文章来源 Macnica Engineer

不易受环境影响的工业毫米波雷达

什么是毫米波雷达?

毫米波是指几十GHz~几百GHz频率的电磁波,由于其波长为1 mm~10 mm,因此被称为毫米波。毫米波雷达是使用毫米波段的电波,且能够高精度地检测对象物的距离、位置信息和速度的雷达。可以将合成器生成的毫米波信号照射到对象物上,以反射回来的电波为基础,获取各种信息。

在我们的生活中,毫米波雷达也用于人感检测、心跳呼吸检测、手势检测、汽车等方面。

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图1 毫米波雷达示意图

采用毫米波雷达的两个原因

测量距离的方法有红外线、超声波、相机、ToF传感器等。与其他方法相比,我们将讨论采用毫米波雷达的两个原因。

理由1 与红外线、超声波方式相比,毫米波雷达精度更高

成本最低的测距方法,一般是采用红外线、超声波方式的传感器。

但是,由于红外线、超声波方式的信号的扩散性高,会伴随以下缺点:

  • 分辨率低
  • 测量距离短
  • 由于温度等环境的影响而产生偏差

由于作为电波传感器的毫米波雷达直进性高、不易受环境影响,因此能够进行高精度测量。 另外,在24 GHz频带中还具有天线体积小的优点。

理由2 与相机、激光方式相比,毫米波雷达成本低、工作稳定

相机、激光式传感器的方法是高精度的测距方法。 由于相机和激光方式的直进性较高,因此能够进行高分辨率、高精度的测量。但是伴随以下缺点:

  • 高性能性能的CPU和内存,导致系统成本高昂
  • 受外部光线、气候、夜间等环境影响较大
  • 立体相机、ToF传感器等系统复杂

毫米波雷达对外部光线、天气、夜间、环境的稳定性高,因此可以进行可靠性高的测量。 另外,还可利用电波的透过性来覆盖天线,产品的设计自由度也很高,可通过雷达方式、频率、天线设计来控制测量范围、测量精度。

 

总之,性能和成本的平衡是毫米波雷达的优点。

应用场景

毫米波雷达不管是室内还是室外,被用于各种各样的应用,如:

  • 无人机
  • 智能表单
  • 工业机器人
  • 路灯
  • 呼吸和脉搏感知
  • 速度表
  • 液位表
  • 自动门
  • 动作检测
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图2 毫米雷达的应用场景

雷达工作方式

雷达算法及工作方式大致有三种,能检测到的信息各不相同。

您可以根据需要进行选择,并部署到多种应用程序中。

方式动作检测速度检测距离检测物体检测
CW信号OO  
FSKOOO (仅移动物) 
FMCWOOOO

产品简介

英飞凌提供的硅锗MMIC和毫米波雷达用于生成和接收24.0-26.0 GHz频率信号,可供用户选择最适合其用途的产品。单芯片集成高频电路体积小、功耗低、精度高,可测量速度、距离和方向。

各产品的特征及规格如下所示:

 BGT24MTR11 E6327BGT24LTR11N16BGT24LTR22
特征低相位噪声VCO,内置温度补偿电路
可切换1.5 GHz和23 kHz输出的预缩放器
片上电源和温度传感器,低功耗
单端RF和LO端子
标准产品低功耗产品多通道产品
(RX x 2 / TXx 2)
低噪音指数NFssb12dB10dB8db 
高转换增益26dB20dB25dB
高1dB输入压缩点-12dBm-28dBm-19dBm
封装 / 规格VQFN 32pin
(5.5mmx4.5mm)
TSNP-16-9
(2.4mmx2.4mm)
WFWLB-52-3 pin
(3.63mmx3.63mm)
单电源电压3.3V3.3V1.5V
功耗500mW300mW500mW

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