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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(shè)計的常用技術(shù)。憑借其高精度，雷達傳感器在汽車和工業(yè)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(yīng)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(yīng)用，例如車輛中的兒童存在檢測和醫(yī)院中的老年人跌倒檢測。 盡管具有雷達傳感的優(yōu)勢，但高性能 60GHz 和 77GHz 片上系統(tǒng) (SoC) 傳感器以前在功耗預(yù)算緊張的應(yīng)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(gòu)而功耗更低，并支持在工業(yè)、個人電子產(chǎn)品和汽車應(yīng)用中部署雷達。低功耗雷達具有內(nèi)置的睡眠模式和高效的運行占空比，能夠使傳感系統(tǒng)檢測到運動，并智能地決定采取行動的時機，其功率預(yù)算在 5mW 以內(nèi)。這種能力能夠為電池供電的應(yīng)用和線路功率有限的應(yīng)用帶來高性能雷達傳感，而這在以前是無法實現(xiàn)的。 天線設(shè)計是基于雷達傳感器的系統(tǒng)中的關(guān)鍵方面，會影響最大檢測距離和視場等關(guān)鍵性能特性。IWRL6432AOP 具有集成式封裝天線，可幫助簡化天線設(shè)計。使用這種內(nèi)置天線時，工程師不需要設(shè)計自己的天線方向圖，也不必擁有豐富的射頻設(shè)計經(jīng)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(shè)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(chǎn)品設(shè)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(xiàn)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(xù)的環(huán)保意識。IWRL6432 和 IWRL6432AOP 等傳感器有助于滿足對于更節(jié)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(xù)傳感的家庭和樓宇來說至關(guān)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(shù)據(jù)處理功能提供現(xiàn)代智能家庭和城市應(yīng)用所需的智能化，從而實現(xiàn)前沿的運動檢測、手勢識別和決策。 支持的應(yīng)用示例包括： • 用于實現(xiàn)家庭和辦公環(huán)境安全的運動和存在檢測傳感器、用于老年人監(jiān)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(diào)系統(tǒng)，通過檢測入座率實現(xiàn)自動恒溫控制。 • 割草機、吸塵器和服務(wù)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(yīng)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?shù)男枨�，制造商需要提高制造過程自動化和智能運輸?shù)男省Ｖ悄芸煽康膫鞲衅鲗?gòu)建一個安全網(wǎng)，使機器能夠快速準(zhǔn)確檢測到物體，同時實現(xiàn)人機之間更安全的交互。 配備傳感器的自動導(dǎo)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(shù)的普及。毫米波傳感器還在無人機中用于實現(xiàn)物體檢測、防撞和高度監(jiān)測等自主功能。 在住宅環(huán)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(shù)無法檢測到的小障礙物。較低的功耗可實現(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)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(shè)備和智能手表可以估算心率和呼吸頻率。
圖 3：個人電子產(chǎn)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(tǒng)、條形音箱） 結(jié)語 低功耗 60GHz 雷達傳感器將為那些以往因功率預(yù)算嚴(yán)格而受限的市場帶來新的傳感應(yīng)用機會。隨著這個領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，設(shè)計工程師可以開發(fā)體積更小、功能更強大的應(yīng)用，使我們的世界、我們的家庭和建筑更加智能。 |
