新型雷達設(shè)計:分立器件抑或集成 - 全文
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雷達是一項極具發(fā)展前途的駕駛員輔助技術(shù)。雷達系統(tǒng)能夠大大降低事故的發(fā)生頻率和嚴(yán)重程度,特別是那些與駕駛員分心相關(guān)的事故。在許多國家,汽車安全立法促進了行車安全,駕駛員死亡率降至歷史最低水平,同時推動了智能汽車的發(fā)展。直到最近,雷達還僅限于在飛機和豪華車內(nèi)使用,但現(xiàn)在它已成為普通汽車所關(guān)注的技術(shù)。
設(shè)計人員將要面臨的挑戰(zhàn)是如何集成多種安全特性,同時滿足汽車工業(yè)苛刻的質(zhì)量和成本要求,這些目標(biāo)并不是注定要發(fā)生沖突。有史以來第一次,高集成度系統(tǒng)源源不斷地生產(chǎn)出來,它將自適應(yīng)巡航控制(ACC)和其它基于雷達的檢測與避碰應(yīng)用全都集成在一個只有智能手機大小的極小封裝中。片內(nèi)信號調(diào)理技術(shù)的進步使得設(shè)計人員能夠根據(jù)不同的行車條件編寫所需的設(shè)置,無論是城市道路行駛還是高速公路巡航,所有功能都通過一個經(jīng)濟實惠的封裝實現(xiàn)。
因此,雷達系統(tǒng)設(shè)計人員現(xiàn)在需要做出選擇:使用分立器件還是使用集成解決方案。電子集成已在許多行業(yè)發(fā)生,如醫(yī)療成像、通信基礎(chǔ)設(shè)施、消費電子設(shè)備等,現(xiàn)在終于輪到汽車?yán)走_領(lǐng)域。無論何種方案,設(shè)計人員都必須考慮其利弊。
尺寸和成本
雷達正從豪華車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備變?yōu)橹袡n車的選配設(shè)備,預(yù)計5年后會成為汽車普遍采用的一項安全特性。普及的速度將隨著廉價雷達的推出而加快,同時雷達的目標(biāo)分類將更完善,范圍分辨率將更高。模擬前端(AFE)的設(shè)計方法至關(guān)重要,可以使用分立器件來構(gòu)建頂級定制解決方案,而且總有一些完美主義者希望優(yōu)化每一個參數(shù)。但是,采用分立器件構(gòu)建雷達系統(tǒng)需要花費更多時間,占用更多空間,成本更高。集成IC能夠提供汽車制造商想要的大部分功能,甚至包括ACC和BSD等多種應(yīng)用,而其尺寸和成本只是分立解決方案的一個零頭。
現(xiàn)在已經(jīng)能夠?qū)⑿盘栒{(diào)理和數(shù)據(jù)采集電路全都集成在一片IC上。ADI公司的汽車?yán)走_模擬前端AD8283就是一例,它將ACC、BSD和LCA的基帶平臺支持電路集成在一個10mmx 10mm封裝中,只有小指指甲那么大。尺寸非常重要,因為雷達傳感器模塊必須適合安裝在狹小區(qū)域,比如減震器后方,這些區(qū)域并不是為容納此類電子裝置而設(shè)計的。采用集成解決方案,安裝面積至少可以減少一半。AD8283占用的空間比同類分立器件少50%到80%,該器件是市場上性價比最高的器件之一,同時提供雷達系統(tǒng)設(shè)計人員所需的性能水平。
你當(dāng)然可以親手構(gòu)建一個分立系統(tǒng),使它正好完全符合你的需要,但成本可能高得嚇人,無法實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)。集成解決方案意味著雷達系統(tǒng)能夠以更低的成本為更多的汽車所采用,從而在整體上提高所有車輛的安全性。
易用性
AD8283是一款帶有多項內(nèi)置創(chuàng)新特性的集成解決方案,例如可編程增益和靈活的濾波器等。這些特性支持平臺設(shè)計方法,不僅能加快首個系統(tǒng)的面市時間,而且能縮短所有采用同一平臺的后續(xù)系統(tǒng)的開發(fā)時間。
例如,濾波器需要根據(jù)不同的駕駛員安全應(yīng)用進行精密調(diào)整。分立設(shè)計難以對濾波器重新編程,為了改變?yōu)V波特性,設(shè)計人員必須手動調(diào)換電阻和電容。帶可調(diào)濾波器的集成器件則很容易解決這個問題,所有調(diào)整都是通過串行端口對芯片重新編程來完成。這種調(diào)整甚至可以即時完成,允許設(shè)計人員快速地進行多次調(diào)整,從而縮短設(shè)計時間。
同一芯片上的多個通道也有助于簡化設(shè)計,因為通道匹配精良,同時有利于駕駛員,因為傳感器的檢測范圍更寬。理想的雷達系統(tǒng)能夠檢測到汽車周圍180度視角范圍內(nèi)的物體,就像人的視覺一樣。配有6個通道的接收系統(tǒng)可以做到這一點,而且角度分辨率更佳,因為它能接收更多的發(fā)射信號。這意味著目標(biāo)定位時間更加充裕,雷達解析目標(biāo)近似尺寸的能力更強。設(shè)計人員雖然可以采用分立器件來完成同樣的任務(wù),但結(jié)構(gòu)可能比較臃腫。
最新的集成解決方案能夠根據(jù)距離的長短自動調(diào)整雷達傳感器的特性。在雷達信號反射回汽車時,設(shè)計人員必須防止系統(tǒng)過載。如果目標(biāo)在汽車正前方,返回信號的幅度會非常高,必須予以衰減。如果目標(biāo)距離汽車400英尺遠,返回信號將很弱,微處理器會不斷嘗試優(yōu)化信噪比,幫助識別目標(biāo),確定它在視野中的位置,以及它與汽車相距多遠。許多此類功能都是通過可編程增益放大器實現(xiàn)。設(shè)計人員雖然可以使用分立PGA,但絕不會像通過與可編程濾波器相同的串行端口來控制的PGA那樣輕松和經(jīng)濟。
考慮到雷達系統(tǒng)要求的多變性,靈活性自然是集成解決方案的另一個誘人的亮點。高速公路ACC要求寬動態(tài)范圍,而ACC Stop&Go則要求較窄的范圍、更大的視野和更快的響應(yīng)時間,以便根據(jù)前方交通狀況迅速應(yīng)變。利用AD8283等集成解決方案的用戶可編程設(shè)置,一個平臺就能在不同工作條件下提供增強的性能,適應(yīng)高速公路和嚴(yán)重擁擠兩種行車狀況。
顯而易見,使用AD8283等專用集成器件的平臺設(shè)計方法能夠簡化設(shè)計過程,縮小雷達系統(tǒng)的尺寸,更重要的是能夠讓更多廉價汽車更加安全。作為擁有良好創(chuàng)新記錄的安全氣囊傳感器和主動安全技術(shù)創(chuàng)新者,ADI公司可以幫助設(shè)計工程師為新一代高級駕駛員輔助系統(tǒng)的推出鋪平成功之路。
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( 發(fā)表人:葉子 )