毫米波雷达 第四篇


毫米波雷达的选型

器件

经过一段时间的摸索,目前确定还是用国际大厂TI的芯片先练练手。

选择器件为 IWR6843

前文所述,这是一颗集成式毫米波雷达SoC,主要技术特点:

  • 60 - 64Ghz 连续调制,4GHz带宽
  • 3TX
  • 4RX
  • Cortex R4F
  • 集成FFT、滤波、CFAR等硬件加速
  • 集成C674x DSP

本来想要一颗77G的芯片,因为标称频率范围是76 - 81GHz, 也就是5GHz带宽,不过看详细的文档,似乎有一部分带宽的无线电是被分配给了汽车,所以77G的芯片是两部分带宽,一个1GHz,一个也是4GHz。

当然更重要的一个原因是,目前IWR6843还有一个AoP版本,也就是芯片上直接封装了天线!这对日后自己做产品来说非常有利。几十G的射频电路,别说画了,找个代工厂估计都要费些力气。

所以这次就先选了IWR6843的开发板。


功能框图

45nm RFCMOS 制程

RF和模拟模块

时钟域

时钟的产生

系统使用一个外部40MHz晶振产生内部所需的各种时钟。

发射电路

一个通道

IWR6843有三个独立的发射通道。不过同一时间只能同时使用其中的两个。

当使用分时三天线策略时,可以实现3D测定。

设备支持6bit的线性相移以支持MIMO雷达和发射波束成形等应用。

接收电路

一个通道

IWR6843有四个独立的接收通道,并且可以同时使用。
器件为快速啁啾信号优化,带通的中频信号链支持可配置的滤波,从175KHz至最大10MHz。

雷达子系统处理器

此处理器有其独立的ROM/RAM, 用于执行内置的射频校准程序、底层操作。
用户并不能直接操作这个控制器,TI提供了封装好的固件,使用基于mailbox的API,通过消息机制和整个雷达子系统通讯。

编程模型

处理器系统

简化的处理器系统

主要来看有两个可编程的大核心:

  • 一个Cortex R4F 作为主控
    • 200 MHz 时钟频率
    • 注意这是R,不是M也不是A。
  • 一个C674x DSP 作为协信号处理器
    • 600 MHz 时钟频率

LVDS将ADC高速同步泵出,可以作为log或者为外部其它处理器提供原始数据。

HIL则是高速信号输入接口。

其中的HWA为雷达硬件加速器,包含了一些FMCW常用的处理硬核,可以降低主处理器负担。


供电

芯片需要4个电源轨:

  • VDD 数字核心、SRAM

    • 1.2v
  • 数字IO

    • 3.3v 或 1.8v
  • 射频电源

    • 1.3v 或 1.0v(旁路内部LDO)
  • 模拟电源

    • 1.8v

其中射频电源和模拟电源如果直接使用开关电源供电,需要额外的LC滤波。

同时芯片有两个电源域,一个是主电源,一个是DSP电源。DSP电源可以动态开关。

可以使用多路的PMIC电源芯片来管理,例如:

  • LP87702系列
  • LP87524系列

都是给IWR/AWR系列专门设计的PMIC。

整个系统的功耗相对来说还是不低的, 5v总电源轨的话,至少需要2~3A的充沛电流。

芯片本身的热量也相当可观。
各电源轨最大电路


文章作者: chopin1998@gmail.com
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