Radar-Applikationen

Hochintegrierte Sensoren für Millimeterwellen

| Redakteur: Richard Oed

IWR1x-Familie von TI: Beide Bausteine ermöglichen Füllstandsmessungen, intelligente Straßenbeleuchtung; Verkehrs- und Freilandüberwachung.
IWR1x-Familie von TI: Beide Bausteine ermöglichen Füllstandsmessungen, intelligente Straßenbeleuchtung; Verkehrs- und Freilandüberwachung. (Bild: Texas Instruments)

Um die Entwicklung von Sensoren im Automobil- und Industriebereich zu beschleunigen, führt Texas Instruments ein neues Portfolio von Single-Chip-Millimeterbausteinen in CMOS-Technologie ein. Dieses umfasst fünf Lösungen in zwei Sensorfamilien für 76 bis 81 MHz, entsprechend einer Wellenlänge von ungefähr 4 mm.

Die AWR1x-Familie zielt dabei auf Radaranwendungen wie Fahrerassistenzsysteme im Automobilbereich, während die IWR1x-Familie in Applikationen im Industrie- und Infrastrukturbereich Anwendung finden soll.

Beide erreichen durch eine eigenständige Sensorik eine Entfernungsauflösung von unter 4 cm, eine Entfernungsgenauigkeit von weniger als 50 µm und besitzen einen Entfernungsbereich von bis zu 300 m.

Allen Sensoren ist gemeinsam, dass sie präzise durch viele Materialien wie Kunststoff, Trockenmauern, Kleidung oder Glas hindurch messen können. Umwelteinflüsse wie Licht, Regen, Staub oder Frost beeinträchtigen die Genauigkeit dabei nicht.

Nach AECQ100 qualifizierte Sensoren

Die AWR1x-Familie für den Automobilbereich ist nach AECQ100 qualifiziert und besteht derzeit aus drei Bauelementen, dem AWR1243, dem AWR1443 und dem AWR1642.

Beim AWR1243 handelt es sich um einen integrierten FMCW- (Frequency-Modulated Continuos Wave-) Transceiver mit vier Empfangs- und drei Sendekanälen zur Erkennung von Entfernung, Geschwindigkeit und Winkel von Objekten.

Dieses Bauteil ist für Anwendungen im Bereich Mid- und Longrange-Radar gedacht. Die Verarbeitung der Sensordaten muss hier aber von einem externen Prozessor vorgenommen werden.

Der AWR1443 Sensorchip verfügt neben dem FMCW-Transceiver über einen integrierten ARM Cortex-R4F Mikrocontroller zur Datenverarbeitung und eignet sich für Abstandssensoren, Insassenerkennungsysteme oder Einparkhilfen.

Der AWR1642 besitzt neben dem Transceiver mit nur zwei Sendekanälen und dem Mikrocontroller noch einen TMS320C674x DSP zur Verarbeitung der FMCW-Signale. Der Mikrocontroller kann dann beispielsweise zur Objektverfolgung oder zur Schnittstellensteuerung eingesetzt werden.

Damit sind Radar-Applikationen im (Ultra-) Nahbereich wie beispielsweise die Erkennung von Objekten im toten Winkel oder Spurhalteassistenten möglich.

Für Industrieanwendungen ausgelegt

Die IWR1x-Familie für den Industrie- und Infrastrukturbereich besteht derzeit aus zwei Bauelementen: Dem IWR1443 mit FMCW-Transceiver und ARM Cortex-R4F Mikrocontroller und dem IWR1642 mit Transceiver, Mikrocontroller und TMS320C674x DSP.

Beide Bausteine ermöglichen beispielsweise Füllstandsmessungen, Verkehrsüberwachung, intelligente Straßenbeleuchtung und Freilandüberwachungssysteme.

Alle Bauelemente der Plattform besitzen auf die jeweiligen Applikationen angepasste Schnittstellen wie beispielsweise CAN, SPI, I2C oder MIPI D-PHY und teilweise auch spezielle On-Chip Radar-Hardwarebeschleuniger.

Mit dem 10,4 mm x 10,4 mm messenden 161-Pin Flip-Chip BGA-Package ist der Aufbau von Sensoren möglich, die lediglich 25 mm x 25 mm messen. Bisher aus den Einzelbauelementen Sender, Empfänger, Verstärker, Datenwandler und Prozessoren aufgebaute Systeme sind nunmehr auf einem einzigen CMOS-Chip integriert.

Damit werden völlig neue Anwendungsbereiche ermöglicht. Der äußerst niedrige Stromverbrauch bis hinunter zu 150 mW erleichtert dies zusätzlich.

APIs für eine schnelle Entwicklung

Abgerundet wird das Portfolio durch einen vollständigen Satz an Entwicklungshilfsmitteln wie dem Millimeterwellen-SDK (Software Development Kit), welches Beispiels-Algorithmen und Softwarebibliotheken umfasst.

Diese vereinfachen das Design von Hochfrequenzanwendungen durch weniger als 20 APIs (Application Programming Interfaces). Hinzu kommen noch das mmWave Studio und Evaluierungsmodule (EVM) für beide Familien.

Alle Bauelemente und die EVMs sind als Muster im TI Store oder bei autorisierten Distributoren bereits verfügbar.

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