Радар-на-кристалле

Современные полупроводниковые технологии позволяют изготавливать устройства миллиметрового диапазона в виде отдельных микросхем. Уже готовы для применения в новых приложениях однокристальные радары. Радары миллиметрового диапазона в течение многих лет использовались в военной отрасли, однако в коммерческих или потребительских устройствах эта технология не была широко распространена из-за своей дороговизны. Но сегодня для однокристальных радаров на основе кремниево-германиевых биполярных транзисторов на гетеропереходах или технологии BiCMOS уже найдено множество новых областей применения.

24-гигагерцовый однокристальный радар BGT24MTR11  компании Infineon работает в ISM-диапазоне 24 … 24.25 ГГц. Приемник и передатчик размещены на одном кристалле в корпусе QFN. Устройство исключительно просто в использовании, поскольку разработчику не нужно устанавливать на плату радиочастотные согласующие элементы и заниматься расчетом высокочастотных соединений. Максимальная дальность обнаружения составляет 160 м.

BGT24MTR11 работает по принципу доплеровской РЛС с непрерывным излучением, который используется во многих приложениях, например, в измерителях уровня жидкости в резервуарах (Рисунок 4). Радар может использоваться также в системах уличного освещения, детекторах движения, дверных замках, в охранной сигнализации, полицейских скоростемерах, а также для предупреждения столкновений промышленных транспортных средств.

Рисунок 4.	Семейство однокристальных радаров BGT24MTxxx компании Infineon позволяет создавать более точные системы определения уровня содержимого в резервуарах или силосах, поскольку такие системы не будут «обмануты» попаданием брызг или пыли.

Одним из ключевых преимуществ радара миллиметрового диапазона является его высокое разрешение при обнаружении малых объектов и перемещений. При определении местоположения можно добиться миллиметровой точности. Предлагаемая Infineon версия с двумя приемниками обеспечивает еще бóльшую точность обнаружения объектов в более широких углах. Что весьма неплохо для микросхемы стоимостью $16.

Наиболее обширной областью применения миллиметровых радаров, пожалуй, являются автомобильные системы безопасности, к которым относятся адаптивный круиз-контроль, системы автоматического торможения, устройства предупреждения столкновений, средства контроля «слепых» зон и предупреждения о смене ряда движения, а также детекторы задней полусферы. Эти радары работают в ISM-диапазоне 76 … 81 ГГц.

Решение компании Freescale Semiconductor для автомобильных радаров представляет собой 77-гигагерцовый чипсет, содержащий передатчик PRDTX11101 и многоканальный приемник, а также 32-разрядный микроконтроллер. Такое сочетание может использоваться в большинстве распространенных автомобильных систем с дальностью обнаружения от 20 до 200 м.

Подобные радарные системы используются в автомобилях класса люкс. Однако, как и камеры заднего вида, они постепенно проникают и в бюджетные автомобили благодаря тому, что производители и потребители начинают осознавать их преимущества для обеспечения безопасности. Например, 77-гигагерцовый радар корпорации DENSO установлен в новой Mazda 6. Его дальность и радиус обнаружения составляют 205 м и ±18°, соответственно.

Согласно недавнему исследованию, проведенному Институтом статистики дорожных происшествий (HLDI), применение систем обнаружения лобового столкновения и автоматического торможения в автомобилях Acura и Mercedes позволило сократить количество страховых случаев на 14%. Национальная администрация безопасности дорожного движения США (NHTSA) предположила, что такие радарные системы позволили бы сократить количество аварий при движении задним ходом на 15%. Пока NHTSA намечает проведение новых исследований, правительство могло бы сделать подобные системы обязательными для использования во всех автомобилях в ближайшем будущем.