以CMOS技術實現的微型化毫米波傳感器

大多數商用雷達系統,特別是高級駕駛員輔助系統 (ADAS) 中的雷達系統,均基於鍺矽(SiGe)技術。目前的高端車輛都有一個多晶片SiGe雷達系統。雖然基於SiGe技術的77GHz汽車雷達系統滿足自適應巡航控制時的高速度要求,但它們體積過大、過於笨重,佔用了大量電路板空間。
 
隨著車輛中雷達傳感器數量的不斷攀升,目前車輛中至少有10個雷達傳感器(前置、後置和車角),空間上的限制就要求每個傳感器必須體積更小、功耗更低,並且性價比更高。某些正處於開發階段的現有雷達系統將促使發射器、接收器、時鐘和基帶功能集成在一個單晶片內,而這將把前端晶片的數量從4個減少到1個,不過這只適用於雷達前端。
 
通過充分利用互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術,並將嵌入式微控制器 (MCU)和數字信號處理(DSP)以及智慧雷達前端集成在內,TI已經將集成度提升至新高度。前端具有處理功能將儘可能降低雷達系統尺寸、功率、外形尺寸和成本,從而進一步實現車輛內多個雷達系統的安裝。
 
圖1:由CMOS實現的單晶片集成
 
CMOS技術的傳統優勢包括更高的晶體管密度和更低功率。CMOS內的數字縮放降低了功率,縮小了尺寸,並且提高了每個節點的性能。在數字晶體管改進的推動下,CMOS的速度不斷提高,現已足以滿足79GHz ADAS應用的需要了。
79GHz波段提供4GHz帶寬,這對更高範圍的分辨率至關重要。未來的雷達系統還將需要對短距離的支持,將更佳的角分辨率轉化為雷達系統內的更多天線。採用CMOS技術的TI傳感器能夠支持此項擴展能力,實現高容量的大批量生產。
 
CMOS技術進一步提高了TI在模擬組件中嵌入數字功能的能力,從而實現了在雷達系統部署方面的全新系統配置和拓撲。例如,TI單晶片毫米波(mmWave)傳感器內的嵌入式MCU可實現射頻(RF)和模擬子系統的半自主控制。TI的CMOS傳感器為模擬組件提供數字輔助,以便適應環境和生產過程中的變化,同時保持靈活性和穩健耐用性,數字輔助能夠靈活生成調頻信號並能實現實時高級自監控。
 
一個雷達系統的動態範圍取決於接收器噪底,以及在保險槓反射所導致的自干擾下的耐受能力。而這在很大程度上取決於架構和系統能力,這樣就使一個CMOS系統——具有更寬的中頻(IF)帶寬、更多信道和精確的低噪聲線性閉環調頻信號生成——對於特定的雷達應用具有出色的系統級性能。
 
CMOS技術改變了毫米波傳感器的設計,並嵌入更高的智慧化和功能性。CMOS技術已經使TI能夠提供高性能、低功率毫米波傳感器產品組合,涵蓋了從高性能雷達前端到單晶片雷達的整個範圍。
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