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产品特写
 
自动雷达传感器助力实现智能运动传感
材料来源:《微波杂志》2021年1/2月号            录入时间:2021/2/20 11:36:35

Autonomous Radar Sensor Enables Smart Motion Sensing

英飞凌科技股份公司,www.infineon.com/60GHz

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英飞凌推出新型自动雷达传感器,为照明控制、自动门和安全警报等传统的运动传感应用增添“智能性”(1)。XENSIV™ 60 GHz雷达传感器BGT60LTR11AIP是一款使用60 GHz ISM波段的多普勒运动传感器,以单封装雷达解决方案的形式提供。在自动模式下工作,该雷达可以探测到距离5米远的人,同时功耗不到5毫瓦。

1 雷达传感器使传统的运动传感应用变得更加智能。

其高集成度克服了天线设计、射频知识和雷达信号处理方面的复杂问题。这款雷达传感器可以隐藏在产品内部,因为它通过非金属材料进行发射和接收,从而使雷达技术能够应用到日常生活中。该传感器可以集成于笔记本电脑、平板电脑、电视和扬声器等系统,当探测到运动或运动方向时就会将其唤醒。如果在规定时间内没有探测到运动,它能让系统进入睡眠状态或将其锁定,从而节省电力,并且无需使用关键字来激活系统。

小功率多普勒雷达

2显示BGT60LTR11AIP MMIC的功能框图。MMIC封装内包含一对宽波束发射和接收天线。两个天线的水平和垂直半功率波束宽度均为80度,可实现最大覆盖范围。

2 运动传感器的功能框图。

集成压控振荡器(VCO)产生60 GHz雷达信号,并通过锁相环使其稳定。发射信号链包含一个输出功率可配置的中等功率放大器,通过串行外设接口(SPI)进行控制。集成式功率探测器监测发射功率。MMIC有一个低噪正交接收器——在正交零差下变频混频器前有一个低噪放大器,可以带来极高的灵敏度。从内部VCO信号导出,RC多相滤波器生成正交混频器的正交本振信号。

集成模拟基带由一个面向低功耗操作的采样保持电路组成,其后是外部可配置的高通滤波器、可变增益放大器和低通滤波器。集成目标探测器是模拟比较器,根据雷达前方目标的运动产生脉冲。探测器提供两个数字输出信号,一个指示运动,另一个指示接近或离开目标的运动方向。探测器电路具有用户可配置的保持时间、命中计数器和探测阈值,从而带来灵活性,并可靠防止假警报。保持时间是目标探测后探测器输出保持活动状态的持续时间,命中计数器是确定有效目标探测所需的比较器输出脉冲数。

为了即使在自动模式下运行时也能灵活设置性能参数,MMIC具有四个四态输入引脚QS1-QS4(1)。譬如,使用QS2,用户可以在四个阈值中选择,提高或降低探测器灵敏度。对于经验丰富的雷达用户,可以通过QS1引脚选择半自动和SPI工作模式。在这些模式下,可以通过SPI在PC或外部微控制器上利用定制算法提取原始雷达数据,用于信号处理。对于外部处理,评估板可以连接到Arduino MKR板或英飞凌雷达基板(MCU7)。

英飞凌的工具箱支持BGT60LTR11AIP MMIC平台,提供演示软件和雷达图形用户界面,可在时域和频域显示和分析获取的数据。传感器符合ETSI和FCC规定。

易于使用

作为全集成式微波运动传感器,BGT60LTR11AIP提供运动信息和运动方向信息,并由状态机控制该装置。在全自动模式下,雷达具备前所未有的简便性。

尺寸为3.3×6.7×0.56 mm的小型MMIC在其双层层压板封装中包含两根天线,因而,用户无需进行复杂的天线设计。另外,它还使标准FR4材料可以用于该MMIC的PCB设计。BGT60LTR11AIP MMIC需要很小的支持电路(图3):低噪稳压器、38.4MHz晶振及外接电容器。两个LED指示雷达传感器的功能:绿色表示探测到目标,红色表示运动方向。

3 PCB上装有运动传感器MMIC的支持电路。

除简化系统集成外,该一体化解决方案还能实现快速原型设计,用于评估产品功能。图3所示的演示板是完整解决方案,用于显示雷达传感器MMIC的功能,通过在板上的VCC和接地之间连接电源,可以将其直接用于系统。

BGT60LTR11AIP MMIC是取代小功率或电池供电应用中常规无源红外传感器的一款小型、令人信服且经济实惠的方案。


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