一款毫米波传感器，TI为业界带来太多惊喜

作者:中国电子商情 单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2017-05-25

汽车智能化需求使得车辆中雷达传感器的使用数量不断增加，从自适应巡航控制（ACC）、紧急刹车，到诸如行人探测和360度感测等新型应用，目前每辆车中保守估计至少使用了10个雷达传感器。此前，实现这些应用的毫米波（mmWave）传感器大多由发射器、接收器和处理组件等独立单元组成，设计过程十分复杂且体积庞大，这一问题的存在对汽车智能化的发展是一个重大挑战。今年5月17日，德州仪器（TI）给业界带来一个大大的惊喜：包含5个解决方案的全新单芯片76至81GHz毫米波传感器产品面世，两大产品系列AWR1x和IWR1x传感器产品组合不仅提供比目前市场上毫米波解决方案高3倍的感测精度，CMOS技术的使用，使得芯片的功耗和电路板面积减少50%。

以CMOS技术实现更高精度和更小尺寸
目前市场上使用的雷达系统均基于硅锗技术（SiGe），虽然能满足自适应巡航控制时的高速度要求，但它们的体积过大、过于笨重，占用了大量电路板空间。尤其是77GHz汽车雷达传感器，时下主要应用于高端车辆中，对测量精度和占位尺寸有着更高要求。

CMOS技术具有包括更高的晶体管密度和更低功率等优势，在数字晶体管改进的推动下，CMOS的速度不断提高，现在足以满足77GHz 传感器应用的需要。TI汽车雷达产品营销总监Sudipto Bose先生表示：“通过充分利用CMOS技术，并将MCU和DSP以及智能雷达前端集成在一起，TI已经将毫米波传感器的集成度提升至新的高度。前端具有的处理功能将尽可能降低雷达系统尺寸、功率和成本，从而进一步实现车辆内多个雷达系统的安装。”

相对于基于传统SiGe的传感器技术，TI基于RFCMOS的雷达传感器引入了更高的数字和模拟集成度，以实现高输出功率、低功耗（比市面上现有解决方案低50%）和低相位噪声，从而用具有高精度和超高分辨率的感测功能为用户提供更加安全和先进的驾驶体验。现在，借助全集成式CMOS单芯片，设计人员可以根据需要选择最佳的处理能力。每个芯片都能够提供智能、高精度的独立感测，具有小于4厘米的距离分辨率，距离精度低至小于50微米，范围达到300米。10.4x10.4mm的小尺寸也非常利于车辆内多个雷达系统的安装。

为汽车带来高级视觉功能
TI本次推出的毫米波传感器产品组合中有3个器件——AWR1243、AWR1443和AWR1642是专为汽车高级视觉功能开发的单芯片毫米波传感器，在76～81GHz波段内工作，采用调频连续波技术（FMCW），能够覆盖整个4GHz调频带宽，从而能够探测5cm范围以内的物体。另外，芯片具有的复杂接收器架构能够在稠密的传感器环境中实现人为干扰或非人为干扰的探测。其中，AWR1243 是一款具有3个发射器和4个接收器天线的雷达前端传感器（图1），主要针对ACC和自动紧急刹车（AEB）等长距离和中等距离雷达应用，以实现自动驾驶。若将多个AWR1243传感器级联在一起，还可以在自动高速公路驾驶的成像雷达等应用中轻松实现更远的距离和更佳的角分辨率。

图1  AWR1243毫米波收发器、视野范围和视域能力

AWR1642是一款针对短距离和超短距离应用的高端单芯片毫米波传感器，具有2个发射和4个接收天线（图2），一些典型的应用包括盲点探测、变道辅助、十字路口交通警示和车辆启停控制等。芯片具有CAN、CAN FD和SPI接口，以及1.5MB的片上内存，一个ARM Cortex-R4F和TI C674x DSP负责数据处理。

图2  AWR1642单芯片传感器、视野范围和视域能力

在目前和未来的车辆设计中，停车辅助、乘坐人员探测、车门/后备箱开启装置以及简单手势运动等接近度感测应用正在成为重要的组成部分。AWR1443是一款可用于超短距离应用的77至81GHz高度集成雷达器件，图3中的AWR1443器件包括3个发射和4个接收天线的完整毫米波射频部分以及模拟信号链，并具有0.5MB片上存储器的用户可编程ARM Cortex R4F，以实现前端的自主运行。

图3  AWR1443单芯片传感器3个发射和4个接收天线

将毫米波传感器应用扩展至工业领域
毫米波传感器技术将在汽车领域发挥巨大作用已是不争的事实，TI工业雷达产品营销总监Robert Ferguson先生表示，现在，设计人员目前正在设法解决将这项技术扩展至其它市场时所面临的挑战，比如楼宇和工厂自动化应用领域。IWR1443和IWR1642是TI专为工业智能化而设计的两款单芯片毫米波产品。由于此前的雷达系统都是分立式设计，需要进行复杂的硬件设计和软件开发，准入门槛高。现在，TI的两款毫米波传感器将毫米波雷达射频技术与MCU和DSP集成在一起，实现了简单的单芯片解决方案，降低了毫米波感测的准入门槛。

一如TI以往的做法，为了让设计人员能够立即着手开发雷达解决方案，在推出芯片的同时，AWR1x和IWR1x评估模块（EVM）也一同面世。