24G雷达电路在低功耗模式下的设计

世强代理的Infineon 24GHz的单发单收芯片BGT24MTR11目前已在业界引起了广泛的反响。为了帮助简化工程师的相关设计难度，缩短设计周期，提高产品的稳定性。本文将提供一些BGT24MTR11低功耗模式下的设计指导，我们还将在后面的文章中，陆续介绍相关的一些设计细节和测试结果。

BGT24MTR11的低功耗模式是指在电池供电的情况下，如何保证系统的有效工作。使用场景比如人的移动检测等类似的情况。比如安防领域、检测固定区域的智能灯光、自动门等各种需要移动检测的场景。

类似场景的设计目标如表1：

 

表1：设计目标

为降低电源功率消耗，在本文中，雷达芯片会工作在类似于“占空比”的模式。比如雷达芯片在10ms的工作时间，490ms的休眠时间的占空比模式下，其功率消耗只有连续工作模式下的2%。也就是说，如果BGT24MTR11工作在连续工作模式、最大发射功率情况下的功耗为528mW，那么其在占空比模式下，最大发射功率情况下的功耗仅为12mW。

鉴于我们使用的雷达系统是比较简单的，不具有频率调制和实际可比较的测试数据，因此，本文只是预估了BGT24MTR11能达到的最低功耗门限。

另外，上文提到的占空比模式同样可以适用于Infineon 24G雷达系列的其它相关产品。软件和硬件的优化，包括器件，本文暂不做讨论。本文只包含雷达芯片的功耗优化。

 

图1：功耗和测试更新时间的响应曲线

图1显示了功耗和测试更新时间的响应曲线。比如，如果测试更新时间为0.5S，表示0.5S会开始一次新的测试。图形显示的是假设活跃时间为10ms的曲线。需要注意的是，其仅仅表示雷达芯片的功耗，而不是整个系统的功耗。基于实际的应用，如果将发射功率降低（会降低雷达的覆盖范围），还可以得到更低的功耗数据。

 表2：速度、多普勒频移和最小测量时间之间的关系

表2给出的是速度、多普勒频移和最小测量时间之间的关系。从表中可以看出，更准确的速度需要更长的测试时间。

系统设计框图

推荐的系统设计框图如图2。雷达系统由雷达射频收发芯片BGT24MTR11，基带放大器，Infineon的MCU和电源开关组成。图中仅显示了BGT24MTR11的部分使用到的端口。     

 

图2：推荐的系统设计框图

雷达的VCO由MCU的DAC直接控制，23kHz的数字预分频的输出端口直接连接到MCU，用来监控VCO的频率。频率监控可以通过计数一段时间内的上升或者下降沿的方式进行。然后将计数的结果和MCU的精准晶体振荡器产生的参考时钟进行比较。SPI接口用来控制BGT24MTR11的内部寄存器（输出功率控制、PA使能、多路器设置等）。电源开关由MCU控制，其主要用于BGT24MTR11电源的通与断。通过雷达芯片内部的温度传感器，其温度也可以由MCU来监控。温度传感器可以由外部供电，这样可以保证即使雷达芯片的电源被断掉以后，其温度依然可以被检测。基带的放大器模组用于放大多普勒频移的信号，以来匹配ADC的输入范围，二来可以消除一部分的干扰信号。

由于物体的运动方向我们不考虑，因此为降低成本，我们只放大、数值化和处理了I路的信号。MCU负责系统的控制、数据获取以及数字处理。

雷达系统的工作还包含下列内容：待机、VCO的设置、采样和数据处理。这些内容将在后续的文章中进行介绍。