de paso bajo para la supresión de señales en la banda de aliasing del ADC. Fuente: Hoja de datos TEF8102EN/N1E

Chip transceptor TEF8102EN/N1E, de NXP Semiconductor

También fabricado por NXP, el MC33MR3003AXVKR2 es un lanzamiento futuro de esta clase de componentes; la compañía afirma que este nuevo transceptor será de primera línea. NXP aún no ha lanzado este componente, pero espera que este componente y otras mejoras proporcionen una mayor integración para competir con componentes como el AWR1443 presentado anteriormente.

Con el radar automotriz de 77 GHz pronto convirtiéndose en un componente estándar en los nuevos vehículos, y posiblemente en nuevos UAVs, necesitarás transceptores que puedan soportar esta importante tecnología. Si estás buscando un transceptor integrado para radar automotriz de 77 GHz, intenta usar nuestra guía de Selector de Partes para determinar la mejor opción para tu próximo producto automotriz.

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