理解毫米波雷达技术：TI的FMCW解决方案

毫米波传感器基础知识 毫米波传感器是一种使用短波长电磁波的雷达技术，主要在24GHz、60GHz和77GHz等频段工作。这种技术的优势在于其发射的信号波长短，允许制造出体积小、精度高的传感器。在电磁频谱中，毫米波位于微波和红外光之间，具有较高的分辨率和穿透力。 毫米波雷达系统的核心组成部分包括发射（TX）和接收（RX）射频组件、时钟、模数转换器（ADC）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）等。传统上，这些组件通常是分离的，导致系统功耗大、成本高。然而，德州仪器（TI）通过采用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术，成功地将这些组件集成到单个芯片上，降低了功耗和成本，同时也简化了系统设计。 TI的毫米波传感器产品利用调频连续波（FMCW）技术，不同于传统的脉冲雷达系统。FMCW雷达通过连续发射频率随时间线性增加的信号，即线性调频脉冲，来测量目标的距离、速度和角度。这种技术的工作原理是发射的信号与反射回来的信号之间的频率差（称为频差）与目标距离成正比。 距离测量是雷达系统的关键功能。在FMCW雷达中，线性调频脉冲的频率随着时间线性上升，形成一个斜率。当信号遇到物体并反射回来时，接收到的回波与发射信号之间的频差（称为闭合频率差）与目标距离有关。根据多普勒效应，频差还包含了目标相对于雷达的速度信息。通过分析这个频差，系统可以计算出目标的距离、速度和相对于雷达的方向。 图1展示了线性调频脉冲信号的幅度与时间的关系，而图2则描绘了频率随时间变化的线性趋势。线性调频脉冲的参数，如起始频率（fc）、带宽（B）和持续时间（Tc），决定了频率变化的斜率（S）。例如，如果fc=77GHz，B=4GHz，Tc=40µs，则S=100MHz/µs。 总结来说，毫米波传感器利用FMCW雷达技术提供了高精度的距离、速度和角度测量能力，广泛应用于自动驾驶、智能交通、安全监控、工业自动化等多个领域。TI的创新解决方案不仅优化了硬件设计，还通过集成化降低了系统复杂性和成本，为毫米波传感器的广泛应用铺平了道路。