超越77GHz，TI高精度76-81GHz毫米波傳感器帶來更大靈活性

伴隨汽車高級輔助駕駛（ADAS）在過去幾年的飛速發(fā)展，緊急剎車和行人探測等新功能在未來的新車型中將日漸普及，車輛中雷達傳感器的數(shù)量也顯著增加。相比微波雷達，毫米波雷達尺寸更小巧，相比激光雷達，毫米波雷達傳受氣候影響小，可以在大霧等低能見度環(huán)境下實現(xiàn)輔助駕駛、自動巡航控制，甚至在高速公路的自動駕駛。根據(jù)Plunket Research預(yù)測，到2020年，全球毫米波雷達出貨量將達到7200萬顆，平均年復(fù)合增長率24%。

汽車毫米波雷達工作頻段包括21.65-26.65GHz和76-81GHz。市場上現(xiàn)有針對緊急制動、自適應(yīng)巡航控制和自動駕駛的中長程雷達多采用77GHz。TI近日推出的高度智能化單芯片毫米波傳感器產(chǎn)品組合AWR1x和IWR1x則支持76-81GHz，可以依據(jù)不斷變化的情況與條件進行動態(tài)調(diào)節(jié)。

在76-81GHz頻率范圍智能調(diào)節(jié)的有哪些優(yōu)勢呢？AWR1x和IWR1x可以動態(tài)地適應(yīng)不斷變化的情況與條件，支持多種功能模式，以避免誤報，并為多種應(yīng)用提供大范圍的感測。

德州儀器 (TI)汽車雷達產(chǎn)品營銷總監(jiān)Sudipto Bose告訴21ic記者，車載雷達的感知會隨著車的狀態(tài)不同，有不同的感知范圍。慢速的時候，可能有從幾個厘米到十幾米的感知范圍，速度加快之后，可能會有六七十米的感知范圍。AWR1x能夠進行動態(tài)配置，根據(jù)車的不同狀態(tài)調(diào)整配置，從短距離到中距離，是可以改變的。AWR1x從76GHz到81GHz都可以調(diào)整，包括取樣率，以及采用多少天線，和數(shù)據(jù)處理環(huán)境。以79GHz波段為例，能夠提供4GHz帶寬，這對更高范圍的分辨率至關(guān)重要。每個芯片能達到小于4厘米的距離分辨率，距離精度低至小于50微米，范圍達到300米，能夠監(jiān)測到頭發(fā)絲般細小的物體。

隨著大家在車里面雷達運用越來越多，以北京為例，在這樣擁擠的道路上，很多車都在用雷達，車與車之間有很多雷達信號，采用AWR1x，我們就可以感知到對方車輛發(fā)出的頻率，進行動態(tài)地調(diào)整，避開這一頻率的干擾。

AWR1x和IWR1x的另一特色是采用CMOS工藝。大多數(shù)高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）中的雷達系統(tǒng)，均基于鍺硅（SiGe）技術(shù)。雖然基于SiGe技術(shù)的77GHz汽車雷達系統(tǒng)滿足自適應(yīng)巡航控制時的高速度要求，但它們體積過大、過于笨重，占用了大量電路板空間。

據(jù)Sudipto Bose介紹，TI早在7年前就開始研發(fā)這款產(chǎn)品，通過充分利用CMOS技術(shù)，并將嵌入式微控制器 （MCU）和數(shù)字信號處理（DSP）以及智能雷達前端集成在內(nèi)，將集成度提升至新高度。在數(shù)字晶體管改進的推動下，CMOS的速度不斷提高，現(xiàn)已足以滿足79GHz ADAS應(yīng)用的需要了。

隨著車輛中雷達傳感器數(shù)量的不斷攀升，目前車輛中至少有10個雷達傳感器（前置、后置和車角），這一系列前端具有處理功能的全新方案將有效降低雷達系統(tǒng)尺寸、功率、外形尺寸和成本，從而進一步實現(xiàn)車輛內(nèi)多個雷達系統(tǒng)的安裝。

圖：由CMOS實現(xiàn)的單芯片集成

除此之外，一個雷達系統(tǒng)的動態(tài)范圍取決于接收器噪底，以及在保險杠反射所導(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)頻信號生成——對于特定的雷達應(yīng)用具有出色的系統(tǒng)級性能。

IWR1x和AWR1x 毫米波傳感器可以透過塑料、干燥墻壁、衣服、玻璃和很多其它材料，并且能夠穿過光照、降雨、揚塵、下霧或霜凍等環(huán)境條件進行感測。該系列產(chǎn)品由5款器件組成，AWR1x屬車載方案，IWR1443和IWR1642則針對工業(yè)應(yīng)用設(shè)計，例如樓宇和工廠自動化領(lǐng)域。此外，在一些需求不斷增長的應(yīng)用領(lǐng)域，如醫(yī)療設(shè)備、箱內(nèi)液位感測、機器人視覺和無人機等，這項感測技術(shù)可用于改造現(xiàn)有的一些功能。

據(jù)TI工程師介紹，IWR1x不受環(huán)境中的光照、降雨、灰塵、下霧或霜凍的影響，這使它們在室內(nèi)或室外都能穩(wěn)健運行。通過確定設(shè)備周圍物體的所處范圍、速率和角度，這些傳感器能立即適應(yīng)動態(tài)變化的場景。下圖是無人機采用毫米波傳感器探測著陸環(huán)境的解決方案。

圖：IWR1x用于探測無人機著陸環(huán)境

TI提供的IWR1443BOOST和IWR1642BOOST評估模塊還顯示了眾多工業(yè)感測中的應(yīng)用，包括心率和呼吸頻率的非接觸式測量等。采用這些全新的器件，就可以在工業(yè)應(yīng)用中實現(xiàn)探測快速運動的物體的范圍、速度和運動角度，而其精度缺不受光照、雨霧和灰塵的影響，達到工業(yè)4.0和樓宇自動化等領(lǐng)域?qū)鞲衅鞲袦y性能的更高要求。