低功耗 60GHz 毫米波雷達傳感器如何在更多應用中實現高精度傳感
發布時間：2025-2-28 18:08
發布者：eechina
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作者：德州儀器 基于雷達的傳感器集成電路 (IC) 得益于其遠距離功能、高運動靈敏度和隱私特性，成為位置和接近傳感設計的常用技術。憑借其高精度，雷達傳感器在汽車和工業市場中也很受歡迎，適用于盲點檢測、碰撞檢測以及人員存在和運動檢測等應用。 近年來，60GHz 和 77GHz 雷達傳感器取代了 24GHz 雷達傳感器，具有更高的分辨率、更高的精度和更小的外形尺寸。60GHz 和 77GHz 雷達頻段還支持新型應用，例如車輛中的兒童存在檢測和醫院中的老年人跌倒檢測。 盡管具有雷達傳感的優勢，但高性能 60GHz 和 77GHz 片上系統 (SoC) 傳感器以前在功耗預算緊張的應用中會受到限制。IWRL6432 和 IWRL6432AOP 等新型雷達傳感器因采用低功耗架構而功耗更低，并支持在工業、個人電子產品和汽車應用中部署雷達。低功耗雷達具有內置的睡眠模式和高效的運行占空比，能夠使傳感系統檢測到運動，并智能地決定采取行動的時機，其功率預算在 5mW 以內。這種能力能夠為電池供電的應用和線路功率有限的應用帶來高性能雷達傳感，而這在以前是無法實現的。 天線設計是基于雷達傳感器的系統中的關鍵方面，會影響最大檢測距離和視場等關鍵性能特性。IWRL6432AOP 具有集成式封裝天線，可幫助簡化天線設計。使用這種內置天線時，工程師不需要設計自己的天線方向圖，也不必擁有豐富的射頻設計經驗，同時還能更大限度地減少對印刷天線的需求。印刷天線需要特殊的高成本材料來盡可能地減少信號損失。因此，工程師在使用 IWRL6432AOP 進行設計時可以使用性能較低的 PCB 材料，從而降低 BOM 成本。 在本文中，德州儀器將探討家庭、樓宇、工廠和個人電子產品設計如何從低功耗雷達傳感器中受益。 用于樓宇自動化的低功耗雷達傳感 實現更智能、更高效、更安全、更舒適的家庭、城市和辦公空間需要持續的環保意識。IWRL6432 和 IWRL6432AOP 等傳感器有助于滿足對于更節能、更智能的傳感的需求。這些器件在較低占空比下的平均功耗小于 2mW，因為它們具有深度睡眠模式，這一特性對于需要長時間連續傳感的家庭和樓宇來說至關重要。盡管功耗低于前幾代毫米波 (mmWave) 雷達傳感器，但這些新型低功耗器件可以通過片上數據處理功能提供現代智能家庭和城市應用所需的智能化，從而實現前沿的運動檢測、手勢識別和決策。 支持的應用示例包括： • 用于實現家庭和辦公環境安全的運動和存在檢測傳感器、用于老年人監護的跌倒檢測傳感器，以及智能恒溫器。 • 智能恒溫器和暖通空調系統，通過檢測入座率實現自動恒溫控制。 • 割草機、吸塵器和服務機器人，即使在黑暗中也能感知小物體，并通過更高的效率為用戶帶來更舒適的體驗。 
圖 1：樓宇自動化傳感應用（可視門鈴和家用安防攝像頭） 用于工廠自動化的低功耗雷達傳感 為了滿足全球運輸的需求，制造商需要提高制造過程自動化和智能運輸的效率。智能可靠的傳感器將構建一個安全網，使機器能夠快速準確檢測到物體，同時實現人機之間更安全的交互。 配備傳感器的自動導航車 (AGV) 和自主移動機器人 (AMR) 可以看到障礙物（包括人類），并沿著計劃的路線從 A 點移動到 B 點。德州儀器的低功耗毫米波傳感器可延長 AGV 和 AMR 的工作時間，同時其較低的成本促進了該技術的普及。毫米波傳感器還在無人機中用于實現物體檢測、防撞和高度監測等自主功能。 在住宅環境中，機器人割草機和吸塵器中搭載的 IWRL6432 和 IWRL6432AOP 傳感器可以檢測到其他傳感技術無法檢測到的小障礙物。較低的功耗可實現更長的工作時間，降低電池充電需求。
圖 2：工廠自動化中的傳感用例（割草機、吸塵器、物流機器人） 用于個人電子產品的低功耗雷達傳感 通過集成小型 60GHz 傳感器，便攜式計算機和筆記本電腦現在可以感知旁觀者的存在。電視機可以檢測人的存在并自動開機，還可以檢測手勢并提供個性化的用戶體驗。健身設備和智能手表可以估算心率和呼吸頻率。
圖 3：個人電子產品中的傳感用例（便攜式計算機/筆記本電腦、電視和家庭影院系統、條形音箱） 結語 低功耗 60GHz 雷達傳感器將為那些以往因功率預算嚴格而受限的市場帶來新的傳感應用機會。隨著這個領域的不斷創新，設計工程師可以開發體積更小、功能更強大的應用，使我們的世界、我們的家庭和建筑更加智能。 |
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