Transmetteurs radar automobile de 24 et 77 GHz

Si vous avez récemment acheté une nouvelle voiture, alors il est très probable qu'elle inclue au moins un module radar de 24 ou 77 GHz. Ces modules sont déjà intégrés aux systèmes ADAS des véhicules pour la détection d'objets, le freinage automatique et l'évitement de collision. Bien que des modules radar automobiles entièrement fonctionnels soient disponibles commercialement, vous pourriez être dans le domaine de la création de nouveaux modules offrant une résolution plus élevée, une empreinte plus petite et une consommation d'énergie réduite. Cela nécessite de sélectionner le bon transceiver radar automobile de 77 GHz pour votre nouveau produit.

Comment fonctionne le radar automobile de 77 GHz ?

Les systèmes radar automobiles à haute fréquence utilisent des impulsions modulées (c'est-à-dire, fonctionnement FMCW), où la fréquence générée dans le module varie d'une valeur basse à une valeur élevée à un taux de rampe linéaire. Le radar automobile modulé est spécifié pour fonctionner de 76 à 81 GHz. Les transceivers RF pour radar automobile sont normalement connectés à des réseaux d'antennes patch alimentés en série pour fournir une directionnalité. Le signal de sortie est ensuite envoyé à un réseau de trois antennes Tx. Les nouveaux modules permettront à l'utilisateur de spécifier un délai pour fournir une détection directionnelle, permettant de déterminer la direction des objets en approche.

Une fois réfléchi par un objet distant, le signal est détecté avec un réseau de quatre antennes Rx, et le décalage Doppler est mesuré en extrayant la fréquence de battement par rapport à un signal d'oscillateur de référence de 77 GHz. La valeur de la fréquence de battement, le retard de phase dans différentes antennes Rx, et l'amplitude peuvent tous être utilisés pour extraire la direction, la vitesse et la distance d'un objet distant.

Si vous avez suivi le marché du radar automobile, alors vous savez que 24 GHz était auparavant la fréquence standard utilisée pour les applications radar automobiles. Le passage à 77 GHz a été fait pour deux raisons. Premièrement, la bande de 76 à 81 GHz permet une plage de modulation plus large, offrant finalement une meilleure résolution lors de la mesure du mouvement d'un autre objet. Deuxièmement, l'utilisation de 77 GHz offre une portée plus longue car 24 GHz se trouve juste dans deux bandes d'absorption pour l'oxygène diatomique. Cela signifie que les transceivers radar automobiles de 77 GHz ont une distance utilisable plus longue, dépassant généralement 100 m.

Choisir un transceiver radar automobile de 24 ou 77 GHz

Ces transceivers peuvent détecter des objets à courte et longue portée, et votre préférence pourrait déterminer la fréquence que vous devez utiliser pour votre application particulière. Le radar automobile de 77 GHz est idéal pour détecter des objets à longue portée, ce qui inclut la détermination de la position, de la vitesse et de la direction. Les unités de 24 GHz sont les meilleures pour la détection à courte portée d'obstacles entrants.

Une fois qu'un signal réfléchi est détecté dans votre module et collecté avec votre émetteur-récepteur, certaines tâches de traitement du signal seront nécessaires afin de distinguer les véritables véhicules des fausses cibles, et de déterminer la vitesse, la distance et la direction. Certaines de ces fonctions sont intégrées dans les nouveaux émetteurs-récepteurs, comme nous le verrons ci-dessous. Le récepteur que vous choisissez dépendra principalement du niveau d'intégration que vous exigez, ainsi que de l'empreinte, des exigences de portée et de la consommation d'énergie.

Infineon, BGT24ATR 24 GHz Transceiver en Silicium-Germanium

Le transceiver radar BGT24ATR est un membre de la famille d'Infineon de transceivers radar pour utilisation dans les applications automobiles à 24 GHz. Le fabricant est conscient de l'importance de l'efficacité énergétique dans les environnements automobiles ; ce transceiver offre une faible consommation d'énergie, et il utilise une tension d'alimentation unique. Ce transceiver utilise une puce unique pour les canaux de réception et d'émission. Certaines applications utiles de ce transceiver radar automobile 24 GHz incluent la détection de points aveugles, l'évitement de collision, l'assistance au stationnement, et même la reconnaissance des panneaux de signalisation.

Schéma de bloc du chipset radar 24 GHz d'Infineon, tiré de la fiche technique du BGT24ATR.

Le 24 GHz n'est applicable que pour les applications à courte portée, comme celles mentionnées ci-dessus. Cependant, pour les applications à longue portée nécessitant une haute résolution sur la position, la vitesse et la direction, le radar automobile 77 GHz est une meilleure option car il fournit la gamme de chirp requise plus large.

Texas Instruments, AWR1243FBIGABLQ1

Le transceiver 77 GHz AWR1243FBIGABLQ1 de Texas Instruments est actuellement utilisé dans des modules radar qui incorporent un MCU externe. Une interface d'application exemple pour ce transceiver est montrée ci-dessous. Ce transceiver peut communiquer avec un MCU via SPI, et le MCU communique directement avec la couche PHY.

Le dispositif AWR1243 est une solution monopuce FMCW transceiver autonome qui simplifie la mise en œuvre de capteurs radar automobiles dans la bande de 76 à 81 GHz. Il est construit sur le processus RFCMOS à faible puissance de 45 nm de TI, ce qui permet une mise en œuvre monolithique d'un système 3TX, 4RX avec PLL intégré et convertisseurs A2D. Des changements simples dans le modèle de programmation peuvent permettre une grande variété de mise en œuvre de capteurs (court, moyen, long) avec la possibilité de reconfiguration dynamique pour la mise en œuvre d'un capteur multimode.

Exemple de schéma d'application du transceiver RF AWR1243, trouvé dans la fiche technique de TI

Texas Instruments, Transceiver AWR1443

Le Transceiver AWR1443 est une excellente option pour un transceiver radar automobile de 77 GHz qui inclut toutes les caractéristiques standards pour ces systèmes. Ce transceiver fonctionne sur des fréquences de 76 à 81 GHz, ce qui le rend adapté pour les applications radar FMCW dans les systèmes ADAS. Il inclut les quatre canaux Rx et trois Tx standards ainsi qu'un modulateur de chirp. Ce module est idéal pour détecter divers obstacles à des distances de 30 à 250 mètres, même dans des conditions de faible visibilité.

Schéma de bloc du transceiver radar automobile AWR1443 77 GHz, tiré de la fiche technique AWR1443

Ce système particulier est extrêmement utile car il inclut un certain nombre de fonctions importantes de traitement du signal intégrées directement sur la puce. C'est une excellente option pour un module radar automobile miniaturisé de 77 GHz car il inclut de nombreuses fonctions de traitement importantes, réduisant finalement la taille totale de votre système.

NXP Semiconductor, TEF8102EN/N1E

Le TEF8102EN/N1E est un dispositif intégré adapté aux applications radar automobiles entre 76 et 81 GHz. Ce produit fournit une modulation de chirp de 4 GHz dans le radar FMCW, offrant une résolution d'objet compétitive avec un faible bruit et une haute puissance de sortie. La plage de température de fonctionnement nominale peut atteindre jusqu'à 125 oC. Si vous utilisez une configuration maître/esclave pour le cascading, vous pouvez vous attendre à différentes options de LO in et LO out. Ce composant est conforme à la norme ISO26262.

Certaines applications exemples de ce transceiver radar automobile de 77 GHz sont les alertes de trafic arrière et avant, l'assistance au stationnement et l'évitement de collision. Il est à noter que le composant a une empreinte très petite. La partie frontale mm-wave offre un contrôle de chirp flexible avec jusqu'à 2 GHz de bande passante de chirp et trois chaînes de transmission avec contrôle de phase et stabilisation du niveau de sortie, permettant une détermination précise de la direction :

La phase des signaux TX peut être contrôlée sur une base de chirp par chirp par le moteur de timing, ou par des signaux d'E/S numériques directement connectés aux déphaseurs binaires de différentes sections TX. Chaque chaîne de réception contient des filtres passe-haut programmables pour la suppression des signaux basse fréquence forts, ainsi que des fonctionnalités de filtre passe-bas pour la suppression des signaux dans la bande d'aliasing de l'ADC. Source : Fiche technique TEF8102EN/N1E

Puce émetteur-récepteur TEF8102EN/N1E, de NXP Semiconductor

Également fabriqué par NXP, le MC33MR3003AXVKR2 est une future sortie de cette classe de composants ; l'entreprise affirme que ce nouvel émetteur-récepteur sera le meilleur de sa catégorie. NXP n'a pas encore lancé ce composant, mais s'attend à ce que ce composant et d'autres améliorations offrent une plus grande intégration pour concurrencer des composants comme l'AWR1443 présenté ci-dessus.

Avec le radar automobile de 77 GHz qui deviendra bientôt un composant standard sur les nouveaux véhicules, et possiblement sur les nouveaux UAVs, vous aurez besoin d'émetteurs-récepteurs capables de supporter cette technologie importante. Si vous recherchez un émetteur-récepteur intégré pour radar automobile de 77 GHz, essayez d'utiliser notre guide de sélection de pièces pour déterminer la meilleure option pour votre prochain produit automobile.

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