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汽车毫米波雷达的应用及电源架构选择,以加特兰(Calterah)平台为例

 小飞学长 2024-09-18 发布于河南
汽车毫米波雷达是一种利用毫米波(通常指30GHz至300GHz的频率范围)进行目标检测和测量的传感器,广泛应用于汽车安全和驾驶辅助系统中。特别是在自适应巡航控制(ACC)、前碰撞预警(FCW)、盲点检测(BSD)、车道保持辅助(LKA)等高级驾驶辅助系统(ADAS)等方面。
一、工作原理
1. 发射信号:雷达系统发射一定频率的毫米波信号。
2. 信号反射:当毫米波遇到障碍物时,部分信号会被反射回来。
3. 接收信号:雷达接收器接收反射回来的信号。
4. 信号处理:通过比较发射信号和接收信号的时间差、频率变化等信息,计算出障碍物的距离、速度和角度。
综合表述是:汽车毫米波雷达的工作原理,主要通过发射高频电磁波并接收其反射回来的信号来探测和测量目标物体的位置、速度等信息。具体来说,毫米波雷达的发射机产生高频电磁波并将其发射出去,这些电磁波在空间中传播,遇到目标物体后发生反射,反射波被雷达的接收机接收并转换为电信号。随后,信号处理器对接收到的信号进行处理,以提取目标物体的位置、速度等信息。
二、关键特性
1. 频率范围:汽车毫米波雷达通常工作在24GHz、77GHz或79GHz的频段。
2. 分辨率:毫米波雷达能够提供较高的距离和速度分辨率,有助于精确检测目标。
3. 抗干扰能力:毫米波雷达对环境变化(如雨、雪、雾等)具有较好的鲁棒性,且不易受到其他车辆灯光的干扰。
4. 探测范围:根据雷达的设计和配置,探测距离可以从几米到上百米不等。
注:鲁棒性(Robustness)是指一个系统、模型或函数在面对不确定性、变化或错误输入时仍能保持其性能不变的能力。具有容错、适应性、稳定性、可预测性等特点。
三、应用领域
1. 自适应巡航控制(ACC):通过调节车速以保持与前车的安全距离。
2. 前碰撞预警(FCW):检测前方障碍物,预警可能的碰撞。
3. 盲点检测(BSD):监测车辆两侧盲区内是否有其他车辆或物体。
4. 车道保持辅助(LKA):辅助驾驶员保持车辆在车道内行驶。
5. 自动泊车系统:辅助驾驶员进行泊车操作。
四、电源架构及实际案例
在汽车雷达,特别是毫米波雷达的电源架构中,一般使用的芯片主要包括车规级同步Buck芯片、电源管理IC(PMIC)以及其他相关的电源转换和保护芯片。这些芯片的选择和设计都是为了满足雷达系统对电源的高要求,包括高效率、高精度、低噪声、高可靠性和电磁兼容性等。
以基于CMOS工艺毫米波雷达芯片制造商加特兰微电子(Calterah)平台为例,毫米波雷达方案可分为集成式和分立式电源解决方案。
  1. 1.     分立式电源(单Buck)解决方案:

以MPS为例,该方案采用了MPQ4420A-AEC1、MPQ2166A-AEC1和MPQ2171-AEC1等电源芯片,为Calterah Alps系列汽车77/79GHz毫米波雷达提供稳定、可靠的电源供应。这些电源芯片具有高效率、低噪声、高精度等特点,能够满足雷达系统对电源的特殊要求。
2.集成式电源(PMIC)解决方案:
以Richtek为例,立锜科技推出的RTQ2080-QF、RTQ2081-QF,以可湿润侧翼WET-WQFN4x4-24AL封装供货,这种封装技术提供了良好的热性能和电气性能,同时便于在制造过程中进行焊接和组装;该芯片是针对系统优化汽车功能安全设计的高整合芯片,内建看门狗(WDT)功能,增强系统的稳定性和可靠性;可支援毫米波雷达 Alps 和 Alps-Pro SoC 系统。
综上所述,汽车毫米波雷达作为自动驾驶和辅助驾驶系统的重要传感器部件,具有广泛的应用前景和重要的技术价值。与此同时,汽车毫米波雷达上的电源架构是一个复杂而关键的系统,它确保了雷达系统在各种工况下的稳定、可靠运行。通过优化电源架构的设计和提高电源模块的性能,可以进一步提升雷达系统的整体性能和可靠性。
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作者简介:
    小飞,90后,公众号《小飞学长》主理人。自创号以来,发表文章数千篇,累计全网阅读量达千万次。曾担任文字编辑、软硬件研发工程师以及独立撰稿人等职位,目前专注于芯片行业。业余时间酷爱阅读与写作,热衷于分享对读者有用的知识、思考、感悟和经验。关注我,让我们一起成长,向善向阳,努力突破,成就更好的自己。

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