position2Go测评1、初识

freebsder 发表于 2020-1-14 09:25

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本次上手评测的是英飞凌POSITION2GO（P2G）原型板。

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开了箱了

 

P2G是一款工作在24GHz ISM频段的调频连续波(FMCW)雷达，利用多普勒效应来探测运动目标的位置和相对运动速度。相关背景可以搜索 FMCW雷达基本原理。

P2G原型板的官宣中所述提供评测的功能和参数主要有以下几点：

<ul>
<li style="text-align:justify" value="50">多目标位置的检测与跟踪；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">多目标距离检测；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">移动物体的运动、速度和方向检测；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">恶劣环境不敏感，可透过非金属物体进行检测；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">小尺寸板（5cm*4.5cm）24GHz ISM频段模块，可用于完整系统中的功能模块；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">板载微带天线；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">最小测距长度为1米，最大测距长度为25米。如果检测的目标是人，则最大测距长度为12米；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">雷达检测的视野水平方向为76o，竖直方向为19o。</li>
</ul>

还有一些其他官宣参数，后面相关部分中补充。

 

以下从主板，收发器，MCU三部分拆析POSITION2GO原型板。

 

<ol>
<li style="text-align:justify">主板</li>
</ol>

P2G原型板主要由两个大的部分组成：可一次性掰开的板载调试器和雷达处理主板。调试器部分不是关注对象，后续不涉及该部分内容。

雷达处理主板大致可以分为四个主要部分：①射频处理、②信号处理、③频率控制和④数字部分。分别由①英飞凌硅锗技术的24GHz ISM频段射频收发器BGT24MTR12与主板背面裸露的微带天线、②四路OPA2376和PGA112组成的两级增益放大回路、③40MHz振荡器与LMX2491低噪声小数N分频锁相环和④英飞凌配备DSP和单精度浮点处理能力的XMC4700 CortexM4 MCU控制射频前端、增益放大与接收信号处理。



PMOS控制的LDO LP5912用于XMC4700周期性开闭BGT24MTR12射频前端，以达到降低运行功率、减小热耗散的目的。

BGT24MTR12的原始TX输出通路由一对差分信号组成。这对信号经由匹配电路送入Wilkinson合路器合成为一路TX信号输出。合成信号经二次谐波微带滤波后馈送至微带天线。

  需要注意的是这里有一个不太明显的地方。原理图与AD工程在二次谐波滤波后馈送至天线，如上图。很难看出器件标号RO4350部分还有一个隔直器，事实上器件号RO4350是发送端微带天线。

在应用手册上所示该部分比较明显，如下图DC Block部分所示。RX接收部分的两根天线也有这样的不一致。

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另外需要说明的是，射频前端的PCB板材、铜箔厚度、阻抗、匹配结构、布局、走线等设计资料，可以在应用手册AN553与数据手册中找到一些说明。对于使用BGT24MTR12器件自制雷达器件的朋友是一份十分重要的参考材料。

 

BGT24MTR12的原始RX通道由两根微带天线、匹配电路、隔直器等组成，分别为RX1和RX2。RX1和RX2可用于到达角检测：



 

40MHz振荡器KC3225K40MHz，具有斜坡/线性调频脉冲生成功能的 6.4GHz低噪声小数N分频锁相环LMX2491和BGT24MTR12的压控振荡控制与反馈部分共同构成雷达主板的频率部分，如下图所示。



 

功能框图如下所示：



该部分的详细解析应参考AN553的4.6节。

 

主板上另一个关键部分是经由BGT24MTR12解调出来的两组正交IQ差分接收信号，分别为IFI，IFIx，IFQ，IFQx，两个接收端则共有八个接收信号输出，分别为IF1_I，IF1_Ix，IF1_Q，IF1_Qx，IF2_I，IF2_Ix，IF2_Q，IF2_Qx。

八个由BGT24MTR12输出的接收信号经由差分OPA2376放大和PGA112增益放大后输出到XMC4700 MCU中的ADC端口。XMC4700 ADC采样后进行数学运算。



根据被测目标和所在环境的不同，板载的两级放大器可由XMC4700 MCU进行两种放大控制。第一种是控制是否启用二级可编程增益放大器的高增益信号，第二种是控制可编程增益放大器的放大倍数。

有一些具体的放大倍数、增益、频率爬升时间与带宽等参数应该参考AN553的4.7.1和4.7.2节。

 

雷达板上最后一部分值得说明的是主板两边2*14的2.54间距引脚。除了XMC4700的数字信号外，还有大量中间信号与射频信号被引出，用户可以在测试阶段进行详细的物理参数测试。



 

<ol start="2">
<li style="text-align:justify">收发器 BGT24MTR12</li>
</ol>

BGT24MTR12 器件官宣特性包括以下比较显著的亮点：

<ul>
<li style="text-align:justify" value="50">24GHz ISM 频段收发器 MMIC，具有一个发射器和两个接收器单元；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">完全集成 VCO 的低相位噪声；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">具有 1.5GHz 和 23kHz 输出功率的可切换预分频器；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">片上功率和温度传感器；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">吉尔伯特型零差正交接收器；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">单端 RF 输入终端；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">低噪声系数 NFSSB：12 dB；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">高转换增益：26 dB；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">1 dB 高输入压缩点：-12 dBm；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">单电源电压 3.3 V；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">660 mW 低功率；</li>
<li style="text-align:justify" value="50">200GHz 双极 SiGe:C 技术 b7hf200。</li>
</ul>

 

下图是BGT24MTR12收发器的原理框图。



FINE和COARSE 用于调节内部压控振荡器的振荡频率，Q1，Q2两种不同分频的分频输出可用于监控和反馈。参见上面雷达主板部分说明。

 

  需要注意的是BGT24MTR12的数据手册3.3节Table11有寄存器的操作说明，不仔细看的话此处很容易被忽略掉。

还可以参考AN305，《BGT24MTR11用户指南》（BGT24MTR12也部分适用）。当然AN305中的具体设置部分只是有提及，看起来不够详细，还需要结合DAVE工程中具体的器件驱动。

有关VCO，预分频，功率放大PA，TX，本振OL，低噪放大器LNA，混频器，片载温度传感器等内容，可参考AN305。

 

<ol start="3">
<li style="text-align:justify">XMC4700</li>
</ol>

感谢英飞凌和EEWORLD组织的XMC4700 Relax 5V shield评测活动，该MCU部分的更详细评测可参见：<a href="https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1090140-1-1.html" style="color:#0563c1; text-decoration:underline">英飞凌XMC4700 Relax 5V shield测评</a>，不在此再重复。

 
此内容由EEWORLD论坛网友freebsder原创，如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处

 

 

 

 

 

 
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