60GHz vs. 24GHz

最多客户常来跟我说 现在市场上都42G了，那你推60G 跟24G到底有什么好处 24G又便宜 而且resolution又多 24G也是ISM变得，也没有法规的问题 为什么呢 主要是因为60G的range resolution是更好的 你可以看到这张表 所谓的range resolution就是前后两个物体 要相差多远才能够分辨出来 你看这个是在五公尺 五公尺的时候 如果是24G的话 它们要相差60公分 我才能给分辨出这两个物体 意思就是说你如果两个人 太接近 60公分以内 在五公尺的时候 我的24G雷达只能分辨出，不会把它们当成是一个 如果是用60G的话 只要距离3.75公分我就分得出来 所以它们range resolution是很大的一个改善 甚至它的velocity resolution也会有2.5倍的增长 另外就是以这个图来讲的话 你如果是用60G的话 可以看到一大堆人影的反射点 但是24G的话很少 从这些反射点你可以隐约看到人的姿势 根据这些东西你可以做更高档的应用 回到刚刚的问题 为什么24G并没有办法 因为24G的frequency比60G还要低的 理论上说它可以传得更远 然而为什么侦测距离反而比较短 主要是频宽的关系 以为24G能够用到的频宽只有250MHz 一般来说，60G的话 至少可以用500MHz 但是，如果你的power比较低的话 low power的话 你可以用所谓的60—64 这整个频宽的都可以用 频宽越大的话代表可以侦测的距离越远 我讲个例子 比如说我们对着一个山喊 12345 那山会回音对吧 如果我喊道5的话，刚好听到1的回音 我就知道说我们中间差4, 5-1=4 那如果今天有人说了3 我只能喊道5，可是它必须要等我喊道7、8、9的时候 它才会传得回来 那怎么办，我只能喊道5，我的频宽就是在5 所以我就没办法侦测更远的 就是这个道理 另外的话，60G比24G好的地方就是 可以看到这个地方 天线 主要是因为60G的 波长 波长是比较短的 天线的设计师跟你的波长有关系的 必须是λ/2 其实天线用那么多支 所以整体你的 天线的面积大概会 比24G少六倍 你可以看得到 通常24G的话 24G的话天线大概是5 x 5那么大 光天线就那么大 所以model没办法做的很小 那你一旦到了60G的话，你可以做很小 再加上aop 如果你用的aop aop可以做的更小 就像刚才看到，有一个大概是2.3 x 2.3的一个小板子 刚刚60G跟24G的比较 是在我们的white paper 上面写的很详细 我截录了一些下来 那我60G的话就讲到这个地方 各位有什么问题 提问人：请问一下，这样子的设计 尽量在车子板子上是吧 对环境上不会有影响？ 回答人：不会，板子当然不会裸漏了 所有的雷达都会装一个enclosure在外面 雷达的好处就是这样 因为雷达你可以用塑胶之类，不要用金属 可以把它包在里面 但是它还是可以侦测 其他的像什么超音波、camera、PI啊 它都要打洞 都会容易受到雨水侵蚀 或者是其他的 提问人：就像外面卖的那种 穿梭雷达前后比较适合的 那它拉一条线到中间，比如说有一个控制的东西 那根线比较长 那你这样子，我如果说把天线搭在前面 你的ice方面搭架可行不可行 回答人：不建议这么做，因为你这样子漏洞很多 通常就直接，天线就... 我们是做SOC 天线跟你的SOC就摆在前面就好 你后面可能用Ken或者是其他的界面拉回来就好 在它那边就处理掉了 不要把天线拉远 天线拉远，天线的漏洞太多，很不好 提问人：这样子沿着mcu前面来的 回答人：因为我们前面就帮你处理掉很多东西 直接传给你就已经是个point cloud 或者是处理过的一个object 提问人：我认为这板子太大了 回答人：这个还太大？ 提问人：刚刚看那个太大了 我个人认为在汽车上可能有点儿麻烦 回答人：因为超音波是打洞，但是雷达 是可以藏在保险杠后面的 所以大小，这个已经很小了 没关系，我们可以事后再谈 提问人：这个侦测跟效率会跟外界环境有关系吗？ 回答人：距离来说像那些环境 提问人：比如说高温 回答人：不会 高温当然是不能超过它的温度了 但是我们有自己试过，就是在雨水中 我们TI的专门网站上有个demo 它就是洒水，故意喷水 就看那个pick有没有降下来 结果完全没有降 提问人：那浓烟呢？ 回答人：浓烟也不会 待会儿我们中场休息会放一段影片 那段影片就是故意洒那个浓烟 它还可以侦测到人在那里打字 都没有问题 提问人：二三十公分的尖锥的... 回答人：你要看那个材质 它如果有金属的话 就很OK 像我们的无人机 无人机最怕撞到电线 因为电线用camera几乎照不到 可是无人机中的雷达就很好 因为电线里面是金属 雷达很容易就侦测到 最好就是像一般的这个墙 水泥墙或者是红砖墙 它对雷达的反射都还OK 如果你说肩椎如果是塑胶的话 就不行 那我就进入下一个章节 因为时间有限，而且在TI的网站上都有training 我稍微带过一下 把一些重要的东西跟各位提一下 TI用到的我们目前雷达 就是所有的车用雷达用到的 或者是工业雷达用到的技术 都叫做fmcw 就是features modulated continuous wave 它事实上就是这样子 它一直在打一个连续波 打进去 所以你从这个波形看起来它就是这样 频率越来越密，这个叫做一个的Chirp 我们叫做一个chirp 我刚刚也提到说我们 为什么这样做呢 就像刚刚讲的我们讲话的回声 我们要制造回声的多少 那我们就数1 2 3 4 5 我们只要在某个时间点 比如说我在5的时候 收到1 这样就5-1=4，就行了 我们就可以从这个差距算出距离到底多远 为什么要这样做呢 举个例子 比如说我从71 72 73 74 75一直数 我数到75的时候 刚好72回来 这样75-72=3 那我只要除以这个3 拿在这边实际来讲就是说 这个就是所谓的我只要把 打出去的跟收到的频率相减 它的频率就变得很低，对吧 变得很低 那我的adc，因为我们所有的频率都需要做simple 我的adc就必须要做到那么高频 这个是if intermediate frequency 这个在很多的rf的应用都是这样做的 因为他必须先把你的载波 都提升到很高 讯号都在上面跑 但是你回来的时候做一次相减 你就需要处理低频的讯号 这个就是FMCW的原理 这边有提到 这个就是所谓的mixer 这个就是送出去的跟接收的 接收的跟送出去的在这个mixer里面做一次 虽然它的名字叫mixer 事实上，从数学上来看的话 它是一个相减 你可以得出它在frequency的差别 以及相位的差别 这个地方就是这样 我们事实上只需要知道打出去跟接收到 这个是直接打出去又收回来 之间的时间差 我们就可以算出距离 一张图来解释完雷达怎么做这样子的深测 可以看到，当我打了一个连续波 出去之后 我可以看到三个反射 就是人、车、树 频率相减之后，会看到三个这样子的东西 频率越高的代表距离越远 就像我刚才讲的 1 2 3 4 5 6，如果 我数到6才收到一个1 差了5，跟数到5才收到一个1 差4，我知道差5的是比较远的 很简单的原理就是这个样子 另外，你要怎侦测速度 侦测速度的话就是说 因为车子在离开的时候会有一些杜普勒效应 就是说杜普勒效应在你做了fft之后会看到什么 它的相位会有差别 做第一次去把它取出来 你看到跟第二次取出来它的相位会有差别 你只要对这个相位做一次fft 就是取它的频率 就会知道它的速度 其实就是这样子 角度怎么算呢 角度其实也是利用 角度必须要利用多天线 所以如果一只天线跟 一只source跟一只发的天线 是测不出角度的 因为接收的天线没有时间差 至少要两个 两个接收或两个transmit天线才有办法去侦测角度 天线越多，侦测的角度越准 一张图解释完 所有的关于range的一个 运算 可以看到，传送的-接收的 你会看到一个if，就是intermediate frequency 这个代表的是做一次fft代表它的range 第二次你在对它的相位 做完fft之后的相位，对它的相位再做一次fft 你可以得到一个频率 这个频率就是它的速度 白话的讲 相位的变化频率就是物体的速度 至于细节的话，待会儿后面会有一个slide 会跟你讲我们的training的link在什么地方 这几个是很重要的公式 你在设计雷达的chirp的时候 你一定要牢记这几个公式 这几个公式把它印出来，放在你的桌上 你可以看的到，比如说 能够侦测的最大距离 其实是跟你的吸一次光束 跟你的中频有关系 还跟你的斜率有关系 所以我们刚有看到 在ier6843，它的中频已经提升到10MHz 之前的是5MHz 所以它的侦测距离更远 但是你可以看到这边有个数字S 叫做slope 就是提升的速度 我来问各位一下 比如说一座山 我数到5的时候 我数不下去了 可以它偏偏一定要等我数到6它才会回来 那我怎么办，我还是要数它 怎么办 我就只能1 2 3 4 5 我可以数慢一点儿 我就比原来的速度慢一倍的话 它的1传回来可能是刚好我数到3的时候 这个就是把斜率往下降的一个 但是这样子，把斜率往下降 就是说把S往下降 你的Dmax是不是就往上提升了 可是这样会带来一个缺点 就是当我的S往下降的时候 这个斜率往下降 代表我这个chirp打的时间必须到这个地方 chirp打的时间变长了 变长代表什么意思呢 就是tc变大 tc变大代表Vmax会变小 Vmax变小就是你能够侦测到的最大速度 以我刚才的例子来讲 斜率如果降到一半 你能够侦测到的速度就剩一半 所以雷达是很多的（听不清）在这个地方 这边还有，像你的距离resolution只跟你的频宽有关系 就是你这个频宽能够达到最高的 频率 类似这样子，它是轻则动全身的一个东西 所以你说要去调整chirp的参数 其实要稍微了解一下这个东西 你可能要多做一些事务 但是TI也了解各位的痛苦 我们有一个叫做sensing estimator的东西 你可以进去直接在里面调 如果有问题的话，它就会出现红字 跟你讲说这样不行 请你调整其他的东西 接下来讲角度的resolution 我刚才提到角度的resolution是怎传出来的 它其实是利用天线接收的时间差 这些公式我们就不讲了 有一个很简单的 简单的公式就是 角度的resolution当你在正前方的时候 大约就是n/2，n就是你的 virtual antenna的数目 所以这边我通常直接记120 120除以天线的数目 各位记得这一点 我们举两个实例来看 这个刚刚各位有看到 就是我们evm 我满来看一下 这块板你看到这边有四根天线 和三根（听不清）天线跟四根solo天线 它事实上是长这个样子 它的virtual antenna排列就是这个样子 你可以看到 这个总共有十二根天线 套用刚才的公式 直接120除以12，不是这样子的 你必须要看等效 以这个天线的排列来讲 能够分辨这个面的，只有两个天线 就是说它只有两个 只有两个可以去分辨时间差 就是这一条跟这一条 所以120除以2，大概就是58 58° 那这一面的呢 这样子的，这一面的有几个 1 2 3 4 5 6 7 8 八个 所以这一面的角度来说，120除以8，大概就是15 azimuth就是这样一个角度 Elevation也是这个角度 所以从这个天线你可以看出来 这个天线呢 它这样子的resolution很好，但是上面不好 我们来看下一个例子 这个就是ods跟aop的天线 它的天线是长这个样子 各位可以看一下 这个等效的，这个是高度 等效的高度的天线有几只 等效高度的有 是不是一排、两排、三排、四排，就是有四只、四排 那垂直的呢 也是四排对不对 azimuth也是四排 所以你看到 angle resolution就是120除以4 大概就是29° 因为我刚才是随便估计的 应该是用114去除 这就是很快的跟各位讲一下angle的resolution要怎么计算 最后，我讲的其实在我们的training都有 大家可以去看到我们的training 前面记账还有讲中文的 还有中文字幕 不是讲中文，是中文字幕 刚才提到的sensing estimator 还有个topic，等等五分钟再讲一下 我先讲一个这个device也是在我们training有提到 里面的元件其实大同小异 这个刚刚也提过 这个是之前的两个系列到现在的6843 这是它们的比较表 比较重要的就是像中频提升了 记忆体提升了 然后天线多了一根 重要的是它支援的，现在是KFD 之前的那个1643跟1443只支援Ken 这是它内部的一些构造 各位如果要开发我们的产品，常常会看到一些 看到一些专有的名词 可以跟各位在说一下 这部分是所有的rf的部分 analog的部分 我们叫做analog的ss，就是sub season的意思 雷达ss呢，叫做bss 也叫作bs 这一片 往下看，这里面骑士藏了一颗co lakes R4在里面 可是它的co不会开通给各位去写的 那是TI写好的，boundary 你就只能用那个boundary 为什么呢，因为它里面牵扯到像一些 温度的一些校正 你可以看到这边有个temperature的sensor在这边 温度的校正，然后你的a basebang ADC的控制 还有你要打那个chirp去控制 这其实是TI的 开放出来可能会造成更多的问题 我们就自己把它写好 就把它包好，这样子 大家直接用就好 另外一个，这边叫做mss master substation 不是它有mcu而叫mss 而是它真的是一个master 我们的雷达里面最重要的其实是这一个部分 它事实上是一个主控的角色 所有的资料的一些进进出出 都是需要透过它去做一些穿针引线 下面还有一个dsp 我们叫dsp的sub system 这个是rf这边的构造 很简单，就是这边有个（听不清） 把频率产生了3倍左右，提升了20—60 这边有一个彩蛋 我们现在chirp应该只有 只有60—64 可是这边为什么要 为什么要到57—64呢 因为我们准备还有 更产品没有出来 所以这个地方 它的频宽要更高 可以看到这边有个temperature sensor在这个地方 因为rf的部分随时要根据温度来做一些校正 做些控制 这个是rf的specification 这个从processor来看的话 我们可以看得到 这个是比16多了一些低双 像fft的HWA的这个 HWA的fft加速器 然后它的记忆体，这边有提到 tidy、carport、memory 这个地方是比之前16还要多 之前是256，现在变到512 这边是can-fd 之前我们一直在讲 记忆体 18的记忆体是1.7MHz 就是这样子来的 它把这边所有的记忆体，红框框出的地方 通通加总在一起 就是1.7 最重要的L3，这一块记忆体 这一块记忆体就是放我们ADC的buff 大部分都是放在这一块 rs的话 我们这有四个独立的rs subsystem 这个地方值得大述特述的就是TI用的ADC 是叫做compass的ADC 不是用real的ADC 所谓的campass ADC的话 简单来讲就是说 一般大家知道那个Nyquist Sampling定理 假设frequency是F的讯号 你就需要两倍的sample rate 可是这个是对real 实数的ADC才是这样子 那你用那种含虚数的ADC的话 一样只需要一倍的就可以去sample它 但是代价就是你sample的值要包含实数跟虚数 这是一个代价 当然好处 其实你用实数跟complex的话 基本上像记忆体的需求 复杂度，其实都差不多 但是偏偏你用complexADC的话 你的antenna会更好 为什么，你看到这个地方 你如果只用real的话 这个蓝色的地方是代表noise level 你如果用complex的话 noise level会少一半 另外你用complex还有一个好处 就是说你可以去侦测一些干扰的讯号 以这个例子来讲 平常的时候 你用complexADC的话 平常的话在虚数这个部分几乎没什么讯号 power is very low small noise而已 可是一旦有外来的讯号插入进来 你就可以看到你的 noise的值会提高 你在虚数这个部分 你可以看到noise提高出来 这时候你就可以侦测到有干扰来了 我可以想办法把这一段滤掉 不要用它或者是用外插的方法把它 把它还原回来 这边就是用complexADC的一个好处 那transmit的话 这边特别要提到我们虽然有三根transmit 可是同时只有两根可以用 同一个时间只有两根可以打出去 这个要注意一下 training system training的这个在这边 这边我们有个专题专门在讲 为什么TI用complex-baseband那个ADC 有兴趣的话可以去看一下 那我今天就讲到这里