嵌入式雷达技术提高汽车主动安全性

高性能且可扩展至多通道

MRD2001 77GHz 雷达收发器芯片组是面向汽车雷达模块的可扩展、高性能三封装解决方案。该芯片组由一个VCO、一个2通道Tx发射器和一个3通道RX接收器组成。这三部分都采用500um间距、 6mmx6mm扇出型晶圆级封装 。该封装技术是77GHz雷达应用的理想选择，因其在频率高达100GHz时，具有极低的插损和寄生效应。另外，由于无需为裸片采用芯片和布线装配技术，因此经过封装的芯片组简化了最终用户的雷达模块装配。芯片组可以随时扩展至4个TX信道和12个RX信道，使单一的雷达平台能够在宽视域内控制电子束，支持低中高及豪华汽车的长距离、中距离和短距离雷达应用。

与此同时，系统可扩展至4个TX通道和12个RX通道，都有激活通道，可使单个平台在更宽的探测区域内实现电子束控制；高级封装技术可确保用户PCB上的最高性能和最低信号干扰；低功耗，完整功能的收发器典型功耗为2.5W；支持100MHz/100ns的快速调制；在1MHz偏移 时，具备小于-93dBc/Hz的最佳相位噪声，用于改进目标分离；集成式基带滤波器和VGA可节省系统物料成本；38GHz本地振荡器可减少电路损耗并降低系统干扰；发射器芯片上的双相调制器可拒绝寄生信号。

MRD2001雷达收发器芯片组采用高级封装技术，可提供优异的热性能和电气性能。该封装符合严格的汽车标准，包括焊点可靠性、深部温度和湿度循环，以及EMC性能，并面向主要供应商，符合减少有害物质(RoHS)标准。

图3：MRD2001 77 GHz雷达收发器芯片组

支持开环雷达系统设计

MPC577xK MCU和MRD2001 77GHz雷达收发器芯片组专门为支持开环雷达系统而设计。在该系统中，锁相环无需产生线性调频信号(FMCW调制)，因而可以降低系统的总功耗。

开环概念一般与快速线性调频信号FMCW调制结合使用，调频时间在10us至100us范围内。由于完整的雷达图像可被更快速地捕捉，快速线性调频信号系统可降低占空比，并改进雷达系统的SNR。高基带频率的潜在劣势是会促使所需的ADC采用更高的模拟带宽和采样率。MPC577xK MCU克服了这一潜在问题，因为它集成了高达8个-ADC，并带有5MHz带宽和320 MHz的内部采样时钟。

在开环雷达系统中，MCU是带有数模转换器(DAC)的线性调频信号主机，为VCO提供调谐电压。根据调谐电压，VCO可生成高频信号(LO)，驱动不同的接收器和发射器芯片。

在常规运行期间，系统发射线性调频信号，并接收反射信号。与发射器组合的接收器作为零差系统，使接收信号直接降频至基带中。然后，基带信号被过滤并放大(接收器芯片含有滤波器和可变增益放大器)，并输送到MPC577xK MCU的-ADC中。通过将基带信号转变成数字域、使用数字波束形成方法、采用FFT和跟踪算法，可根据距离、速度和角位置来识别目标。

总结

随着全球主流汽车厂商对主动和预测安全系统的需求增加，半导体供应商需要不断进行创新。新的解决方案必须使系统供应商和 OEM厂商不仅能够根据成本，而且还可以根据规格来优化当今雷达系统的物料成本。除了中远距离的正面雷达之外，制造商还需要结合可检测盲点和侧面碰撞的雷达系统。最新的基于雷达技术的解决方案将为新一代ADAS系统的开发人员提供独特的功能支持，帮助他们不仅能够符合最新的行业监管标准，而且还可以更好地保障人员生命和财产的安全。

作者：Andrew Robertson

飞思卡尔公司高级应用工程师