Transceptores de Radar Automotivo de 24 e 77 GHz

Se você comprou recentemente um carro novo, então é muito provável que ele inclua pelo menos um módulo de radar de 24 ou 77 GHz. Esses módulos já estão integrados aos sistemas ADAS dos veículos para detecção de objetos, frenagem automática e prevenção de colisões. Embora módulos de radar automotivos totalmente funcionais estejam disponíveis comercialmente, você pode estar no negócio de criar novos módulos que ofereçam maior resolução, menor tamanho e menor consumo de energia. Isso requer a seleção do transceptor de radar automotivo de 77 GHz certo para o seu novo produto.

Como Funciona o Radar Automotivo de 77 GHz?

Sistemas de radar automotivo de alta frequência usam pulsos modulados (ou seja, operação FMCW), onde a frequência gerada no módulo varia de um valor baixo para um valor alto em uma taxa de rampa linear. O radar automotivo modulado é especificado para operar de 76 a 81 GHz. Transceptores de RF para radar automotivo são normalmente conectados a arrays de antenas patch alimentadas em série para fornecer direcionalidade. O sinal de saída é então enviado para um array de três antenas Tx. Módulos mais novos permitirão que o usuário especifique um atraso para fornecer detecção direcional, permitindo determinar a direção de objetos que se aproximam.

Uma vez refletido por um objeto distante, o sinal é detectado com um array de quatro antenas Rx, e o deslocamento Doppler é medido pela extração da frequência de batimento em relação a um sinal de oscilador de referência de 77 GHz. O valor da frequência de batimento, o atraso de fase em diferentes antenas Rx e a amplitude podem todos ser usados para extrair a direção, velocidade e distância de um objeto distante.

Se você tem acompanhado o mercado de radar automotivo, então sabe que 24 GHz costumava ser a frequência padrão usada para aplicações de radar automotivo. A mudança para 77 GHz foi feita por dois motivos. Primeiro, a faixa de 76 a 81 GHz permite uma gama de varredura mais ampla, proporcionando finalmente uma maior resolução ao medir o movimento de outro objeto. Segundo, usar 77 GHz proporciona um alcance mais longo, pois 24 GHz acontece de cair em duas bandas de absorção para oxigênio diatômico. Isso significa que os transceptores de radar automotivo de 77 GHz têm uma distância útil mais longa, tipicamente excedendo 100 m.

Escolhendo um Transceptor de Radar Automotivo de 24 ou 77 GHz

Esses transceptores podem detectar objetos em curto e longo alcance, e sua preferência pode determinar a frequência que você precisa usar para sua aplicação específica. O radar automotivo de 77 GHz é ideal para detectar objetos em longo alcance, o que inclui determinação de posição, velocidade e direção. Unidades de 24 GHz são melhores para detecção de curto alcance de obstáculos que se aproximam.

Uma vez que um sinal refletido é detectado em seu módulo e coletado com seu transceptor, algumas tarefas de processamento de sinal serão necessárias para distinguir veículos reais de alvos falsos, e para determinar velocidade, distância e direção. Algumas dessas funções estão sendo incorporadas em transceptores mais novos, como veremos abaixo. O receptor que você escolher dependerá principalmente do nível de integração que você requer, bem como do tamanho, requisitos de alcance e consumo de energia.

Infineon, BGT24ATR 24 GHz Transceptor de Silício Germânio

O transceptor de radar BGT24ATR é um membro da família de transceptores de radar da Infineon para uso em aplicações automotivas a 24 GHz. O fabricante está ciente da importância da eficiência energética em ambientes automotivos; este transceptor oferece baixo consumo de energia e utiliza uma única tensão de alimentação. Este transceptor usa um único chip para canais de recepção e transmissão. Algumas aplicações úteis deste transceptor de radar automotivo de 24 GHz incluem detecção de pontos cegos, prevenção de colisões, assistência de estacionamento e até reconhecimento de sinais de trânsito.

Diagrama de Bloco do Chipset de Radar de 24 GHz da Infineon, do datasheet do BGT24ATR.

24 GHz é aplicável apenas para aplicações de curto alcance, como as listadas acima. No entanto, para aplicações de longo alcance que requerem alta resolução na detecção de posição, velocidade e direção, o radar automotivo de 77 GHz é uma opção melhor, pois fornece a amplitude de chirp necessária mais ampla.

Texas Instruments, AWR1243FBIGABLQ1

O transceptor de 77 GHz AWR1243FBIGABLQ1 da Texas Instruments é atualmente usado em módulos de radar que incorporam um MCU externo. Uma interface de aplicação de exemplo para este transceptor é mostrada abaixo. Este transceptor pode se comunicar com um MCU via SPI, e o MCU comunica diretamente com a camada PHY.

O dispositivo AWR1243 é uma solução de transceptor FMCW autocontido de chip único que simplifica a implementação de sensores de Radar Automotivo na faixa de 76 a 81 GHz. É construído no processo RFCMOS de baixa potência de 45 nm da TI, que possibilita uma implementação monolítica de um sistema 3TX, 4RX com PLL e conversores A2D integrados. Mudanças simples no modelo de programação podem habilitar uma grande variedade de implementações de sensor (Curto, Médio, Longo) com a possibilidade de reconfiguração dinâmica para implementar um sensor multimodo.

Diagrama de aplicação de exemplo do transceptor RF AWR1243, encontrado no datasheet da TI

Texas Instruments, Transceptor AWR1443

O Transceptor AWR1443 é uma excelente opção para um transceptor de radar automotivo de 77 GHz que inclui todas as características padrão para esses sistemas. Este transceptor opera em frequências de 76 a 81 GHz, o que o torna adequado para aplicações de radar FMCW em sistemas ADAS. Ele inclui os quatro canais Rx padrão e três canais Tx, bem como um modulador de chirp. Este módulo é ideal para detectar vários obstáculos em distâncias de 30 a 250 metros, mesmo em baixa visibilidade.

Diagrama de blocos do transceptor de radar automotivo AWR1443 de 77 GHz, do datasheet do AWR1443

Este sistema em particular é extremamente útil, pois inclui uma série de funções importantes de processamento de sinal integradas diretamente no chip. Esta é uma ótima opção para um módulo de radar automotivo miniaturizado de 77 GHz, pois inclui muitas funções de processamento importantes, reduzindo em última análise o tamanho total do seu sistema.

NXP Semiconductor, TEF8102EN/N1E

O TEF8102EN/N1E é um dispositivo integrado adequado para aplicações de radar automotivo entre 76 e 81 GHz. Este produto fornece modulação de chirp de 4 GHz em radar FMCW, proporcionando resolução de objeto competitiva com baixo ruído e alta potência de saída. A faixa de temperatura operacional nominal pode chegar até 125 oC. Se você usar uma configuração mestre/escravo para cascata, pode esperar diferentes opções de LO in e LO out. Este componente é compatível com o padrão ISO26262.

Algumas aplicações de exemplo deste transceptor de radar automotivo de 77 GHz são alertas de tráfego traseiro e frontal, assistência de estacionamento e prevenção de colisões. Vale ressaltar que o componente tem uma pegada muito pequena. A parte frontal de onda milimétrica oferece controle flexível de chirp com até 2 GHz de largura de banda de chirp e três cadeias de transmissão com controle de fase e estabilização de nível de saída, permitindo a determinação precisa do rumo:

A fase dos sinais TX pode ser controlada em uma base de chirp por chirp pelo motor de temporização, ou por sinais de I/O digitais conectados diretamente aos deslocadores de fase binários de diferentes seções TX. Cada cadeia de recepção contém filtros passa-alta programáveis para supressão de sinais de baixa frequência fortes, bem como funcionalidade de filtro passa-baixa para supressão de sinais na banda de aliasing do ADC. Fonte: Datasheet do TEF8102EN/N1E

Chip transceptor TEF8102EN/N1E, da NXP Semiconductor

Também fabricado pela NXP, o MC33MR3003AXVKR2 é um lançamento futuro desta classe de componentes; a empresa afirma que este novo transceptor será de ponta. A NXP ainda não lançou este componente, mas espera-se que este componente e outras atualizações ofereçam maior integração para competir com componentes como o AWR1443 apresentado acima.

Com o radar automotivo de 77 GHz prestes a se tornar um componente padrão em novos veículos, e possivelmente em novos UAVs, você precisará de transceptores que possam suportar essa tecnologia importante. Se você está procurando um transceptor integrado para radar automotivo de 77 GHz, tente usar nosso guia de Seleção de Peças para determinar a melhor opção para o seu próximo produto automotivo.

Se você achou este artigo interessante, certifique-se de ficar atualizado com nossos últimos artigos assinando nossa newsletter.