低功耗 60GHz 毫米波雷達(dá)傳感器:開啟高精度傳感新時(shí)代
在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下,傳感器技術(shù)作為眾多領(lǐng)域的關(guān)鍵支撐,不斷邁向新的高度。低功耗 60GHz 毫米波雷達(dá)傳感器以其卓越的性能,正逐漸成為實(shí)現(xiàn)高精度傳感的核心力量,為眾多應(yīng)用場景帶來了前所未有的變革。
基于雷達(dá)的傳感器集成電路,憑借遠(yuǎn)距離探測能力、高運(yùn)動靈敏度以及注重隱私保護(hù)等特性,在傳感技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。特別是在汽車和工業(yè)市場,高精度的雷達(dá)傳感器在諸如盲點(diǎn)檢測、碰撞檢測以及人員存在和運(yùn)動檢測等應(yīng)用中發(fā)揮著不可替代的作用。近年來,60GHz 和 77GHz 雷達(dá)傳感器逐步取代了 24GHz 雷達(dá)傳感器,其具備更高的分辨率、精度以及更為小巧的外形尺寸,有力地推動了車輛中的兒童存在檢測、醫(yī)院中的老年人跌倒檢測等新型應(yīng)用的發(fā)展。
不過,在以往,盡管 60GHz 和 77GHz 片上系統(tǒng)傳感器擁有諸多優(yōu)勢,但在功耗預(yù)算緊張的應(yīng)用場景中,其應(yīng)用受到了極大限制。而如今,像 IWRL6432 和 IWRL6432AOP 等新型雷達(dá)傳感器的出現(xiàn),借助低功耗架構(gòu)成功降低了功耗,使得雷達(dá)在工業(yè)、個(gè)人電子產(chǎn)品和汽車應(yīng)用等領(lǐng)域的部署成為可能。這些低功耗雷達(dá)內(nèi)置睡眠模式,并具備高效的運(yùn)行占空比,能夠讓傳感系統(tǒng)敏銳地檢測到運(yùn)動,并智能地判斷采取行動的時(shí)機(jī),且功耗預(yù)算可控制在 5mW 以內(nèi)。這一突破,讓高性能雷達(dá)傳感得以應(yīng)用于電池供電或線路功率有限的場景,為相關(guān)領(lǐng)域帶來了新的發(fā)展契機(jī)。
天線設(shè)計(jì)在基于雷達(dá)傳感器的系統(tǒng)中至關(guān)重要,其直接影響著最大檢測距離和視場等關(guān)鍵性能特性。以 IWRL6432AOP 為例,它所具備的集成式封裝天線,極大地簡化了天線設(shè)計(jì)流程。工程師在使用該內(nèi)置天線時(shí),無需自行設(shè)計(jì)天線方向圖,也無需具備深厚的射頻設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),同時(shí)還能減少對印刷天線的依賴。要知道,印刷天線往往需要特殊的高成本材料來盡可能降低信號損失,而使用 IWRL6432AOP 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),工程師可選用性能較低的 PCB 材料,從而有效降低了物料清單(BOM)成本。
在家庭和樓宇自動化領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)更智能、高效、安全且舒適的居住和辦公空間,離不開環(huán)保理念和人工智能技術(shù)的支持。像 IWRL6432 等傳感器,能夠很好地滿足更節(jié)能、智能的傳感需求。這些器件支持深度睡眠模式,在較低占空比下,平均功耗僅在 2mW 至 5mW 之間,這對于需要長時(shí)間持續(xù)傳感的家庭和樓宇場景來說,是極為關(guān)鍵的特性。盡管其功耗低于前幾代毫米波雷達(dá)傳感器,但通過片上數(shù)據(jù)處理功能,這些新型低功耗器件依然能夠?yàn)楝F(xiàn)代智能家居和城市應(yīng)用提供所需的智能化支持,實(shí)現(xiàn)前沿的運(yùn)動檢測、手勢識別以及決策功能。在實(shí)際應(yīng)用中,可用于家庭和辦公環(huán)境安全的運(yùn)動和存在檢測傳感器、智能恒溫器以及暖通空調(diào)系統(tǒng)(通過檢測入座率實(shí)現(xiàn)自動恒溫控制),還有割草機(jī)、吸塵器和服務(wù)機(jī)器人等設(shè)備,即使在黑暗環(huán)境下,也能精準(zhǔn)感知小物體,為用戶帶來更高效、舒適的體驗(yàn)。
在工廠自動化方面,為滿足全球運(yùn)輸需求,制造商急需提高制造過程自動化以及智能運(yùn)輸?shù)男?。智能可靠的傳感器如同?gòu)建起一張安全網(wǎng),讓機(jī)器能夠快速、準(zhǔn)確地檢測物體,同時(shí)確保人機(jī)交互的安全性。配備傳感器的自動導(dǎo)航車(AGV)和自主移動機(jī)器人(AMR),能夠有效檢測包括人類在內(nèi)的障礙物,并沿著規(guī)劃路線從 A 點(diǎn)移動至 B 點(diǎn)。德州儀器的低功耗毫米波傳感器,不僅能夠延長 AGV 和 AMR 的工作時(shí)長,其相對較低的成本還有助于推動該技術(shù)的廣泛普及。在住宅環(huán)境中,搭載了 IWRL6432 和 IWRL6432AOP 傳感器的機(jī)器人割草機(jī)和吸塵器,能夠檢測到其他傳感技術(shù)難以察覺的小障礙物,較低的功耗使得設(shè)備能夠擁有更長的工作時(shí)間,減少電池充電次數(shù)。
在個(gè)人電子產(chǎn)品領(lǐng)域,小型 60GHz 雷達(dá)傳感器的集成,讓便攜式計(jì)算機(jī)和筆記本電腦能夠感知旁觀者的存在。電視機(jī)可檢測人的存在并自動開機(jī),還能識別手勢,為用戶提供個(gè)性化體驗(yàn)。健身設(shè)備和智能手表則可估算心率和呼吸頻率,為人們的健康生活提供數(shù)據(jù)支持。
在汽車車內(nèi)應(yīng)用方面,越來越多的汽車制造商開始在車輛內(nèi)引入傳感器,用于車內(nèi)存在檢測和監(jiān)控。這一趨勢部分源于歐盟新車安全評鑒協(xié)會(Euro NCAP)等組織提出的相關(guān)安全法規(guī),自 2025 年起,Euro NCAP 將對停車后能感知并提醒車內(nèi)有兒童遺留的車輛給予更高評分。低功耗 60GHz 毫米波雷達(dá)傳感器能夠幫助汽車原始設(shè)備制造商(OEM)滿足此類法規(guī)要求,同時(shí)通過擴(kuò)展單個(gè)傳感器的多功能性,優(yōu)化傳感器系統(tǒng)的總體成本。高性能 60GHz 雷達(dá)傳感器憑借其檢測靈敏度和運(yùn)動分類能力,在車內(nèi)應(yīng)用中表現(xiàn)出色,而滿足超低功耗要求后,有望取代當(dāng)前常用于入侵檢測的超聲波傳感器。
低功耗 60GHz 毫米波雷達(dá)傳感器為那些受限于功率預(yù)算的市場開辟了全新的傳感應(yīng)用空間。隨著該領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新,設(shè)計(jì)工程師將能夠開發(fā)出更為小巧、功能更為強(qiáng)大的應(yīng)用,推動我們的世界、家庭和建筑朝著更加智能的方向發(fā)展,為人們的生活和工作帶來更多便利與安全保障。