英飛凌近期推出的DISTANCE2GO開發(fā)板不但提供了一個完整的雷達硬件開發(fā)平臺，還提供了示例軟件和圖形人機交互界面。DISTANCE2GO開發(fā)板硬件包括天線、射頻、頻率控制、模擬放大和數(shù)字五部分。

　　圖1： DISTANCE2GO開發(fā)板框圖

　　本篇主要介紹天線，射頻和頻率控制部分。英飛凌DISTANCE2GO 開發(fā)板射頻前端主要由24GHz雷達芯片BGT24MTR11以及微帶貼片陣列天線組成，射頻部分通過SPI接口同主處理器XMC4200通信，頻率控制電路包括一個低噪聲小數(shù)分頻鎖相環(huán)和環(huán)路濾波電路。

　　1BGT24MTR11 簡介

　　BGT24MTR11是24GHz 射頻前端芯片，有一路發(fā)射、一路接收通道，內置24GHz變頻器，高度集成了VCO，頻率可控的預分頻器。發(fā)射機典型最大輸出功率11dBm，發(fā)射功率可調整范圍9dB； 接收機單邊帶噪聲系數(shù)12dB， 射頻接收增益26dB，1dB壓縮點-12dBm。VCO可由粗調和精調兩部分進行調節(jié)控制，VCO包括兩個預分頻器，第一預分頻器輸出1.5GHz信號可以饋入射頻鎖相環(huán)，第二個預分頻器輸出23KHz的方波信號，可以提供給微處理器作為軟件鎖相環(huán)使用。內置的正交下變頻器直接將射頻信號轉換為零中頻信號。發(fā)射輸出部分和本振輸出部分有功率檢測傳感器，以及溫度傳感器。芯片在連續(xù)操作模式下功耗約500mW，3.3V電壓供電。

　　圖2： BGT24MTR11框圖

　　2 DISTANCE2GO開發(fā)板射頻電路：

　　2.1 DISTANCE2GO開發(fā)板發(fā)射部分

　　BGT24MTR11的發(fā)射差分輸出端通過匹配結構后由威爾金森合路器將信號合并，成為單端信號。匹配結構是為了補償由于VQFN封裝帶來的綁定引線電感和寄生效應。信號經過合路器后，經過微帶濾波器濾除二次諧波，即48GHz的諧波。經過精心設計，該微帶濾波器能夠濾除>20dB的二次諧波和約0.5dB的基頻信號。天線端有隔直電路和直流短路電路以提高ESD保護能力。

　　圖3： DISTANCE2GO開發(fā)板射頻發(fā)射電路

　　2.2 DISTANCE2GO開發(fā)板接收部分

　　BGT24MTR11的接收機是單端輸入，同發(fā)射部分類似，也是由匹配結構，隔直電路，直流短路電路構成。從天線到BGT24MTR11接收輸入管腳的損耗大約1dB左右。

　　圖4： DISTANCE2GO開發(fā)板射頻接收電路

　　2.3頻率控制部分

　　BGT24MTR11的分頻器輸出連接到低噪聲小數(shù)鎖相環(huán)LMX2491的射頻輸入端，鎖相環(huán)電荷泵輸出模擬電壓通過環(huán)路濾波，接入到雷達芯片VCO 控制管腳VCOARSE 和VFINE。

　　鎖相環(huán)采用40MHz晶振信號作為本振參考信號。相位噪聲在偏離10kHz至1MHz處好于-88dBc/Hz. 環(huán)路濾波器帶寬大于250kHz。通過相關設定，芯片能夠工作在DOPPLER和FMCW模式。為了降低功耗，鎖相環(huán)可以通過CE管腳或者SPI配置使能。

　　圖5： DISTANCE2GO開發(fā)板頻率控制部分電路

　　2.4 天線部分

　　天線為2x4微帶貼片收發(fā)天線陣列，增益為12dBi，輻射角20°x42°。下圖為天線陣列和2D,3D 輻射圖。

　　圖6： DISTANCE2GO開發(fā)板天線輻射圖

　　結語：

　　英飛凌DISTANCE2GO開發(fā)板通過良好的射頻設計，提供了優(yōu)秀的硬件平臺。軟件方面也給客戶提供了多種24GHz ISM 頻段的應用，包括基于FMCW的距離檢測，基于多普勒的移動和速度檢測。使用者可以通過PC軟件端軟件控制該開發(fā)板，進行參數(shù)設置、工作控制和數(shù)據(jù)獲取，快速進行雷達信號處理和改進目標物體的檢測算法。圖形人機交互界面能夠顯示實時可視化正交中頻波形、FFT頻譜、目標物體距離和運動信息。英飛凌DISTANCE2GO開發(fā)板可以極大縮短客戶開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

　　[參考文獻]

　　1.英飛凌BGT24MTR11 數(shù)據(jù)手冊

　　2.英飛凌BGT24MTR11_XMC4200_Distance2Go_DemoBoard 應用指南