ADI公司特地開發(fā)了一款新穎的24GHz雷達(dá)系統(tǒng)級(jí)原型解決方案(稱為DemoRAD, 演示雷達(dá))，可以在整個(gè)系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)硬件和軟件應(yīng)用開發(fā)。演示雷達(dá)平臺(tái)提供硬件和軟件，支持快速評(píng)估和開發(fā)24 GHz雷達(dá)，且無需RF微波和信號(hào)鏈系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)，因此可在產(chǎn)品開發(fā)階段大大降低開發(fā)時(shí)間，并減少系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)需求。

隨著新型射頻雷達(dá)傳感器應(yīng)用的出現(xiàn)，24GHz硅基毫米波雷達(dá)技術(shù)正在越來越多地用于汽車、無人機(jī)、泛工業(yè)和消費(fèi)類應(yīng)用等大眾市場(chǎng)，作為非接觸式智能傳感器應(yīng)用。ADI的新型24 GHz雷達(dá)產(chǎn)品提供出色的性能和高集成度，是小尺寸、低成本且易用的超低功耗解決方案，適用于物理檢測(cè)、跟蹤、安全控制和防撞警告系統(tǒng)等應(yīng)用。而隨著這一新型射頻雷達(dá)傳感器應(yīng)用的出現(xiàn)，許多希望能夠快速完成雷達(dá)傳感器解決方案評(píng)估、設(shè)計(jì)，制造雷達(dá)傳感器解決方案的公司將會(huì)面臨一系列新的開發(fā)挑戰(zhàn)。為了解決這一重大痛點(diǎn)問題，ADI公司特地開發(fā)了一款新穎的24GHz雷達(dá)系統(tǒng)級(jí)原型解決方案(稱為DemoRAD,演示雷達(dá))，可以在整個(gè)系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)硬件和軟件應(yīng)用開發(fā)。它提供可在幾分鐘內(nèi)開箱即用的軟件示例，并輕松啟動(dòng)雷達(dá)傳感器。該方案可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行快速原型制作，從而測(cè)量目標(biāo)/對(duì)象存在、運(yùn)動(dòng)、角位置、速度以及傳感器范圍等實(shí)時(shí)信息。

演示雷達(dá)是一款完整的天線到比特解決方案，擁有完整的ADI信號(hào)鏈。采用ADI公司的24 GHz、多通道雷達(dá)解決方案。這個(gè)產(chǎn)品包括一個(gè)兩通道發(fā)送，四通道接收解決方案，提供執(zhí)行FM-CW調(diào)制的斜坡PLL，ADC可以將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換進(jìn)入DSP，為我們提供完整的信號(hào)鏈。傳感器包含單個(gè)PCB，正面連接至24 GHz RF芯片組，集成2個(gè)發(fā)射器/4個(gè)接收器天線，反面有數(shù)據(jù)采集ADC和DSP。客戶可在這個(gè)參考設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上構(gòu)建其最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)。該演示雷達(dá)只需連接USB和電源，用戶就可以啟動(dòng)運(yùn)行，在幾分鐘之內(nèi)收到雷達(dá)信號(hào)。

演示雷達(dá)平臺(tái)提供硬件和軟件，支持快速評(píng)估和開發(fā)24 GHz雷達(dá)，且無需RF微波和信號(hào)鏈系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)，因此可在產(chǎn)品開發(fā)階段大大降低開發(fā)時(shí)間，并減少系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)需求。平臺(tái)能提供包括DSP處理在內(nèi)的高性能RF和完整模擬信號(hào)鏈，即RF到比特解決方案，支持靈活處理原始采集數(shù)據(jù)，可在非常短的時(shí)間內(nèi)對(duì)先進(jìn)的硬件進(jìn)行雷達(dá)實(shí)驗(yàn)。使用軟件圖形用戶界面(GUI)提供全面的24 GHz雷達(dá)IC軟件支持，在DSP雷達(dá)支持功能庫(kù)中，通過一些額外功能可寫入原始數(shù)據(jù)，并使用Matlab工具在PC上進(jìn)行后處理。

該系統(tǒng)硬件解決方案包括射頻天線和一條完整的射頻到基帶信號(hào)鏈（ADF5904（接收）、ADF5901（發(fā)射），ADF4159 (PLL)，ADAR7251 (AFE)），其中還包括ADI的ADSP-BF707 DSP（數(shù)字信號(hào)處理器），可通過易用的圖形用戶界面和雷達(dá)算法軟件快速連接筆記本電腦/PC。

Blackfin? DSP庫(kù)中提供雷達(dá)FFT和控制固件。用戶只需幾分鐘就可將該平臺(tái)系統(tǒng)插入加載了軟件的計(jì)算機(jī)。使用軟件圖形用戶界面(GUI)提供全面的24 GHz雷達(dá)IC軟件支持，在DSP雷達(dá)支持功能庫(kù)中，通過一些額外功能可利用原始數(shù)據(jù)，并使用為雷達(dá)傳感器設(shè)計(jì)的專用MATLAB?工具（比如2D/3D雷達(dá)FFT、CFAR和分類算法）在PC上進(jìn)行后處理。

距離分辨率取決于發(fā)射載波掃描帶寬:發(fā)射掃描帶寬越高，雷達(dá)傳感器的距離速度越高。

速度分辨率取決于停留時(shí)間和載波頻率:載波頻率越高或停留時(shí)間越長(zhǎng)，速度分辨率越高。

角分辨率取決于載波頻率:載波頻率越高，角分辨率越好。

DemoRAD系統(tǒng)信號(hào)鏈包括DSP中的一些基本算法，實(shí)施用于DSP FFT、波束成形和CFAR。基本目標(biāo)檢測(cè)和目標(biāo)分類在主機(jī)PC上運(yùn)行。DemoRAD主要用于采集時(shí)域和頻域中的雷達(dá)信號(hào)。DemoRAD不包括高級(jí)目標(biāo)檢測(cè)或?qū)ο蠓诸愃惴ā＿@是應(yīng)用級(jí)開發(fā)工作的一個(gè)例子，通常由終端系統(tǒng)開發(fā)人員執(zhí)行，他們非常了解雷達(dá)傳感器的工作環(huán)境以及所需的對(duì)象檢測(cè)類型。

Blackfin ADSP-BF70x算法部分優(yōu)化2D FFT，具有集成窗口功能，有助于避免飽和，實(shí)現(xiàn)更高的SNR，并優(yōu)化內(nèi)存布局，從而實(shí)現(xiàn)更高的帶寬和更高效的數(shù)據(jù)處理。DemoRAD提供不同的操作模式。

在FMCW模式下，可以測(cè)量到靜止目標(biāo)的距離。目標(biāo)的下變頻接收信號(hào)的頻率與到該目標(biāo)的距離成比例。在GUI中，可以進(jìn)行FFT處理以確定頻率。使用距離-時(shí)間顯示選項(xiàng)可以查看移動(dòng)目標(biāo)，同時(shí)顯示屏存儲(chǔ)多個(gè)FMCW掃描。

在距離多普勒模式下，可以分析到目標(biāo)的距離以及速度。距離多普勒模式是最強(qiáng)大的操作模式之一，因?yàn)樗軌蛲ㄟ^評(píng)估二維傅里葉變換同時(shí)處理多個(gè)發(fā)射斜坡。距離多普勒處理數(shù)據(jù)顯示在距離多普勒?qǐng)D中。距離多普勒非常強(qiáng)大，因?yàn)樗试S分離具有不同速度的目標(biāo)，即使這些目標(biāo)的距離都相同亦是如此。這對(duì)于不同方向上多個(gè)快速移動(dòng)的目標(biāo)非常有用。例如，解決汽車朝相反方向移動(dòng)或超車期間的復(fù)雜交通情況。

在數(shù)字波束成形(DBF)模式下，顯示到目標(biāo)的距離以及與該目標(biāo)所成的角度。來自四個(gè)接收通道的接收信號(hào)用于估計(jì)目標(biāo)的角度。顯示屏顯示xy平面中各目標(biāo)的空間分布。在DBF模式下，系統(tǒng)配置與FMCW模式下的相同，但對(duì)IF下變頻信號(hào)的處理不同。在計(jì)算距離之后，通過評(píng)估四個(gè)接收通道之間的相位差來計(jì)算目標(biāo)的角度信息。

在DBF模式下，需要進(jìn)行雷達(dá)前端系統(tǒng)校準(zhǔn)，以消除接收通道之間不必要的確定性相位差。每個(gè)DemoRAD系統(tǒng)都具備工廠校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，在運(yùn)行GUI時(shí)加載。隨后會(huì)先校正采樣的IF信號(hào)，再評(píng)估傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。

DemoRAD平臺(tái)的MIMO操作原理是：使用ADF5901上兩個(gè)可用的發(fā)射輸出并放置相應(yīng)的天線。這樣會(huì)產(chǎn)生七個(gè)接收通道來提高傳感器的角分辨率——例如四個(gè)實(shí)際接收通道和四個(gè)虛擬接收通道，在一個(gè)通道上重疊。DemoRAD中使用的波形利用ADF4159 PLL的快速斜坡特性，其中上升線性調(diào)頻脈沖為280μs，下降線性調(diào)頻脈沖為4，總共為284μs。ADAR7251 AFE ADC以1 MSPS運(yùn)行的情況下，采集256個(gè)采樣或在上升沿中進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。

DemoRAD使用FMCW雷達(dá)監(jiān)測(cè)最遠(yuǎn)至200米且分辨率約為75 cm的對(duì)象范圍和速度。根據(jù)天線陣列設(shè)計(jì)，水平(FOV)方位角約為120°，俯仰角約為15°。通過組合數(shù)字波束成形(DBF)中的天線，DemoRAD使用DBF來計(jì)算FOV中的角度信息。