超越77GHz，TI高精度76-81GHz毫米波传感器带来更大灵活性

伴随汽车高级辅助驾驶（ADAS）在过去几年的飞速发展，紧急刹车和行人探测等新功能在未来的新车型中将日渐普及，车辆中雷达传感器的数量也显著增加。相比微波雷达，毫米波雷达尺寸更小巧，相比激光雷达，毫米波雷达传受气候影响小，可以在大雾等低能见度环境下实现辅助驾驶、自动巡航控制，甚至在高速公路的自动驾驶。根据Plunket Research预测，到2020年，全球毫米波雷达出货量将达到7200万颗，平均年复合增长率24%。

汽车毫米波雷达工作频段包括21.65-26.65GHz和76-81GHz。市场上现有针对紧急制动、自适应巡航控制和自动驾驶的中长程雷达多采用77GHz。TI近日推出的高度智能化单芯片毫米波传感器产品组合AWR1x和IWR1x则支持76-81GHz，可以依据不断变化的情况与条件进行动态调节。

在76-81GHz频率范围智能调节的有哪些优势呢？AWR1x和IWR1x可以动态地适应不断变化的情况与条件，支持多种功能模式，以避免误报，并为多种应用提供大范围的感测。

德州仪器 (TI)汽车雷达产品营销总监Sudipto Bose告诉21ic记者，车载雷达的感知会随着车的状态不同，有不同的感知范围。慢速的时候，可能有从几个厘米到十几米的感知范围，速度加快之后，可能会有六七十米的感知范围。AWR1x能够进行动态配置，根据车的不同状态调整配置，从短距离到中距离，是可以改变的。AWR1x从76GHz到81GHz都可以调整，包括取样率，以及采用多少天线，和数据处理环境。以79GHz波段为例，能够提供4GHz带宽，这对更高范围的分辨率至关重要。每个芯片能达到小于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，能够监测到头发丝般细小的物体。

随着大家在车里面雷达运用越来越多，以北京为例，在这样拥挤的道路上，很多车都在用雷达，车与车之间有很多雷达信号，采用AWR1x，我们就可以感知到对方车辆发出的频率，进行动态地调整，避开这一频率的干扰。

AWR1x和IWR1x的另一特色是采用CMOS工艺。大多数高级驾驶员辅助系统（ADAS）中的雷达系统，均基于锗硅（SiGe）技术。虽然基于SiGe技术的77GHz汽车雷达系统满足自适应巡航控制时的高速度要求，但它们体积过大、过于笨重，占用了大量电路板空间。

据Sudipto Bose介绍，TI早在7年前就开始研发这款产品，通过充分利用CMOS技术，并将嵌入式微控制器 （MCU）和数字信号处理（DSP）以及智能雷达前端集成在内，将集成度提升至新高度。在数字晶体管改进的推动下，CMOS的速度不断提高，现已足以满足79GHz ADAS应用的需要了。

随着车辆中雷达传感器数量的不断攀升，目前车辆中至少有10个雷达传感器（前置、后置和车角），这一系列前端具有处理功能的全新方案将有效降低雷达系统尺寸、功率、外形尺寸和成本，从而进一步实现车辆内多个雷达系统的安装。

图：由CMOS实现的单芯片集成

除此之外，一个雷达系统的动态范围取决于接收器噪底，以及在保险杠反射所导致的自干扰下的耐受能力。而这在很大程度上取决于架构和系统能力，这样就使一个CMOS系统——具有更宽的中频（IF）带宽、更多信道和精确的低噪声线性闭环调频信号生成——对于特定的雷达应用具有出色的系统级性能。

IWR1x和AWR1x 毫米波传感器可以透过塑料、干燥墙壁、衣服、玻璃和很多其它材料，并且能够穿过光照、降雨、扬尘、下雾或霜冻等环境条件进行感测。该系列产品由5款器件组成，AWR1x属车载方案，IWR1443和IWR1642则针对工业应用设计，例如楼宇和工厂自动化领域。此外，在一些需求不断增长的应用领域，如医疗设备、箱内液位感测、机器人视觉和无人机等，这项感测技术可用于改造现有的一些功能。

据TI工程师介绍，IWR1x不受环境中的光照、降雨、灰尘、下雾或霜冻的影响，这使它们在室内或室外都能稳健运行。通过确定设备周围物体的所处范围、速率和角度，这些传感器能立即适应动态变化的场景。下图是无人机采用毫米波传感器探测着陆环境的解决方案。

图：IWR1x用于探测无人机着陆环境

TI提供的IWR1443BOOST和IWR1642BOOST评估模块还显示了众多工业感测中的应用，包括心率和呼吸频率的非接触式测量等。采用这些全新的器件，就可以在工业应用中实现探测快速运动的物体的范围、速度和运动角度，而其精度缺不受光照、雨雾和灰尘的影响，达到工业4.0和楼宇自动化等领域对传感器感测性能的更高要求。