以CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的微型化毫米波傳感器

大多數(shù)商用雷達(dá)系統(tǒng)，特別是高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 中的雷達(dá)系統(tǒng)，均基于鍺硅(SiGe)技術(shù)。目前的高端車輛都有一個(gè)多芯片SiGe雷達(dá)系統(tǒng)。雖然基于SiGe技術(shù)的77GHz汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)滿足自適應(yīng)巡航控制時(shí)的高速度要求，但它們體積過大、過于笨重，占用了大量電路板空間。

隨著車輛中雷達(dá)傳感器數(shù)量的不斷攀升，目前車輛中至少有10個(gè)雷達(dá)傳感器(前置、后置和車角)，空間上的限制就要求每個(gè)傳感器必須體積更小、功耗更低，并且性價(jià)比更高。某些正處于開發(fā)階段的現(xiàn)有雷達(dá)系統(tǒng)將促使發(fā)射器、接收器、時(shí)鐘和基帶功能集成在一個(gè)單芯片內(nèi)，而這將把前端芯片的數(shù)量從4個(gè)減少到1個(gè)，不過這只適用于雷達(dá)前端。

通過充分利用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)，并將嵌入式微控制器 (MCU)和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)以及智能雷達(dá)前端集成在內(nèi)，TI已經(jīng)將集成度提升至新高度。前端具有處理功能將盡可能降低雷達(dá)系統(tǒng)尺寸、功率、外形尺寸和成本，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)多個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的安裝。

圖1：由CMOS實(shí)現(xiàn)的單芯片集成

CMOS技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢包括更高的晶體管密度和更低功率。CMOS內(nèi)的數(shù)字縮放降低了功率，縮小了尺寸，并且提高了每個(gè)節(jié)點(diǎn)的性能。在數(shù)字晶體管改進(jìn)的推動(dòng)下，CMOS的速度不斷提高，現(xiàn)已足以滿足79GHz ADAS應(yīng)用的需要了。

79GHz波段提供4GHz帶寬，這對更高范圍的分辨率至關(guān)重要。未來的雷達(dá)系統(tǒng)還將需要對短距離的支持，將更佳的角分辨率轉(zhuǎn)化為雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)的更多天線。采用CMOS技術(shù)的TI傳感器能夠支持此項(xiàng)擴(kuò)展能力，實(shí)現(xiàn)高容量的大批量生產(chǎn)。

CMOS技術(shù)進(jìn)一步提高了TI在模擬組件中嵌入數(shù)字功能的能力，從而實(shí)現(xiàn)了在雷達(dá)系統(tǒng)部署方面的全新系統(tǒng)配置和拓?fù)洹＠?，TI單芯片毫米波(mmWave)傳感器內(nèi)的嵌入式MCU可實(shí)現(xiàn)射頻(RF)和模擬子系統(tǒng)的半自主控制。TI的CMOS傳感器為模擬組件提供數(shù)字輔助，以便適應(yīng)環(huán)境和生產(chǎn)過程中的變化，同時(shí)保持靈活性和穩(wěn)健耐用性，數(shù)字輔助能夠靈活生成調(diào)頻信號(hào)并能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高級(jí)自監(jiān)控。

一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍取決于接收器噪底，以及在保險(xiǎn)杠反射所導(dǎo)致的自干擾下的耐受能力。而這在很大程度上取決于架構(gòu)和系統(tǒng)能力，這樣就使一個(gè)CMOS系統(tǒng)——具有更寬的中頻(IF)帶寬、更多信道和精確的低噪聲線性閉環(huán)調(diào)頻信號(hào)生成——對于特定的雷達(dá)應(yīng)用具有出色的系統(tǒng)級(jí)性能。

CMOS技術(shù)改變了毫米波傳感器的設(shè)計(jì)，并嵌入更高的智能化和功能性。CMOS技術(shù)已經(jīng)使TI能夠提供高性能、低功率毫米波傳感器產(chǎn)品組合，涵蓋了從高性能雷達(dá)前端到單芯片雷達(dá)的整個(gè)范圍。