Integrierte Radar-Technologien sorgen für mehr Sicherheit im Auto

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MCU und Chipsatz für Open-Loop-Radarsysteme

Die MCU MPC577xK und der 77-GHz-Radar-Transceiver-Chipsatz MR2001 sind vorrangig, aber nicht ausschließlich für die Realisierung der verbreiteten Open-Loop-Radarsysteme konzipiert. In solchen Systemen übernimmt Software die notwendige Linearisierung der VCO-Frequenzcharakteristik. Solche Systeme können sehr schnelle lineare Frequenzrampen (Chirps) erzeugen, ohne den Einschränkungen durch Phase-Locked-Loop-Schaltungen zu unterliegen. Dieses Konzept ermöglicht ebenfalls eine Reduzierung des Stromverbrauchs auf Systemebene. Das Open-Loop-Verfahren kommt typischerweise in Kombination mit einer schnellen FMCW-Modulation des Chirp-Signals mit einer Chirpdauer von 10 bis 100 µs zum Einsatz. Auf kurzen Chirps basierende Systeme weisen ein geringeres Tastverhältnis auf und sorgen für einen verbesserten Störabstand (SNR) eines Radarsystems, da die zur Verfügung stehende Bandbreite effizient genutzt wird.

ADCs verlangen höhere Analogbandbreite und höhere Abtastraten

Der sich daraus ergebende potenzielle Nachteil hoher Basisbandfrequenzen besteht darin, dass sie dem benötigten A/D-Wandler eine höhere Analogbandbreite und höhere Abtastraten abverlangen. Die MCU MPC577xK kann dieses potenzielle Problem bewältigen, da auf ihr bereits bis zu acht Sigma-Delta-A/D-Wandler mit 5 MHz Bandbreite und einer internen Abtastrate von 320 MHz integriert sind. Da man mit hohen Basisbandfrequenzen auch in einem Bereich des VCO mit geringerem Phasenrauschen arbeitet, verwandeln sich insgesamt die erhöhten Basisbandfrequenzen in einen deutlichen Vorteil.

In einem Open-Loop-Radarsystem fungiert die MCU als Chirp-Master. Ein D/A-Wandler liefert die Abstimmspannung für den VCO. Der VCO erzeugt ein von der Abstimmspannung abhängendes Hochfrequenzsignal (LO), mit dem die Receiver- und Transmitter-Chips angesteuert werden.

Im Normalbetrieb werden lineare Frequenzchirps ausgesendet und die reflektierten Signale empfangen. Die Kombination aus Empfängern und Sender ist als Homodyne-System konzipiert – das heißt, dass die empfangenen Signale direkt ins Basisband konvertiert werden. Solche Basisbandsignale werden dann gefiltert, verstärkt (Filter und VGAs (Variable Gain Amplifier) sind bereits in den Receiver-Chips implementiert) und dann differenziell an den Sigma-Delta-A/D-Wandler der MPC577xK-MCU weitergeleitet. Nach Abtastung und Digitalisierung der Basisbandsignale und der Anwendung von Signalanalyse-Verfahren- sowie Tracking-Algorithmen und digitaler Strahlformung können Entfernung, Geschwindigkeit und Winkelposition von Objekten erkannt werden.

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