封装天线设计简化毫米波在楼宇和工厂中的感测

sick

随着越来越多的工业应用向自动化方向发展，传感对于生成和处理各种数据变得尤为重要，这使得系统可以变得自主并做出实时决策。德州仪器（TI）高度集成的毫米波（mmWave）雷达传感器内部可进行大量数据处理，从而实现边缘智能化。

      TI毫米波传感器可在室内、室外的各种环境和照明条件下工作。这些极其耐用的传感器可以直接安装在塑料外壳后面，无需外部透镜、开孔或额外微带天线，这使得该技术能够在许多楼宇和工厂中进行精确感测。TI的60 GHz调频连续波（FMCW）毫米波技术可为全球大多数工业应用提供开放式毫米波感测。为了使工业感测更加简单，小尺寸的封装天线传感器可以实现以前从未有过的外形设计。

封装天线传感器设计

      基于射频（RF）传感器的系统中，天线设计与传感器的选择同样重要。天线配置决定了最远目标探测距离、最大视场（FoV）和分辨率，这对许多应用都非常重要。只需单个传感器和正确的天线配置，工业系统便可以覆盖广泛的区域，进行目标检测。传统上，采用Rogers材料的毫米波天线被设计在印刷电路板（PCB）上，以提供高精度的感测。

尽管非常有效，但这确实需要RF专业知识来设计和制造与传感器配套的天线。

      新型封装天线（AoP）设计极大地简化了电路板制造和系统设计，使得具有较少RF专业知识的工程师也可以非常轻松地将TI毫米波传感器集成到他们的系统中。与标准TI 60-GHz传感器相比，封装天线传感器可减少40％的电路板面积，与其他雷达技术相比，电路板面积减少75％。图1显示了从传统的60 GHz毫米波传感器到60 GHz毫米波封装天线传感器时可能减小的尺寸。

图1.对比采用外部天线的60 GHz 55 mm×55 mm TI毫米波评估板（a）和采用TI毫米波封装天线传感器的新型22 mm×23 mm评估板设计（b）。

使用TI毫米波封装天线传感器的主要优点包括：

★ 降低系统和制造的成本和复杂性，加快产品上市速度。

• 使用更简单，更便宜的FR4设计，可以灵活地在世界任何地方生产。

• 内部设计和开发传感器解决方案只需要极少RF专业知识。

  
  

★ 小巧的外形

• 适用于需要更小传感器面积的工业市场。

  
  

★ 零电路板布线损耗，使得效率更高

• 更远的探测距离性能。

  
  

使用封装天线设计的TI毫米波

传感器进行工业3D感测

     毫米波传感器需要从其环境中捕获位置和精确数据。关键数据集包括目标相对于传感器的的距离和目标的速度。为了加强有用数据的收集，3D感测系统还应该能够检测物体的高度并滤除地面杂波。这最大化地提高了传感器的精度和测量性能。

       封装天线传感器的天线的宽视场配置可同时提供水平和垂直的130度视角。无论传感器是安装在天花板上还是侧面，都能实现真正的3D感测。这种天线配置以及小尺寸的TI毫米波封装天线传感器，使得雷达感测几乎可以在楼宇自动化、工厂自动化、智能家居、个人电子和工业系统中的任何地方使用。

让我们关注封装天线传感器实现的三个应用：机器人、占用检测和自动门。