毫米波传感器技术在雷达系统中的进展

引言:

毫米波(mmWave)雷达技术利用短波长电磁波以高精度检测物体的距离、速度和角度。工作在 76 - 81GHz 频段,这些雷达能够识别小到毫米级的运动。

传统的毫米波雷达系统,包括发射(TX)和接收(RX)射频(RF)组件,以及模拟和数字部分,由于其复杂性面临着高功耗和高成本等挑战。最近的进展通过集成互补金属氧化物半导体(CMOS)技术,简化了 RF、模拟和数字组件,解决了这些问题。

采用调频连续波(FMCW)技术进一步增强了毫米波雷达,能够实现连续信号传输,与传统脉冲雷达系统相比,提高了距离、角度和速度的测量精度。

毫米波( mmWave )传感器:

对于汽车级别的高性能前端雷达传感器 -

AWR1243,76 - 81GHz 高性能汽车 MMIC

单芯片雷达传感器 -

AWR1443,集成了 MCU 和硬件加速器的单芯片 76 - 81GHz 汽车雷达传感器

AWR1642,集成了 DSP 和 MCU 的单芯片 76 - 81GHz 汽车雷达传感器

工业用传感器 -

IWR1443,集成了 MCU 和硬件加速器的单芯片 76 - 81GHz 毫米波传感器

IWR1642,集成了 DSP 和 MCU 的单芯片 76 - 81GHz 毫米波传感器

毫米波传感器评估板:

来自 DFRobot 的雷达传感器 Arduino 平台评估扩展板 -

SEN0395,雷达传感器 Arduino 平台评估扩展板

这款 24GHz 毫米波雷达传感器采用 FMCW、CW 多模调制和独立的发射和接收天线结构。

在工作时,传感器首先向感应区域发射 FMCW 和 CW 无线电波。接下来,由区域内处于移动、微动或极微弱移动状态的所有目标反射的无线电波,通过传感器系统中的毫米波 MMIC 电路转换为电信号。之后,这些信号将被发送到处理器,并通过相关的信号和数据算法进行处理。然后,可以解算出目标信息。

来自 TI 的雷达传感器 LaunchPad™ 平台评估扩展板 -

用于单芯片 77GHz 毫米波传感器的评估模块

这些 BoosterPack™插件模块是一个易于使用的 77GHz 毫米波传感器评估板,适用于单芯片 AWRX 和 IWRX 设备,可直接连接到 TI MCU LaunchPad™开发套件生态系统。

用于单芯片 60GHz 封装天线(AoP)毫米波传感器的评估模块

DCA1000EVM,用于实时数据捕获和流传输的 DCA1000 评估模块

DCA1000 评估模块(EVM)为来自 TI AWR 和 IWR 雷达传感器 EVM 的两通道和四通道低压差分信号(LVDS)流量提供实时数据捕获和流传输。数据可以通过 1Gbps 以太网实时流传输到运行 MMWAVE-STUDIO 工具的 PC 进行捕获和可视化,然后可以传递到所选的应用程序进行数据处理和算法开发。

毫米波软件开发套件( SDK ):

毫米波软件开发套件(SDK)是一组软件包,用于在 TI 毫米波传感器上进行应用评估和开发。此工具包括 MMWAVE-SDK 和配套软件包,以支持您的设计需求。

MMWAVE-SDK
适用于 xWR1443、xWR1642、xWR1843、xWR6443 和 xWR6843 的毫米波软件开发套件(SDK)

其他相关主题:

适用的部件编号
DigiKey 型号 原厂型号
296-52218-ND AWR1443FQIGABLQ1
296-49121-ND AWR1642ABIGABLQ1
296-49116-2-ND,296-49116-1-ND,296-49116-6-ND AWR1642ABIGABLRQ1
296-53135-2-ND,296-53135-1-ND,296-53135-6-ND AWR1243FBIGABLRQ1
296-53136-2-ND,296-53136-1-ND,296-53136-6-ND AWR1443FQIGABLRQ1
296-52217-ND AWR1243FBIGABLQ1
1891-XS121-ND XS121
1891-XE121-ND XE121
296-AWR1843BOOST-ND AWR1843BOOST
448-SHIELD60ATR24ES01TOBO1-ND SHIELD60ATR24ES01TOBO1
296-52309-ND IWR1443BOOST
296-50206-ND AWR1642BOOST
296-IWR1843BOOST-ND IWR1843BOOST
296-AWR2243BOOST-ND AWR2243BOOST
1597-101010001-ND 101010001
1738-SEN0521-ND SEN0521
1738-SEN0395-ND SEN0395
448-SHIELDBGT60LTR11AIPTOBO1-ND SHIELDBGT60LTR11AIPTOBO1
448-S2GORADARBGT60LTR11TOBO1-ND S2GORADARBGT60LTR11TOBO1
448-SHIELDAUTONOMBGT60TOBO1-ND SHIELDAUTONOMBGT60TOBO1
1568-SEN-24540-ND SEN-24540
1568-SEN-16826-ND SEN-16826
296-53114-ND AWR1642BOOST-ODS
296-53267-ND AWR1443BOOST
296-53266-ND AWR1243BOOST
1471-MIKROE-5183-ND MIKROE-5183
1471-MIKROE-5869-ND MIKROE-5869
2887-OPS243-C-FC-WB-ND OPS243-C-FC-WB
296-49118-ND IWR1642BOOST
1597-109020021-ND 109020021
1471-MIKROE-4636-ND MIKROE-4636

毫米波雷达回来的信息是什么样的呀?我狭隘的概念里,应该都是多普勒雷达,频率越高,为什么信息就越多呢

毫米波雷达通过FMCW技术回传的信息不仅包括目标的距离、速度和角度,还能够提供更加精细的分辨率和高穿透能力。频率越高意味着雷达信号的波长越短,能够提供更高的空间分辨率和更多的信息,包括目标的细节、更精确的定位以及对复杂环境的适应能力。

与多普勒雷达的区别
多普勒雷达通过接收反射信号的频率变化来测量目标的相对速度。频率的偏移主要由目标的运动引起。然而,毫米波雷达结合了FMCW技术,除了可以获取速度信息,还能通过频率差计算目标的距离,使得它可以同时获得距离、速度和角度的三维信息。

因此,毫米波雷达比传统的多普勒雷达(主要侧重于速度检测)要多维度、更加精确,尤其在复杂环境下的表现非常优越。

对于集成收发天线的雷达MMIC来说,能够省去用户进行天线设计的繁琐过程,有利于用户集中精力进行雷达应用开发。在FMCW雷达中,能够集成PLL等组件在一颗MMIC上,有助于构建小型化雷达系统。随著射频工艺的改良,FMCW雷达工作频率越来越高,有助于提高测距、测速测角的测量精度。