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【毫米波雷達】雷達頻帶從24GHz到77GHz,增長辯白率和精密度
2022-10-13
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一、24GHz77GHz頻帶比較

1 24GHz頻帶

我們有興致的頻帶見圖,24.0GHz24.25GHz的頻帶是窄帶(NB),頻寬為250MHz,常用於工業、科學和醫學方面。那裡面,24GHz頻段還涵蓋一個頻寬為5GHz的超寬頻(UWB)

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在短程雷達中,24GHz頻帶的NBUWB雷達已經應用于傳統的交通工具感測器上。一般NB雷達可以完成視網膜上不能接受光刺激的點檢驗測定等簡單應用,但在大部分數事情狀況下涵蓋超短距離的事情狀況下,因為高頻辯白率的需要,需求運用UWB雷達。

不過因為歐羅巴洲電信標準化協會(ETSI)和聯邦通信委員會(FCC)制定的頻譜規則和標準,UWB頻帶將很快被逐層淘汰。2022年元月一號往後,UWB頻帶將沒有辦法在歐羅巴洲和睦美滿國運用,只有窄帶ISM頻帶可以長時期運用。

24GHz頻帶匱缺寬頻寬,再加上最近興起雷達應用中對更高性能的需要,要得24GHz頻帶對最近興起雷達沒有吸萬有引力,特別是在現時各占一半自動泊車和全景視圖有興致的交通工具領域。

2.77GHz頻帶

反過來看77GHz頻帶,那裡面76-77GHz頻帶可用于長程車載雷達,況且該頻帶有等效同性各向輻射功率(EIRP)的優勢,可扼制前端長程雷達,例如自適合巡邏航行扼制。

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該頻帶在東洋和歐羅巴洲可用於交通基礎設備中的雷達系統,可以完成車輛統計、交通阻梗、意外檢驗測定、車速勘測和經過檢驗測定車輛拿獲交通燈等擔任的工作。77-81GHz短程雷達(SRR)頻帶是新參加的頻帶;這個頻帶近來在全世界監視管理和行業認為合適而使用事情狀況方面都取得了顯著的吸萬有引力。同時,該頻帶可供給高達4 GHz的寬電子掃描頻寬,十分適應需求高距離辯白率(HRR)的應用。

展望未來,大部分數24 GHz交通工具雷達感測器有可能會轉向77 GHz頻帶。

二、77GHz頻帶在交通工具和工業領域中應用的優勢

接下來主要紹介77GHz頻帶在交通工具和工業領域中應用的優勢之處。

優勢1:高的距離辯白率和測距精密度

24GHz頻帶下的只有200MHz頻寬的ISM頻帶相形,77GHz頻帶下的SRR頻段可供給高達4GHz的電子掃描頻寬,顯著增長了距離辯白率和精密度。那裡面,距離辯白率表達雷達感測器能夠離合兩個相鄰物體的有經驗,距離精密度表達勘測單個目的時的非常準確度。

因為距離辯白率和精密度與電子掃描頻寬成反比,因為這個與24GHz雷達相形,77GHz雷達感測器在距離辯白率和精密度方面的性能更好,通過測試發覺可增長20倍。其實,77GHz雷達可成功實現的距離辯白率為4cm(24GHz雷達辯白率為75cm)

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高距離辯白率可以更好地離合物體(例如站在交通工具近旁的人)並供給檢驗測定到物體的密佈點,因此完備背景建模和物體分類,這對於開發先進的操縱匡助演算法和半自動操縱功能十分關緊。

這個之外,辯白率越高,傳感氣魄見識別的最小距離就越小,因為這個在泊車匡助等需求高非常準確度的應用方面,77-81GHz雷達有著顯著的優勢。

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圖中英文解釋明白:1)高的測距精密度是因為寬電子掃描頻寬可用;2)高距離辯白率可上限地減低盛水的箱子底部的死區

77GHZ頻帶的寬頻段具備較高的辯白率,可用於工業級液位感測器,使感測器能夠勘測到最終一滴的液位上限地減損盛水的箱子底部的死區,如圖所示。並且,因為高辯白率可以改善最小勘測距離,因為這個當盛水的箱子滿了時,感測器可以勘測盛水的箱子頂部的液位。

優勢2:高的速度辯白率和精密度

速度辯白率和精密度與射頻(RF)頻率成反比。因為這個,頻率越高,辯白率和精密度就越好。與24 GHz感測器相形,77 GHz感測器可將。

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對於交通工具泊車匡助應用,速度辯白率和精密度是至關關緊的,由於在泊車時需求以低速正確地駕駛車輛。圖4顯露出了1m處的點物件的具備代表性的FFT距離-速度圖像,況且描畫了利用77GHz取得的二維圖像的改進辯白率。

這個之外,近來的研討利用具有更高辯白率和微多普勒信號的雷達進一步改善了行人檢驗測定和高級物體分類演算法。速度勘測精密度的增長有助於工業應用,同時也有幫助于改善現時半自動化車輛環境下的交通檢驗測定等事情狀況。

優勢3:更小的尺寸

較高射頻頻率的主要優勢之一就是感測器尺寸可以更小。對於相同的接收天線視場和增益,77GHz接收天線陣列的尺寸可以在XY維度上減小約3(見圖)。這種尺寸上的緊縮減少在交通工具上十分有用,主要表現出來在交通工具四周圍的應用(涵蓋需求安裝近距離感測器的門和後備箱)和車內的應用。

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在工業流體平行線傳感方面,較高的射頻頻率可以為相同尺寸的接收天線和感測器供給更窄的波束。如圖所示,較窄的光柱可以減小來自盛水的箱子側面的不必的反射以及箱內的其它絆腳石物的干擾,因此取得更高正確的勘測最後結果。這個之外,對於同樣寬的波束,射頻頻率越高,感測器的尺寸越小,更加便於安裝。

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三、總結概括

24GHz具備處於未經允許的ISM頻帶和全世界頻率調節支援的優勢,但僅有200MHz的頻寬可用,而77GHz的可用頻寬為4GHz,這一點兒阻攔了它的進展。

77GHz雷達漸漸變成主流,主要是由於它能夠利用更寬的頻寬和更高的射頻頻率來增長勘測距離和速度的非常準確度,顯著減簡短的傳記感器的尺寸。TI的高度集成便於運用的77GHz雷達設施能夠為各種交通工具和工業應用研發簡潔和高性能的雷達感測器。