探索XENSIV? 60 GHz雷達(dá)參考板REF_BGT60LTR11AIP_M0：從原理到實踐

在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時代，雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，從智能家居到工業(yè)自動化，雷達(dá)傳感器正以其獨特的優(yōu)勢發(fā)揮著重要作用。今天，我們就來深入探討一下英飛凌的XENSIV? 60 GHz雷達(dá)參考板REF_BGT60LTR11AIP_M0，了解它的特點、硬件組成、參數(shù)配置以及如何運行相關(guān)算法。

文件下載：Infineon Technologies REF_BGT60LTR11AIP_M0評估板.pdf

一、概述與關(guān)鍵特性

1.1 核心MMIC簡介

BGT60LTR11AIP MMIC是這款參考板的核心，它是一款高度集成的微波運動傳感器，內(nèi)置天線（AIP）、運動和運動方向探測器。其尺寸小巧，僅為6.7 mm x 3.3 mm x 0.56 mm，為用戶省去了天線設(shè)計的復(fù)雜流程。該MMIC支持多種工作模式，包括自主模式和SPI模式，通過QS1引腳即可輕松選擇。

1.2 參考板的關(guān)鍵特性

REF_BGT60LTR11AIP_M0參考板專為快速原型設(shè)計、系統(tǒng)集成以及產(chǎn)品特性評估而優(yōu)化。其具有以下顯著特點：

• 小巧的外形：尺寸為31 mm x 28 mm，便于集成到各種設(shè)備中。
• 智能節(jié)能：可集成到筆記本電腦、平板電腦、電視等設(shè)備中，根據(jù)運動檢測實現(xiàn)設(shè)備的喚醒、睡眠或自動鎖定功能，有效節(jié)省電力。
• 靈活的工作模式：既可以獨立運行（自主模式），也可以通過SPI模式與外部Cortex? - M0微控制器連接，進(jìn)行進(jìn)一步的信號處理。

二、系統(tǒng)規(guī)格

三、硬件描述

3.1 整體架構(gòu)

參考板是一塊尺寸為26 x 28 mm的PCB，頂部安裝有BGT60LTR11AIP雷達(dá)傳感器。它可以通過USB端口或3.3V引腳供電，使用兩個On semi LDO為板上組件提供穩(wěn)定的電源。板上還配備了Arm? Cortex? M0微控制器XMC1302，用于對MMIC進(jìn)行設(shè)置和信號處理。

3.2 BGT60LTR11AIP MMIC

MMIC內(nèi)部集成了一個發(fā)射天線和一個接收天線，以及壓控振蕩器（VCO）和鎖相環(huán)（PLL），用于高頻信號生成。發(fā)射部分的中功率放大器（MPA）輸出功率可通過SPI配置，接收部分采用低噪聲正交接收器，具有出色的靈敏度。

3.3 微控制器單元 - XMC1302

XMC1302是一款32位工業(yè)微控制器，專為滿足工業(yè)應(yīng)用的需求而設(shè)計。它擁有先進(jìn)的外設(shè)集，可根據(jù)用戶需求進(jìn)行靈活配置，為用戶提供了強大的信號處理和算法實現(xiàn)能力。

3.4 其他硬件組件

• 傳感器電源：采用低噪聲電源和適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娐?，確保雷達(dá)傳感器的穩(wěn)定運行。
• 晶體：使用38.4 MHz晶體振蕩器，為MMIC提供穩(wěn)定的參考時鐘。
• 外部電容器：用于實現(xiàn)低功耗占空比操作，可根據(jù)不同的脈沖寬度進(jìn)行配置。
• 連接器：包括Cortex Debug連接器和其他信號連接器，方便調(diào)試和信號訪問。
• LED：兩個LED用于顯示MCU的輸出結(jié)果。
• 電平轉(zhuǎn)換器：將MMIC的1.5V輸出信號轉(zhuǎn)換為3.3V，以與MCU接口。

四、雷達(dá)MMIC設(shè)置配置

在SPI模式下，用戶可以通過寫入MMIC寄存器來配置雷達(dá)傳感器的參數(shù)，具體如下：

4.1 操作模式

通過QS1引腳可以選擇不同的操作模式，如自主連續(xù)波（CW）模式、自主脈沖模式和SPI模式等。參考板默認(rèn)配置為SPI模式。

4.2 探測器閾值

內(nèi)部探測器閾值決定了觸發(fā)檢測事件所需的最小信號強度，閾值越低，靈敏度和檢測范圍越高。

4.3 探測器保持時間

內(nèi)部探測器保持時間是指目標(biāo)檢測后，探測器輸出保持激活的時間。

4.4 工作頻率

用戶可以設(shè)置設(shè)備的工作頻率，范圍為61 GHz至61.5 GHz。

4.5 脈沖重復(fù)時間

脈沖重復(fù)時間（PRT）是脈沖模式下的占空比重復(fù)率，用戶還可以啟用自適應(yīng)脈沖重復(fù)時間（APRT）。

五、運行雷達(dá)算法

5.1 英飛凌開發(fā)者中心

在使用參考板和運行算法之前，需要下載并安裝英飛凌開發(fā)者中心（IDC），它是獲取英飛凌開發(fā)工具、嵌入式軟件和服務(wù)的一站式平臺。

5.2 XMC? Flasher

參考板的固件已經(jīng)預(yù)加載在XMC?微控制器的閃存中，用戶可以使用XMC? Flasher工具重新編程固件應(yīng)用。具體步驟包括連接雷達(dá)板和調(diào)試器、選擇二進(jìn)制文件并進(jìn)行編程。

5.3 圖形用戶界面（GUI）

μC/Probe? XMC?是一款免費的數(shù)據(jù)監(jiān)控和可視化工具，用戶可以通過它在XMC?目標(biāo)微控制器上修改和跟蹤實時數(shù)據(jù)。通過GUI，用戶可以直觀地查看雷達(dá)檢測結(jié)果，并調(diào)整算法參數(shù)。

六、固件描述

6.1 DAVE? IDE

DAVE?是一款基于Eclipse的免費集成開發(fā)環(huán)境，使用GNU C編譯器，為XMC?微控制器應(yīng)用提供了豐富的代碼庫。

6.2 固件項目概述

雷達(dá)固件以DAVE?4項目的形式發(fā)布，源文件基于DAVE? APPs生成，方便用戶快速重用和定制。

6.3 內(nèi)存占用

通過分析構(gòu)建結(jié)果，我們可以了解固件各模塊的內(nèi)存需求，包括代碼、數(shù)據(jù)和靜態(tài)變量等。

6.4 固件定制和配置

用戶可以通過修改配置文件中的定義語句，定制雷達(dá)應(yīng)用的驅(qū)動程序和算法參數(shù)，如幀間隔時間、采樣頻率、檢測閾值等。

七、仿真與測量結(jié)果

7.1 仿真結(jié)果

通過對參考板的輻射特性進(jìn)行仿真，我們可以得到發(fā)射和接收天線在H平面和E平面的輻射方向圖，為天線設(shè)計和優(yōu)化提供參考。

7.2 測量結(jié)果

在實際測量中，我們使用FFT Peak算法和Advanced Motion Sensing算法，測量了不同角度下人體目標(biāo)的最大檢測范圍。結(jié)果顯示，這兩種算法在不同場景下都能實現(xiàn)有效的運動檢測。

英飛凌的XENSIV? 60 GHz雷達(dá)參考板REF_BGT60LTR11AIP_M0為工程師提供了一個強大而靈活的平臺，無論是快速原型設(shè)計還是產(chǎn)品開發(fā)，都能滿足不同的需求。通過深入了解其硬件組成、參數(shù)配置和算法運行，我們可以更好地發(fā)揮這款參考板的優(yōu)勢，為未來的雷達(dá)應(yīng)用帶來更多的可能性。你在使用類似雷達(dá)參考板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。