以CMOS技术实现的微型化毫米波传感器

2018-11-9 16:15:36

1345 CMOS 传感器

　　大多数商用雷达系统，特别是高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 中的雷达系统，均基于锗硅(SiGe)技术。目前的高端车辆都有一个多芯片SiGe雷达系统。虽然基于SiGe技术的77GHz汽车雷达系统满足自适应巡航控制时的高速度要求，但它们体积过大、过于笨重，占用了大量电路板空间。
　　随着车辆中雷达传感器数量的不断攀升，目前车辆中至少有10个雷达传感器（前置、后置和车角），空间上的限制就要求每个传感器必须体积更小、功耗更低，并且性价比更高。某些正处于开发阶段的现有雷达系统将促使发射器、接收器、时钟和基带功能集成在一个单芯片内，而这将把前端芯片的数量从4个减少到1个，不过这只适用于雷达前端。
　　通过充分利用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术，并将嵌入式微控制器 (MCU)和数字信号处理(DSP)以及智能雷达前端集成在内，ti已经将集成度提升至新高度。前端具有处理功能将尽可能降低雷达系统尺寸、功率、外形尺寸和成本，从而进一步实现车辆内多个雷达系统的安装。
　　

　　图1：由CMOS实现的单芯片集成

　　CMOS技术的传统优势包括更高的晶体管密度和更低功率。CMOS内的数字缩放降低了功率，缩小了尺寸，并且提高了每个节点的性能。在数字晶体管改进的推动下，CMOS的速度不断提高，现已足以满足79GHz ADAS应用的需要了。
　　79GHz波段提供4GHz带宽，这对更高范围的分辨率至关重要。未来的雷达系统还将需要对短距离的支持，将更佳的角分辨率转化为雷达系统内的更多天线。采用CMOS技术的TI传感器能够支持此项扩展能力，实现高容量的大批量生产。
　　CMOS技术进一步提高了TI在模拟组件中嵌入数字功能的能力，从而实现了在雷达系统部署方面的全新系统配置和拓扑。例如，TI单芯片毫米波(mmWave)传感器内的嵌入式MCU可实现射频(RF)和模拟子系统的半自主控制。TI的CMOS传感器为模拟组件提供数字辅助，以便适应环境和生产过程中的变化，同时保持灵活性和稳健耐用性，数字辅助能够灵活生成调频信号并能实现实时高级自监控。
　　一个雷达系统的动态范围取决于接收器噪底，以及在保险杠反射所导致的自干扰下的耐受能力。而这在很大程度上取决于架构和系统能力，这样就使一个CMOS系统——具有更宽的中频(IF)带宽、更多信道和精确的低噪声线性闭环调频信号生成——对于特定的雷达应用具有出色的系统级性能。
　　CMOS技术改变了毫米波传感器的设计，并嵌入更高的智能化和功能性。CMOS技术已经使TI能够提供高性能、低功率毫米波传感器产品组合，涵盖了从高性能雷达前端到单芯片雷达的整个范围。
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