以CMOS技術(shù)實現(xiàn)的微型化毫米波傳感器

大多數(shù)商用雷達系統(tǒng)，特別是高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 中的雷達系統(tǒng)，均基于鍺硅(SiGe)技術(shù)。目前的高端車輛都有一個多芯片SiGe雷達系統(tǒng)。雖然基于SiGe技術(shù)的77GHz汽車雷達系統(tǒng)滿足自適應(yīng)巡航控制時的高速度要求，但它們體積過大、過于笨重，占用了大量電路板空間。

隨著車輛中雷達傳感器數(shù)量的不斷攀升，目前車輛中至少有10個雷達傳感器(前置、后置和車角)，空間上的限制就要求每個傳感器必須體積更小、功耗更低，并且性價比更高。某些正處于開發(fā)階段的現(xiàn)有雷達系統(tǒng)將促使發(fā)射器、接收器、時鐘和基帶功能集成在一個單芯片內(nèi)，而這將把前端芯片的數(shù)量從4個減少到1個，不過這只適用于雷達前端。

通過充分利用互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)，并將嵌入式微控制器 (MCU)和數(shù)字信號處理(DSP)以及智能雷達前端集成在內(nèi)，TI已經(jīng)將集成度提升至新高度。前端具有處理功能將盡可能降低雷達系統(tǒng)尺寸、功率、外形尺寸和成本，從而進一步實現(xiàn)車輛內(nèi)多個雷達系統(tǒng)的安裝。

圖1：由CMOS實現(xiàn)的單芯片集成

CMOS技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢包括更高的晶體管密度和更低功率。CMOS內(nèi)的數(shù)字縮放降低了功率，縮小了尺寸，并且提高了每個節(jié)點的性能。在數(shù)字晶體管改進的推動下，CMOS的速度不斷提高，現(xiàn)已足以滿足79GHz ADAS應(yīng)用的需要了。

79GHz波段提供4GHz帶寬，這對更高范圍的分辨率至關(guān)重要。未來的雷達系統(tǒng)還將需要對短距離的支持，將更佳的角分辨率轉(zhuǎn)化為雷達系統(tǒng)內(nèi)的更多天線。采用CMOS技術(shù)的TI傳感器能夠支持此項擴展能力，實現(xiàn)高容量的大批量生產(chǎn)。

CMOS技術(shù)進一步提高了TI在模擬組件中嵌入數(shù)字功能的能力，從而實現(xiàn)了在雷達系統(tǒng)部署方面的全新系統(tǒng)配置和拓撲。例如，TI單芯片毫米波(mmWave)傳感器內(nèi)的嵌入式MCU可實現(xiàn)射頻(RF)和模擬子系統(tǒng)的半自主控制。TI的CMOS傳感器為模擬組件提供數(shù)字輔助，以便適應(yīng)環(huán)境和生產(chǎn)過程中的變化，同時保持靈活性和穩(wěn)健耐用性，數(shù)字輔助能夠靈活生成調(diào)頻信號并能實現(xiàn)實時高級自監(jiān)控。

一個雷達系統(tǒng)的動態(tài)范圍取決于接收器噪底，以及在保險杠反射所導(dǎo)致的自干擾下的耐受能力。而這在很大程度上取決于架構(gòu)和系統(tǒng)能力，這樣就使一個CMOS系統(tǒng)——具有更寬的中頻(IF)帶寬、更多信道和精確的低噪聲線性閉環(huán)調(diào)頻信號生成——對于特定的雷達應(yīng)用具有出色的系統(tǒng)級性能。

CMOS技術(shù)改變了毫米波傳感器的設(shè)計，并嵌入更高的智能化和功能性。CMOS技術(shù)已經(jīng)使TI能夠提供高性能、低功率毫米波傳感器產(chǎn)品組合，涵蓋了從高性能雷達前端到單芯片雷達的整個范圍。

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