24 i 77 GHz Przetworniki Radarowe do Zastosowań Motoryzacyjnych

Jeśli ostatnio zakupiłeś nowy samochód, to najprawdopodobniej zawiera on przynajmniej jeden moduł radarowy 24 lub 77 GHz. Te moduły są już zintegrowane z systemami ADAS pojazdów do wykrywania obiektów, automatycznego hamowania i unikania kolizji. Chociaż w pełni funkcjonalne moduły radarowe do pojazdów są dostępne w sprzedaży, możesz zajmować się tworzeniem nowszych modułów, które zapewniają wyższą rozdzielczość, mniejsze wymiary i mniejsze zużycie energii. Wymaga to wybrania odpowiedniego transceivera radarowego 77 GHz do samochodów dla Twojego nowego produktu.

Jak działa radar samochodowy 77 GHz?

Systemy radarowe do samochodów o wysokiej częstotliwości używają impulsów chirp (tj. działania FMCW), gdzie częstotliwość generowana w module jest zmieniana od niskiej wartości do wysokiej z liniową prędkością narastania. Radar samochodowy chirp jest określony do pracy od 76 do 81 GHz. Transceivery RF do radarów samochodowych są zwykle połączone z szeregowymi układami antenowymi typu patch, aby zapewnić kierunkowość. Sygnał wyjściowy jest następnie wysyłany do tablicy trzech anten Tx. Nowe moduły pozwolą użytkownikowi określić opóźnienie, aby zapewnić wykrywanie kierunkowe, umożliwiając określenie kierunku nadjeżdżających obiektów.

Po odbiciu od odległego obiektu, sygnał jest wykrywany za pomocą tablicy czterech anten Rx, a przesunięcie Dopplera jest mierzone przez wydobycie częstotliwości bicia względem sygnału referencyjnego oscylatora 77 GHz. Wartość częstotliwości bicia, opóźnienie fazy w różnych antenach Rx i amplituda mogą być użyte do wydobycia kierunku, prędkości i odległości do odległego obiektu.

Jeśli śledziłeś rynek radarów samochodowych, to wiesz, że 24 GHz była standardową częstotliwością używaną w aplikacjach radarowych do samochodów. Przejście na 77 GHz nastąpiło z dwóch powodów. Po pierwsze, pasmo 76 do 81 GHz pozwala na szerszy zakres chirp, ostatecznie zapewniając większą rozdzielczość przy mierzeniu ruchu innego obiektu. Po drugie, używanie 77 GHz zapewnia dłuższy zasięg, ponieważ 24 GHz przypadkowo wpada w dwa ogony pasma absorpcyjnego dla dwuatomowego tlenu. Oznacza to, że transceivery radarowe 77 GHz do samochodów mają dłuższy użyteczny dystans, przekraczający zwykle 100 m.

Wybór transceivera radarowego 24 lub 77 GHz do samochodów

Te transceivery mogą wykrywać obiekty zarówno w krótkim, jak i długim zasięgu, a Twoje preferencje mogą określić częstotliwość, której potrzebujesz do swojej konkretnej aplikacji. Radar samochodowy 77 GHz jest idealny do wykrywania obiektów na długim dystansie, co obejmuje określanie pozycji, prędkości i kierunku. Jednostki 24 GHz najlepiej nadają się do wykrywania nadjeżdżających przeszkód na krótkim dystansie.

Gdy w twoim module zostanie wykryty sygnał odbity i zebrany przez twój transceiver, konieczne będą pewne zadania przetwarzania sygnału, aby odróżnić rzeczywiste pojazdy od fałszywych celów oraz określić prędkość, odległość i kierunek. Niektóre z tych funkcji są wbudowane w nowsze transceivery, jak zobaczymy poniżej. Wybór odbiornika będzie głównie zależał od poziomu integracji, który wymagasz, jak również od rozmiaru, wymagań dotyczących zasięgu i zużycia energii.

Infineon, BGT24ATR 24 GHz Krzemowo-Germanowy Transceiver

Transceiver radarowy BGT24ATR jest jednym z członków rodziny transceiverów radarowych Infineon przeznaczonych do zastosowań motoryzacyjnych na 24 GHz. Producent zdaje sobie sprawę z ważności efektywności energetycznej w środowiskach motoryzacyjnych; ten transceiver oferuje niskie zużycie energii i wykorzystuje pojedyncze napięcie zasilania. Ten transceiver używa pojedynczego układu scalonego do odbierania i nadawania kanałów. Niektóre przydatne zastosowania tego 24 GHz transceivera radarowego do samochodów obejmują wykrywanie martwych punktów, unikanie kolizji, pomoc w parkowaniu, a nawet rozpoznawanie znaków drogowych.

Schemat blokowy chipsetu radarowego Infineon 24 GHz, z karty katalogowej BGT24ATR.

24 GHz jest stosowane tylko w aplikacjach krótkiego zasięgu, takich jak wymienione powyżej. Jednakże, dla aplikacji długiego zasięgu wymagających wysokiej rozdzielczości w wykrywaniu pozycji, prędkości i kierunku, lepszą opcją jest radar 77 GHz, który zapewnia wymaganą szerszą gamę chirpów.

Texas Instruments, AWR1243FBIGABLQ1

Transceiver 77 GHz AWR1243FBIGABLQ1 od Texas Instruments jest obecnie używany w modułach radarowych, które włączają zewnętrzny MCU. Poniżej przedstawiono przykładowy interfejs aplikacji dla tego transceivera. Ten transceiver może komunikować się z MCU za pośrednictwem SPI, a MCU komunikuje się bezpośrednio z warstwą PHY.

Urządzenie AWR1243 to samodzielne rozwiązanie transceivera FMCW na pojedynczym chipie, które upraszcza implementację czujników radarowych w paśmie 76 do 81 GHz. Jest zbudowane na niskoprądowym procesie RFCMOS 45 nm TI, co umożliwia monolityczną implementację systemu 3TX, 4RX z wbudowanym PLL i przetwornikami A2D. Proste zmiany modelu programowania mogą umożliwić szeroki zakres implementacji czujników (krótki, średni, długi) z możliwością dynamicznej rekonfiguracji dla implementacji czujnika wielomodalnego.

Przykładowy schemat aplikacji z transceivera RF AWR1243, znajdujący się w karcie katalogowej TI

Texas Instruments, Transceiver AWR1443

Transceiver AWR1443 jest doskonałą opcją dla transceivera radarowego do zastosowań motoryzacyjnych na 77 GHz, który zawiera wszystkie standardowe funkcje dla tych systemów. Ten transceiver pracuje w zakresie częstotliwości od 76 do 81 GHz, co czyni go odpowiednim do zastosowań radarowych FMCW w systemach ADAS. Zawiera standardowe cztery kanały Rx i trzy Tx oraz modulator chirpów. Moduł ten jest idealny do wykrywania różnych przeszkód w zakresie od 30 do 250 metrów, nawet przy niskiej widoczności.

Schemat blokowy transceivera radarowego do zastosowań motoryzacyjnych AWR1443 77 GHz, z karty katalogowej AWR1443

Ten konkretny system jest niezwykle przydatny, ponieważ zawiera wiele ważnych funkcji przetwarzania sygnałów zintegrowanych bezpośrednio na chipie. Jest to świetna opcja dla zminiaturyzowanego modułu radarowego na 77 GHz, ponieważ zawiera wiele ważnych funkcji przetwarzania, co ostatecznie redukuje całkowity rozmiar systemu.

NXP Semiconductor, TEF8102EN/N1E

TEF8102EN/N1E to zintegrowane urządzenie odpowiednie do zastosowań radarowych w motoryzacji między 76 a 81 GHz. Ten produkt zapewnia modulację chirpów na 4 GHz w radarze FMCW, oferując konkurencyjną rozdzielczość obiektów przy niskim poziomie szumów i wysokiej mocy wyjściowej. Zakres temperatur pracy może osiągnąć wartość do 125 oC. Przy użyciu konfiguracji master/slave do kaskadowania można oczekiwać różnych opcji LO in i LO out. Ten komponent jest zgodny z normą ISO26262.

Niektóre przykładowe zastosowania tego transceivera radarowego do zastosowań motoryzacyjnych na 77 GHz to ostrzeżenia o ruchu z tyłu i z przodu, asysta parkowania i unikanie kolizji. Warto zauważyć, że komponent ma bardzo mały rozmiar. Część front-endowa mm-wave oferuje elastyczną kontrolę chirpów z pasmem chirpów do 2 GHz i trzy łańcuchy nadawcze z kontrolą fazy i stabilizacją poziomu wyjściowego, co pozwala na dokładne określenie kierunku:

Faza sygnałów TX może być kontrolowana na podstawie chirpów przez silnik czasowy, lub przez sygnały cyfrowe I/O bezpośrednio połączone z przesuwnikami fazy binarnymi różnych sekcji TX. Każdy łańcuch odbiorczy zawiera programowalne filtry górnoprzepustowe do tłumienia silnych sygnałów niskiej częstotliwości, jak również funkcjonalność filtrów dolnoprzepustowych do tłumienia sygnałów w paśmie aliasingu ADC. Źródło: Karta katalogowa TEF8102EN/N1E

Czip nadajniko-odbiorczy TEF8102EN/N1E, od NXP Semiconductor

Również produkowany przez NXP, MC33MR3003AXVKR2 to przyszłe wydanie tej klasy komponentów; firma twierdzi, że ten nowszy nadajniko-odbiorczy będzie najlepszy w swojej klasie. NXP jeszcze nie wypuściło tego komponentu, ale można oczekiwać, że ten komponent i inne ulepszenia zapewnią większą integrację, aby konkurować z komponentami takimi jak AWR1443 przedstawiony powyżej.

Z 77 GHz radar samochodowy wkrótce stanie się standardowym komponentem w nowych pojazdach, a możliwe że także w nowych UAV, będziesz potrzebować nadajniko-odbiorców, które mogą wspierać tę ważną technologię. Jeśli szukasz zintegrowanego nadajniko-odbiorcy do radaru samochodowego 77 GHz, spróbuj użyć naszego Przewodnika po selektorze części, aby określić najlepszą opcję dla Twojego następnego produktu samochodowego.

Jeśli ten artykuł Cię zainteresował, upewnij się, że będziesz na bieżąco z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się do naszego newslettera.