Infineon Position2Go开发套件测评@1.开箱篇

landeng1986 · 2019-10-31 19:48 上传

Infineon Position2Go开发套件测评@1.开箱篇 [复制链接]

0.序

首先感谢英飞凌和EEWORLD给我这次机会可以测评Position2Go开发套件。

目前智能化和无人化是很多行业发展的趋势。汽车、飞机、船舶等都在按这两个方向迅猛发展。防碰撞是最基本也是最重要的功能。之前我咨询过一些光学传感器，价格倒是不高，但受光照、天气等影响较大，室内和室外也有较大差别，长期使用的污损也会影响性能。不是最理想的选择方案。

雷达传感器则没有光学器件的限制，24GHz雷达传感器能通过发射与接收频率为24.125GHz左右的微波来感应物体的存在、运动速度、静止距离、物体所处角度等，采用平面微带天线技术，具有体积小、集成化程度高、感应灵敏等特点，是一个不错的选择。看到英飞凌的Position2Go开发套件有测评活动，我迫不及待的想试用一下。

1.雷达传感器简介：

多年前，谷歌ATAP展示了酷炫的Project Soli，运用微型雷达监测空中手势动作的新型传感技术。这项传感技术的硬件基于英飞凌雷达收发芯片，识别算法与软件则由谷歌负责编写。英飞凌提供24GHz、60GHz与77GHz方案，谷歌Project Soli采用的是60GHz方案。

英飞凌的24GHz雷达与60GHz雷达比较，24GHz雷达的探测距离最短可达到0.6~1m左右，而60GHz雷达的探测距离一般在2~3cm，当然探测距离跟天线设计也息息相关。根据探测距离与分辨率的不同，不同频率的方案针对的应用场景有所区别。如在安防或智能家居的应用场景下，只需监测室内有无物体运动，却对监测范围的要求较高，便适合采用24GHz雷达方案；而类似Soli的应用则需要追踪手部的细微变化，这对雷达分辨率的要求相当高，因此适合采用能追踪物体细微变化的60GHz方案。

对于雷达来说，不同应用的频率变化很大，但雷达的硬件架构却是相似的。对不同应用场景的具体需求，信号处理又有很大不同，软件的应用就千差万别了。

对于最热的毫米波说法，有必要了解一下波长的算法：

GHz=1,000,000,000次/秒

频率f=30Ghz=30,000,000,000个波/秒

光速c=300,000,000米/秒=波长*频率f=波长*30,000,000,000个波/秒

波长=30000 0000 / 30 0000 0000 0=1/100米=1厘米

如果频率f是300Ghz，则波长是0.1厘米=1毫米。也就是毫米波。

大于300Ghz的频率都是小于1毫米的波。

30-300Ghz的频率都是1毫米到1厘米的波。

小于20GHZ的频率是大于1厘米的波。

24GHz雷达通过发射与接收频率为24.125GHz左右的微波来感应物体的，严格意义上来说应该算厘米波雷达。

2.Position2Go开发套件介绍：

Infineon Technologies XENSIV™ Position2Go开发套件是一款基于BGT24MTR12硅锗24GHz收发器MMIC（单片微波集成电路）的雷达演示板。通过Position2Go开发套件，用户能够在24GHz ISM波段实施和测试若干传感应用，例如跟踪和防撞系统。通过快速线性频率调制连续波(FMCW)雷达和两个接收天线，可以获得运动的角度、距离、速度和方向。Position2Go开发套件包括XMC4700 32位Arm Cortex-M4微控制器，通过USB进行信号处理和通信。在XMC微控制器上完全运行Α-β跟踪算法可同时跟踪多个对象。

Position2Go板通过Infineon DAVE™开发工具预先编程。该模块具有分相锁定环，由XMC4700 MCU进行控制，以生成距离测量所需的FMCW斜坡。MCU最多对收发器芯片组的4个IF通道进行采样，并通过USB接口与联网PC通信。随附的PC GUI（图形用户界面）应用程序可用于按时域和频域显示和分析采集的数据。GUI支持提取雷达时域信号，实现高级调试和算法开发。

特性：

BGT24MTR12 24GHz ISM波段收发器MMIC，具有一个发射器和两接收器单元
XMC4700 Arm Cortex-M4 32位微控制器（需要外部调试器），用于运行完整软件
能够检测和跟踪多个目标的位置，包括人类
能够检测多个目标的距离，包括人类
能够检测运动、速度和移动方向（接近和后退）
集成多个元件贴片天线
最小距离：1m
最大距离：25m （人类目标12m）
雷达系统视野 (HPBW)：
水平：76°
垂直：19°

应用：

楼宇安防
无人机避障
智能家居
机器人防撞系统
街道照明
工业自动化

寄来的包装并不大：

里面只有三样：开发主板、数据线、反射器

板子外形小巧，约6x5厘米：

position2go模块包含一个雷达主板和一个板载调试器。

板载调试器占了约1/4，主要由XMC4200的mcu构成。

雷达主板包含四个重要部分：

射频部分——由英飞凌24 GHz雷达MMIC-BGT 24MTR12和用于TX和RX的贴片天线组成；
模拟放大器部分——提供射频和电路板数字部分之间的接口。它有可编程增益放大器（PGA），可以通过spi编程为不同的使用情况提供可变增益；
频率控制部分——包含低噪声分数N锁相环；
数字部分——由一个英飞凌XMC4700（32位ARM®Cortex™-M4微控制器）组成，用于采样和处理来自雷达前端的模拟数据，并通过SPI配置BGT24MTR12、PLL和PGA。

demo板框图

从应用笔记上找到demo板的框图。电路板分为一个主射频单元和一个调试器单元，用于编程。射频单元由高度集成的24 GHz收发芯片BGT24MTR12组成，具有1个TX和2个RX。芯片具有集成压控振荡器（VCO）、功率放大器（PA）、集成温度和功率传感器、预分频器和IQ接收机。

该板还集成了微带贴片天线，并使用Wilkinson合并器将来自雷达ic的差分发射机输出功率合并，然后再将其馈送至天线。每个接收器通道在其IF输出端连接到一个双模拟放大器级。32位ARM®Cortex™-M4 XMC4700微控制器使用12位ADC从基带放大器将模拟信号采样和处理，并通过SPI接口控制雷达芯片。雷达芯片的输出功率和接收段的增益可以通过SPI设置来控制。SPI命令也可读取不同的传感器输出。

采用低噪声分数n锁相环（PLL）芯片进行频率控制和斜坡产生。雷达集成电路上的16预分频器的输出连接到锁相环的射频输入引脚，锁相环电荷泵的输出电压通过环路滤波器连接到BGT24MTR12的调谐端口，从而形成闭环系统。此过程用于将模块的发送信号锁定到ISM频带内的输出频率。65536预分频器产生低频输出信号（23 kHz），该信号连接到xmc4700的ccu4以进行监控。

该模块通过micro-usb插头供电，并使用几个低噪声稳压器为不同的模块提供稳压电源。BGT24MTR12通过PMOS开关供电，该开关使传感器能够在占空比模式下工作。

更多详情参见：AN553_BGT24MTR12_XMC4700_Position2Go_DemoBoard-ApplicationNotes

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