imec展示新型低功耗锁相环 用于短程汽车和工业雷达应用

盖世汽车讯 据外媒报道，在本周举办的国际固态电路会议（2023 International Solid-State Circuits Conference，ISSCC）上，纳米电子和数字技术的研究和创新中心imec的研究人员展示了一种新型数字校准电荷泵（CP）锁相环（PLL），能以低功耗为毫米波雷达提供高质量调频连续波（FMCW）信号，可用于未来短程汽车（车内和车外）和工业（例如协作机器人传感）雷达应用。

图片来源：imec

基于FMCW毫米波的雷达传感器在多种汽车、医疗保健和工业应用中越来越受欢迎。FMCW雷达发射频率随时间线性增加的正弦波，即“线性调频”的扫描。在被物体反射后，信号被接收器接受，并与原始线性调频信号混合，之后物体的距离和速度就可以提取。雷达信号的质量在很大程度上取决于用于生成线性调频信号的PLL的性能。

imec的新型PLL可生成以16GHz为中心的高线性度、高质量线性调频信号，且线性调频带宽为1.5GHz。重要的是，该新型PLL可以将线性调频速度降低至12µs，频率调制误差（rms-FM-error）低至41kHzrms。此外，该PLL可实现极快的启动（低于1µs）和线性调频之间的最小复位时间（1µs）。线性调频发生器可在占空比模式下运行（在断电之前在一次突发中合成N个线性调频），从而提供显著的节能效果。例如，当以50%和1%的占空比模式运行时，PLL的功耗分别仅为9.2mW和1.48mW。即使在掉电模式之后，第一个线性调频的均方根调频误差仍保持在41kHz以下。占空比性能是通过采用基于电荷泵（CP）的PLL架构实现的，而PLL架构采用28nm CMOS技术制造，并通过相位偏移补偿时间数字转换器（POC-DTC）进行扩展，以促进快速自校准。

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凭借这些出色的性能参数，PLL非常适合长达几十米的短程汽车雷达应用。imec项目经理Ilja Ocket解释说：“新产品可应用于车内雷达传感器，以监控驾驶员和乘客的存在、移动和健康，以及用于泊车辅助或车辆检测的车外传感器。我们的PLL还为机器人雷达应用打开了大门，例如协作机器人雷达传感器，以提高工业环境中人机交互的安全性和效率，以及安装在小型移动物体或车辆（如无人机）上的雷达传感器。在ISSCC，我们将进行功能演示，将我们的CP-PLL与imec现有的140GHz雷达接收器和发射器模块集成在一起，以展示该技术在未来汽车和工业应用中的潜力。PLL还可用于上变频到具有其他载波频率（例如 80GHz）的毫米波雷达信号。”