一家名為Uhnder的公司正在憑借其第一個芯片和在ISSCC 2019上發表的論文從``隱身模式''中脫穎而出，該論文是192個虛擬接收器77 / 79GHz GMSK碼域MIMO雷達片上系統。創始人Manju Hegde告訴我，他們正計劃在2019年晚些時候推出。

可以追溯到1957年的大型汽車供應商麥格納（Magna）很快就成為了他們的第一個客戶。麥格納將使用Uhnder數字片上雷達（RoC）部署下一代汽車級大眾市場傳感器，從而實現更好的自動化和自動駕駛。

他們的產品是第一臺數字汽車雷達（軍方較早使用數字雷達）。弗雷德·哈里斯（Fred Harris）幾年前為“隱形轟炸機”研究了軍事數字雷達架構。他是Blackman-Harris濾鏡的共同發明人，并且作為Uhnder擴展團隊的一員，正在利用他的專業知識。他們的團隊采用了這種軍用數字雷達架構，并開始開發其汽車/商業IC。現在，所有其他汽車雷達都通過FMCW進行了模擬調制。

雷達SoC

今天讓我驚訝的是，采用CMOS IC工藝技術可以完成的工作。看一下它們在圖1中的IC框圖。

圖1雷達SoC框圖，包括12TX / 8×2 RX 77/79 GHz MIMO收發器，數字信號處理，存儲器和接口（圖片由參考文獻1提供）

Uhnder的雷達芯片使用相位調制連續波形（PMCW）3,4。該架構的特點是在79 GHz頻段的中型（MRR）和短程雷達（SRR）的汽車雷達，以及在76 Ghz至77 Ghz的遠程雷達（LRR）的汽車雷達，也被調頻連續波（FMCW）使用）雷達，目前用于汽車。79 GHz SRR可以具有高達4 GHz的非常寬的帶寬。Uhnder使用CMOS工藝創建其PMCW體系結構。

隨著以CMOS工藝開發的用于60 GHz通信的快速，低功耗，高速ADC的出現，PMCW成為優勢，因為CMOS ADC具有很寬的IF帶寬，加上更少的IP和專利阻礙了市場準入立即購買PMCW。IEEE雷達會議論文（參考文獻4）得出的結論是，在針對79 GHz汽車雷達的雙相PMCW和FMCW的比較中，PMCW在性能和實現上都更出色。

PMCW的一個方面是該體系結構沒有范圍多普勒模糊性。PMCW雷達的射程響應像圖釘一樣，這意味著可以實現高射程和多普勒分辨率。PMCW的波形生成非常簡單：雙相調制實現非常簡單。

Uhnder的設計始于碼域中用于MIMO的無干擾碼，例如用于通信的碼分多址（CDMA）。這是一種魯棒的檢測方法，具有較高的角分辨率，可以對在一定距離處靠在一起的兩個物體進行不同的識別。他們使用CDMA代碼在76 GHz至81 GHz之間調制載波。借助這種數字代碼調制（DCM）技術，它們比FMCW具有多個優勢。一個優勢是，對于芯片的模擬部分來說，對于相同數量的通道，Uhnder的面積比大多數競爭對手小了8到10倍。另一個優點是，由于它們是一致的并且使用碼域分集，具有12個發送通道和16個接收通道，因此它們能夠獲得192個虛擬接收器（VRX），

他們的設計還可以檢測來自其他多個雷達系統的干擾。CDMA格式允許多個發送器/接收器互不干擾。這是特別需要的，因為進入2022年到2024年的時間范圍內，將會有很多帶有雷達的汽車。PMCW雷達的另一個主要優點是它使用二進制序列，該序列可通過代碼/波形設計實現TX正交性。這個優點表現在紙在參考文獻4與4×4 PMCW MIMO雷達，能夠檢測兩個靶，用5和20的雷達截面（RCS）dBsm為單位，以相同的距離（同一距離單元），但在具有高角度分辨率的不同角度。

最后，他們決定將完整的CMOS架構與他們的IC一起使用。低功耗是CMOS的明顯優勢。片上高速ADC非常復雜，因此CMOS是保持IC功耗低的最佳選擇。該體系結構還使用多個發送器/接收器，這也受益于CMOS的使用。單個單片芯片上的高帶寬連接性使IC設計人員可以靈活地確定將放置存儲器的位置，由于高帶寬而需要多少存儲空間以及其他需求。

至于系統級別，這是市場上最高分辨率的雷達。這是真正的具有4維x，y，z（或極坐標）加速度的4-D雷達系統。而且，由于采用了調制方式，它們可以分辨非常接近的小目標中的大目標。烏恩德（Uhnder）聲稱他們的角分辨率比任何其他人都要好。

兩種雷達模式

該雷達以兩種模式工作：MIMO模式，它們向所有發射機發送不同的代碼，并且可以在所有接收機中同時接收這些代碼。由于PMCW使用二進制符號，因此MIMO雷達的一個優勢是，如果不同的TX天線同時發送信號，則它們需要在不同的TX天線上具有近乎完美的正交波形，這對于像駕駛場景中的物體那樣的快速照明是必需的。二進制無干擾代碼使正交性成為可能4。他們還可以在相控陣模式下操作芯片，在該模式下，他們對發射器進行數字化相位處理，以在發射器之間發送相同的代碼，以進行相控陣和波束控制。

片上有很多可編程性，因為它們在模擬簡單性上取舍了更大的處理能力，從而增加了靈活性。該公司聲稱這是第一臺軟件定義的雷達。客戶可以通過軟件配置許多功能，還可以通過一些非常強大的片上DSP進行編程，客戶可以根據自己的喜好進行編程，以使其產品與眾不同。這種靈活性從模擬開始，一直到軟件。

我迫不及待地希望在不久的將來看到這種雷達在測試城市中發揮作用。這種架構與V2X結合使用（請參閱下面的相關文章以了解更多信息），將使自動駕駛更加安全可靠。

Steve Taranovich在電子行業擁有超過45年的經驗。

參考

• 192個虛擬接收器77 / 79GHz GMSK碼域MIMO雷達片上系統，Vito Giannini，Marius Goldenberg，Aria Eshraghi，James Maligeorgos，Lysander Lim，Ryan Lobo，Dave Welland，Chung-Kai Chow，Andrew Dornbusch， Tim Dupuis，Struan Vaz，Fred Rush，Paul Bassett，Hong Kim，Monier Maher，Otto Schmid，Curtis Davis，Manju Hegde，ISSCC 2019 /第9節/雷達和通信高頻收發器/ 9.2
• PMCW-PMCW干擾緩解技術，美國專利號9,772，397 B1，Uhnder Inc，2017年9月26日
• 汽車聯合雷達通信系統的多載波相位調制連續波形，Sayed Hossein Dokhanchi，Mysore R Bhavani Shankar，Thomas Stifter和Bjorn Ottersten，2018年第19屆無線通信信號處理進展國際研討會（SPAWC）
• 79 GHz CMOS汽車雷達的PMCW波形和MIMO技術，A.Bourdoux，U.Ahmad，D.Guermandi，S.Brebels，A.Dewilde和W.Van Thillo，2016年IEEE雷達會議（RadarConf）
• 雷達基礎知識，雷達教程

編輯：hfy