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英飞凌60GHz高集成雷达MMIC支持人体运动识别传感

【导读】英飞凌的新型自主雷达传感器为照明控制,自动门和安全警报等传统运动感应应用增加了“智能”功能(见图1)。 XENSIV™ 60 GHz雷达传感器BGT60LTR11AIP是使用60 GHz ISM频段的多普勒运动传感器,作为单封装雷达解决方案提供。雷达以自主模式运行,可以在不超过5米的距离内检测到人,而消耗的功率不到5 mW。

英飞凌的新型自主雷达传感器为照明控制,自动门和安全警报等传统运动感应应用增加了“智能”功能(见图1)。 XENSIV™ 60 GHz雷达传感器BGT60LTR11AIP是使用60 GHz ISM频段的多普勒运动传感器,作为单封装雷达解决方案提供。雷达以自主模式运行,可以在不超过5米的距离内检测到人,而消耗的功率不到5 mW。

其超高集成度克服了天线设计、射频知识和雷达信号处理的复杂性。雷达传感器可以隐藏在产品内部,因为它可以通过非金属材料进行发送和接收,从而可以将雷达技术应用到日常生活中。该传感器可以集成到笔记本电脑,平板电脑,电视和扬声器等系统中,并在检测到运动或运动方向时将其唤醒。在定义的时间内未检测到运动时,它可以使系统进入睡眠状态或锁定它们,从而节省了电源,并且无需使用关键字语音即可激活系统。

图1显示了BGT60LTR11AIP MMIC的功能框图。MMIC套件包括一个发射和一个接收宽波束天线。两个天线的水平和垂直半功率波束宽度均为80度,以实现最大覆盖。

集成的压控振荡器(VCO)生成60 GHz雷达信号,并通过锁相环使其稳定。发射信号链由一个中等功率放大器组成,该功率放大器具有可配置的输出功率,可通过串行外围接口(SPI)进行控制。集成的功率检测器监视发射功率。 MMIC在正交零差下变频混频器之前具有一个低噪声正交接收器和一个低噪声放大器,从而提供了出色的灵敏度。 RC多相滤波器从内部VCO信号得出,为正交混频器生成正交本地振荡器信号。

集成的模拟基带由一个用于低功耗,占空比操作的采样保持电路组成,后面是一个外部可配置的高通滤波器,一个可变增益放大器和一个低通滤波器。集成的目标检测器是模拟比较器,可根据雷达前方的目标运动生成脉冲。检测器提供两个数字输出信号,一个指示运动,另一个指示运动的方向(接近或离开目标)。检测器电路提供用户可配置的保持时间,命中计数器和检测阈值,从而提供了针对虚假警报的灵活性和鲁棒性。保持时间是目标检测器的输出保持活动状态的持续时间,命中计数器是指确定有效目标检测所需的比较器输出脉冲数。

英飞凌60GHz高集成雷达MMIC支持人体运动识别传感

英飞凌60GHz高集成雷达MMIC支持人体运动识别传感
图1雷达传感器的功能框图。

为了在自主模式下运行时也能灵活设置性能参数,MMIC具有四个四态输入引脚QS1-QS4(见表1)。例如,使用QS2,用户可以在四个阈值中进行选择,以增加或减少检测器的灵敏度。对于有经验的雷达用户,可以通过QS1引脚选择半自主和SPI工作模式。在这些模式下,可以通过SPI在PC或外部微控制器上使用定制算法提取原始雷达数据以进行信号处理。对于外部处理,评估板可以连接到Arduino MKR板或Infineon雷达板(MCU7)。

英飞凌的开发工具箱通过演示软件和雷达图形用户界面支持BGT60LTR11AIP MMIC平台,该界面可在时域和频域显示和分析采集的数据。传感器符合ETSI和FCC规定。

使用方便

作为全集成的微波运动传感器,BGT60LTR11AIP提供运动信息和运动方向信息,并由状态机控制该设备。在全自动模式下,雷达提供了前所未有的简便性。

3.3 x 6.7 x 0.56毫米的小型MMIC在其两层层压封装中包括两个天线,从而为用户消除了复杂的天线设计。该MMIC还可以将标准FR4材料用于PCB设计。BGT60LTR11AIP MMIC几乎不需要外部支持电路(见图3):只需要一个低噪声稳压器,一个38.4 MHz晶体振荡器和外部电容器。两个LED指示雷达传感器的功能:检测到目标时为绿色,运动方向为红色。

除了简化系统集成之外,该多合一解决方案还可以实现快速原型设计,以评估产品功能。图3中的演示板是一个交钥匙解决方案,用于显示雷达传感器MMIC的功能,并且可以仅仅通过连接电源就将其原样用于系统。

英飞凌60GHz高集成雷达MMIC支持人体运动识别传感

图2 MMIC的PCB电路板

BGT60LTR11AIP MMIC是一种小型,引人注目的且具有成本效益的替代产品,可替代低功率或电池供电应用中的常规无源红外传感器。

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