Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 射頻/無線
 
 
射頻/無線  

24GHz單晶片雷達系統收發器瞄準汽車應用

上網時間: 2013年11月04日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:24GHz  ACC  盲點偵測  雷達系統  收發器 

作者:黃正宇,台灣英飛凌科技射頻及保護元件應用部門經理

近些年來,無線通訊技術發展及應用可以說是日新月異並且快速發展。無線通訊在人們的生活當中也扮演著越來越重要的角色,近距離無線通信技術包括了藍芽、無線區域網路(WLAN)、 ZigBee、超寬頻(Ultra WideBand)、近距離無線通訊(NFC)等。無線行動通訊則包括了2G和3G手機,4G無線寬頻通訊技術也正如火如荼地展開中。

在工業和汽車電子的無線通訊技術應用方面,則從包括儲存容器內的高度或液位監測(固體或液體)、街道及辦公室的照明控制、安全系統、智慧型開門裝置到車上的先進駕駛輔助系統(ADAS)和相關的自適應巡航控制系統(ACC)、前方碰撞警示(FCW)、車道偏移(LDW)、盲點偵測(BSD)及停車輔助(PA)系統等,都是運作在更高頻率的無線通訊技術,其運作頻率從24GHz至79GHz(表1),運作原理是透過前方返回的探測資訊判斷得知前方探測目標物的相對速度以及相對距離,有時甚至需要能夠同時偵測多個目標物。

表1:頻率從24GHz至79GHz應用比較表
表1 :頻率從24GHz至79GHz應用比較表

24GHz雷達系統運作原理

雷達技術和其應用不斷地推陳出新,雷達是現今用來偵測移動目標物最普遍的方法。雷達或感測系統依偵測波之操作種類來分,大致可分為為脈波調變(Pulse modulation)、連續波(continuous wave;CW)和頻率調變(frequency modulation)這三種。未調變過的 CW 雷達可以偵測目標物因速度所造成的都卜勒偏移,而目標物的距離則非得利用調變信號才能獲得。從最基本的僅能偵測目標物速度卻無法偵測目標物距離的連續波雷達(continuous wave radar)和僅能偵測目標物距離卻無法偵測目標物速度的脈波雷達(pulse radar),到後來能同時偵測目標物距離與速度的頻率調變連續波雷達(frequency modulated continuous wave radar;FM-CW),以及能同時偵測目標物的距離、速度與方向的脈波都卜勒雷達(pulse doppler radar),其理論基礎都源自於都卜勒效應,應用都卜勒效應的原理來測量目標物與雷達之間的相對運動。

都普勒效應主要原理為當一個發射端正在發射一個固定頻率的電磁波時,發射的電磁波在行進過程中碰到目標物時,該發射電磁波就會產生反射電磁波,而且其反射回來的電磁波的頻率和振幅都會隨著所碰到的目標物的移動狀態而受到相對應的改變。若電磁波所碰到的目標物是靜止不動,那麼所反射回來的電磁波頻率是不會被改變。如果移動目標物是朝著電磁波發射的方向前進時,則所反射回來的電磁波頻率會增加;反之,如果移動目標物是朝著遠離電磁波發射的方向前進時,則反射回來的電磁波頻率則會減小。

FM-CW 雷達是一種利用頻率調變連續電磁波之頻率而計算得到待測目標物資訊的雷達系統,FM-CW雷達系統通過天線向外發射一列連續調頻毫米波,並接收從待測目標物反射回來的電磁波。一般調變電磁波為三角波信號,如果待測目標物是靜止不動,發射電磁波與反射電磁波的頻率變化就如圖1所示。發射電磁波與反射電磁波的波形相同,只是在時間上有一個延遲tr,由圖1 的FM-CW雷達調變波形得出FM-CW 雷達與待測目標物之間的距離R = ctr / 2,其中c是電磁波在空氣中的速度為c=3×108公尺/秒。如果反射電磁波來自一個相對移動的目標物,則反射電磁波中會包括一個由目標物的相對移動所引起的都卜勒頻移fD(如圖2)。在三角波的上升沿和下降沿輸出中頻頻率可分別表示為f1 =fr -fD 和f2 =fr+fD ,則可以計算得出FM-CW 雷達與待測目標物之間的距離R = [c /(4×fm×B )]×[(f2+f1)/2],其中fm 是調變頻率,B是調變頻率的最大改變量。待測目標物的相對速度 V= [c /(2×fc )]×[(f2-f1)/2],其中fc 是發射電磁波的中心頻率。

圖1:靜止不動待測目標物的FM-CW雷達調變波形
圖1:靜止不動待測目標物的FM-CW雷達調變波形

圖2:相對移動目標物的FM-CW雷達調變波形
圖2:相對移動目標物的FM-CW雷達調變波形

(下一頁繼續:24GHz雷達系統之應用)


1 • 2 Next Page Last Page



投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 24GHz單晶片雷達系統收發器瞄準汽車應...
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首