Trasmettitori radar automobilistici a 24 e 77 GHz

Se hai recentemente acquistato una nuova auto, è molto probabile che includa almeno un modulo radar a 24 o 77 GHz. Questi moduli sono già integrati con i sistemi ADAS dei veicoli per la rilevazione di oggetti, la frenata automatica e l'evitamento delle collisioni. Sebbene siano disponibili commercialmente moduli radar per automobili pienamente funzionali, potresti essere nel business della creazione di nuovi moduli che offrono una risoluzione più alta, dimensioni ridotte e un minor consumo di energia. Ciò richiede la selezione del giusto trasmettitore radar automobilistico a 77 GHz per il tuo nuovo prodotto.

Come Funziona il Radar Automobilistico a 77 GHz?

I sistemi radar automobilistici ad alta frequenza utilizzano impulsi chirpati (ovvero, operazione FMCW), dove la frequenza generata nel modulo varia da un valore basso a un valore alto a un tasso di rampa lineare. Il radar automobilistico chirpato è specificato per operare da 76 a 81 GHz. I trasmettitori RF per radar automobilistici sono normalmente connessi a matrici di antenne patch alimentate in serie per fornire direzionalità. Il segnale di uscita viene quindi inviato a una matrice di tre antenne Tx. I moduli più recenti permetteranno all'utente di specificare un ritardo per fornire rilevamento direzionale, consentendo la determinazione della direzione degli oggetti in arrivo.

Una volta riflesso da un oggetto distante, il segnale viene rilevato con una matrice di quattro antenne Rx, e lo spostamento Doppler viene misurato estraendo la frequenza di battimento rispetto a un segnale di oscillatore di riferimento a 77 GHz. Il valore della frequenza di battimento, il ritardo di fase in diverse antenne Rx e l'ampiezza possono tutti essere utilizzati per estrarre direzione, velocità e distanza di un oggetto distante.

Se hai prestato attenzione al mercato dei radar automobilistici, allora sai che il 24 GHz era la frequenza standard utilizzata per le applicazioni radar automobilistiche. Il passaggio a 77 GHz è stato fatto per due motivi. Primo, la banda da 76 a 81 GHz consente una gamma di chirp più ampia, fornendo in ultima analisi una maggiore risoluzione nella misurazione del movimento di un altro oggetto. Secondo, l'uso di 77 GHz fornisce una portata più lunga poiché il 24 GHz cade proprio nelle code delle bande di assorbimento per l'ossigeno diatomico. Ciò significa che i trasmettitori radar automobilistici a 77 GHz hanno una distanza utilizzabile più lunga, superando tipicamente i 100 m.

Scegliere un Trasmettitore Radar Automobilistico a 24 o 77 GHz

Questi trasmettitori possono rilevare oggetti a brevi e lunghe distanze, e la tua preferenza potrebbe determinare la frequenza che devi usare per la tua particolare applicazione. Il radar automobilistico a 77 GHz è ideale per rilevare oggetti a lunga distanza, che include la determinazione della posizione, velocità e direzione. Le unità a 24 GHz sono migliori per la rilevazione a breve raggio di ostacoli in arrivo.

Una volta che un segnale riflesso viene rilevato nel tuo modulo e raccolto con il tuo trasmettitore-ricevitore, saranno necessari alcuni compiti di elaborazione del segnale per distinguere i veri veicoli dai falsi bersagli, e per determinare velocità, distanza e direzione. Alcune di queste funzioni stanno venendo integrate nei trasmettitori-ricevitori più recenti, come vedremo di seguito. Il ricevitore che sceglierai dipenderà principalmente dal livello di integrazione che richiedi, così come dall'ingombro, dai requisiti di portata e dal consumo energetico.

Infineon, BGT24ATR 24 GHz Silicon Germanium Transceiver

Il trasmettitore-ricevitore radar BGT24ATR è un membro della famiglia di trasmettitori-ricevitori radar di Infineon per l'uso in applicazioni automobilistiche a 24 GHz. Il produttore è consapevole dell'importanza dell'efficienza energetica negli ambienti automobilistici; questo trasmettitore-ricevitore offre un basso consumo di energia e utilizza una singola tensione di alimentazione. Questo trasmettitore-ricevitore utilizza un singolo chip per i canali di ricezione e trasmissione. Alcune applicazioni utili di questo trasmettitore-ricevitore radar automobilistico a 24 GHz includono la rilevazione di punti ciechi, l'evitamento di collisioni, l'assistenza al parcheggio e persino il riconoscimento dei segnali stradali.

Diagramma a blocchi del chipset radar Infineon 24 GHz, dal datasheet BGT24ATR.

I 24 GHz sono applicabili solo per applicazioni a corto raggio, come quelle elencate sopra. Tuttavia, per applicazioni a lungo raggio che richiedono un'alta risoluzione sulla posizione, velocità e rilevamento della direzione, il radar automobilistico a 77 GHz è un'opzione migliore in quanto fornisce l'ampio intervallo di chirp richiesto.

Texas Instruments, AWR1243FBIGABLQ1

Il trasmettitore-ricevitore a 77 GHz AWR1243FBIGABLQ1 di Texas Instruments è attualmente utilizzato in moduli radar che incorporano un MCU esterno. Di seguito è mostrata un'interfaccia di esempio per questo trasmettitore-ricevitore. Questo trasmettitore-ricevitore può comunicare con un MCU tramite SPI, e l'MCU comunica direttamente con il livello PHY.

Il dispositivo AWR1243 è una soluzione monolitica a chip singolo per trasmettitori-ricevitori FMCW autocontenuti che semplifica l'implementazione di sensori radar automobilistici nella banda da 76 a 81 GHz. È costruito sul processo RFCMOS a basso consumo da 45 nm di TI, che consente un'implementazione monolitica di un sistema 3TX, 4RX con PLL e convertitori A2D integrati. Semplici modifiche al modello di programmazione possono abilitare una vasta varietà di implementazioni del sensore (corto, medio, lungo) con la possibilità di riconfigurazione dinamica per implementare un sensore multimodale.

Diagramma di applicazione esempio dal trasmettitore RF AWR1243, trovato nel datasheet di TI

Texas Instruments, Trasmettitore AWR1443

Il Trasmettitore AWR1443 è un'ottima opzione per un trasmettitore radar automobilistico a 77 GHz che include tutte le caratteristiche standard per questi sistemi. Questo trasmettitore opera a frequenze da 76 a 81 GHz, il che lo rende adatto per applicazioni radar FMCW nei sistemi ADAS. Include i quattro canali Rx standard e tre canali Tx, oltre a un modulatore di chirp. Questo modulo è ideale per rilevare vari ostacoli a distanze da 30 a 250 metri, anche in condizioni di scarsa visibilità.

Diagramma a blocchi del trasmettitore radar automobilistico AWR1443 a 77 GHz, dal datasheet AWR1443

Questo particolare sistema è estremamente utile poiché include un numero di importanti funzioni di elaborazione del segnale integrate direttamente sul chip. Questa è un'ottima opzione per un modulo radar automobilistico miniaturizzato a 77 GHz poiché include molte importanti funzioni di elaborazione, riducendo in ultima analisi la dimensione totale del sistema.

NXP Semiconductor, TEF8102EN/N1E

Il TEF8102EN/N1E è un dispositivo integrato adatto per applicazioni radar automobilistiche tra 76 e 81 GHz. Questo prodotto fornisce una modulazione chirp di 4 GHz in radar FMCW, offrendo una risoluzione degli oggetti competitiva con basso rumore e alta potenza di uscita. La gamma di temperature operative nominali può raggiungere fino a 125 oC. Se si utilizza una configurazione master/slave per il cascading, si possono aspettare diverse opzioni LO in e LO out. Questo componente è conforme allo standard ISO26262.

Alcune applicazioni esemplificative di questo trasmettitore radar automobilistico a 77 GHz sono gli avvisi di traffico posteriore e anteriore, l'assistenza al parcheggio e l'evitamento delle collisioni. È degno di nota che il componente ha un'impronta molto piccola. La parte frontale mm-wave offre un controllo chirp flessibile con una larghezza di banda chirp fino a 2 GHz e tre catene di trasmissione con controllo di fase e stabilizzazione del livello di uscita, consentendo una determinazione accurata della direzione:

La fase dei segnali TX può essere controllata su base chirp-per-chirp dal motore di temporizzazione, o dai segnali I/O digitali collegati direttamente agli spostatori di fase binari delle diverse sezioni TX. Ogni catena di ricezione contiene filtri passa-alto programmabili per la soppressione di segnali a bassa frequenza forti, così come funzionalità di filtro passa-basso per la soppressione di segnali nella banda di aliasing dell'ADC. Fonte: Datasheet TEF8102EN/N1E

Chip trasmettitore TEF8102EN/N1E, di NXP Semiconductor

Anche prodotto da NXP, il MC33MR3003AXVKR2 è un futuro rilascio di questa classe di componenti; l'azienda sostiene che questo nuovo trasmettitore sarà di prim'ordine. NXP non ha ancora rilasciato questo componente, ma si aspetta che questo componente e altri miglioramenti offrano una maggiore integrazione per competere con componenti come l'AWR1443 presentato sopra.

Con i radar automobilistici a 77 GHz che presto diventeranno un componente standard sui nuovi veicoli, e possibilmente sui nuovi UAV, avrai bisogno di trasmettitori che possano supportare questa importante tecnologia. Se stai cercando un trasmettitore integrato per radar automobilistici a 77 GHz, prova a utilizzare la nostra guida al Selettore di Parti per determinare la migliore opzione per il tuo prossimo prodotto automobilistico.

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