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带集成天线的汽车雷达解锁了新的汽车应用程序

11月15日,2021年
由德州仪器赞助:单芯片雷达传感器在汽车应用中优于大多数其他传感器。天线的封装功能减少了整体尺寸,为设计师提供了急需的安置灵活性。

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现在已有几年的单片雷达已有几年,并且它们在汽车应用中的使用持续增长。最近的一个改进有望进一步增加与IC的天线采用整合天线,创造一个更小的整体包装。较小的尺寸让工程师将这些传感器置于更小的空间中。此外,现代版本的雷达传感器带来了一系列全新的应用,涉及用手势控制汽车功能。

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单片机雷达

IC雷达称为雷达传感器。它们在毫米波(MMWAVE)频段中运行,如76到81 GHz和61到64 GHz。大多数设备包含多个发射器和接收器,其使用具有啁啾格式的频率调制的连续波(FMCW)信号。IC包含一个完整的数字信号处理器(DSP)以生成,接收和处理返回信号。

在大多数情况下,该设备是完全独立的,除了天线。在过去,这是留给设计师的。大多数传感器使用占用大量PCB空间的PCB天线。新一代雷达传感器将集成电路和集成天线封装在一起,产生一种新型的雷达传感器天线上的包装(AOP)模块这比其他安排相当小。它还允许非RF工程师使用新传感器设计,而不知道MMWAVE天线设计。

具有此功能的一个产品是德州仪器的AWR1843AOP。集成四个变送器和三个接收器,传感器设计成在77 GHz下运行,但它的总范围为76至81 GHz。带宽是4 GHz。每个发射器可以发射到16 dBm eirp;接收器具有10 dB的噪声系数。这些无线电由ARM Cortex-R4F MCU操作。片上也是C674 DSP来处理接收的信号。

至于天线,它在使用内部相移器和幅度控制器中的发送路径中可编程,使其成为一个相控阵列,其允许对发送视野(FOV)的波束形成和控制。包装在15×15毫米BGA中的IC,有很多I / O端口,包括可以2C, SPI, UART和gpio。

数字展示了该芯片在汽车应用中的组成部分。


新的应用程序

AWR1843AOP可以在识别车辆周围的物体方面提供更详细的细节。汽车制造商正在继续构建在更先进的驾驶员辅助系统(ADAS)功能中,可以识别更大的对象,但AWR1843AOP提供更精细的晶粒细节。

该设备提供近场检测能力,增强对较小物体的检测。一个例子是一个传感器,它可以指示车门是否可以打开,或者它是否以某种方式被阻塞。它能够探测到较低的物体,比如附近的路缘,甚至可以探测到部分“透明”的物体,比如自行车或购物车。其他用途包括后备箱或后门开启或关闭状态,盲点检测,变道检测,交叉交通警报,停车协助。

该IC的美丽之处在于它的小尺寸,这允许它被放置在更小的位置,如门把手,摇臂板,或B柱。总的来说,雷达传感器比超声波、飞行时间或摄像机等其他传感器更加精确和可靠。

最后,该设备证明在制造中是有用的,自动车辆的目标检测或机器人手臂的位置是一个常见的问题。在工厂和建筑物中有几十种用途。

在车辆中实现手势控制

这些雷达芯片的另一个出人意料的应用是手势控制.手势检测为司机提供了一种新的方法,通过挥手来控制机舱内的气候、照明、窗户、信息娱乐系统和其他系统。使用TI mmWave雷达技术,该设备能够检测多种手势,如从左到右、从右到左、向上或向下滑动,而无需使用触摸屏、按钮或旋钮。随着车辆中越来越多的控制设备,手势检测将司机的分心最小化。

为了实现这些功能,设计了一种特殊的雷达传感器。这种传感器被称为AWR6843AOP,即使在材料中也能实现高精度的手势检测,其小形状因素可以在车辆内的柔性位置处放置

AWR6843AOP类似于awwr1843aop,但它有一些局限性,更多地关注于手势应用程序。它在60 ghz毫米波波段运行,许多特性与AWR1843AOP相同。集成的AoP特性使它足够小,可以放在仪表板或内部的其他位置。

对AWR6843AOP的FoV进行编程,以优化应用程序。雷达可以看穿物质,包括人和其他障碍物。此外,这种传感器不受光线的影响,这是其他传感器的一个问题。你可以用它来检测车里有多少人,在哪里。毫无疑问,还会开发出一些其他巧妙的用途。

这两个雷达传感器将帮助汽车工程师重新评估内部和外部设计,以创造一个更安全、有用和更方便的汽车。AoP特性消除了mmWave天线的设计和测试的困难,由此产生的更小的占用面积让传感器可以放置在更小的位置。开发板和软件可以加速设计。

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