作者：德州儀器 
試想一下這個(gè)場(chǎng)景：每次電視開(kāi)著(zhù)卻沒(méi)有人觀(guān)看。鑒于能源成本的不斷上漲，如果電視能夠在檢測到無(wú)人觀(guān)看后自行關(guān)閉，將會(huì )大有裨益。如果電視能夠檢測觀(guān)看者座位的距離和方向，并利用這些信息來(lái)優(yōu)化圖像質(zhì)量，同時(shí)還能把發(fā)出的聲音對準觀(guān)看者來(lái)提供出色的音頻，這將大大增強觀(guān)看者的體驗。同理，如果顯示器能檢測到有人靠近并啟動(dòng)登錄，這將會(huì )提供更快捷的服務(wù)。如果電視在播放特定節目時(shí)能檢測室內人數，這將會(huì )為服務(wù)和內容的供應商提供更好的數據。如果顯示器能了解用戶(hù)何時(shí)離開(kāi)工作區并立即自行注銷(xiāo)，這將會(huì )加強安全流程。 60GHz 雷達傳感器使上述這些功能得以實(shí)現。60GHz 雷達傳感器具有更短的波長(cháng)和更多數量的發(fā)射和接收天線(xiàn)，可以準確檢測室內人員（四人或更多人數）的存在、運動(dòng)和位置。毫米波雷達可提供多種功能，例如監控多個(gè)區域以確定每個(gè)區域是否有人員存在并跟蹤人員的移動(dòng)。 現在，器件設計和工藝技術(shù)的進(jìn)步使雷達能夠與片上硬件加速器、信號處理器和存儲器集成，而不僅僅是提供射頻前端。這種類(lèi)型的架構有多種好處：總體而言，它簡(jiǎn)化了雷達在電視中的布置。此外，片上信號處理器使雷達能夠在不使用外部處理器的情況下檢測運動(dòng)（從而節省信號路由并降低其他系統的資源要求），片上信號處理還有助于縮短與喚醒主處理器相關(guān)的延時(shí)。 使用雷達數據還可以實(shí)時(shí)提取信息，并交給機器學(xué)習算法處理，然后開(kāi)發(fā)諸如運動(dòng)分類(lèi)等功能。將吸塵器、風(fēng)扇和寵物等物體的運動(dòng)與人類(lèi)的運動(dòng)區分開(kāi)將有助于做出智能判定，并可能幫助減少錯誤檢測的數量，從而減少對其他功能不必要的喚醒和處理。 通過(guò)精確測量距離、速度和到達角，60GHz 雷達傳感器能夠提供一些高級功能，例如非接觸式人機界面 (HMI) 的手勢識別。雷達可以識別多種手勢，例如從右向左滑動(dòng)（或相反），用于打開(kāi)電視、更換頻道以及提高或降低音量（圖 1）。
圖 1：使用手勢切換電視頻道 憑借更短的信號波長(cháng)和精密測量，60GHz 雷達可以檢測呼吸等細微的身體運動(dòng)，從而實(shí)現呼吸頻率的非接觸式測量，甚至實(shí)現睡眠監測等高級功能（圖 2）。
圖 2：使用雷達測量呼吸頻率 為了盡可能增大可視區域和屏幕尺寸（這一直是個(gè)挑戰），新的電視和顯示器設計正在將邊框寬度向超薄尺寸發(fā)展。德州儀器 (TI) 的 IWRL6432 等 60GHz 雷達正在通過(guò)更小的器件尺寸、更低的成本以及在小區域內放置多個(gè)接收和發(fā)射天線(xiàn)來(lái)應對這一挑戰，從而提供預期功能所需的增強性能和分辨率。由于波長(cháng)較長(cháng)會(huì )限制天線(xiàn)數量，超寬帶和 24GHz 器件等其他技術(shù)無(wú)法支持這種性能水平。 毫米波雷達通常采用在封裝上蝕刻天線(xiàn)的封裝技術(shù)（也稱(chēng)為封裝天線(xiàn)），從而簡(jiǎn)化了電路板設計。然而，由于設計是固定的，天線(xiàn)放置的靈活性會(huì )受到限制。為了解決與不同設計要求相關(guān)的挑戰，IWRL6432 雷達傳感器采用小型封裝（可在低成本印刷電路板上蝕刻天線(xiàn)，見(jiàn)圖 3），從而使您能夠靈活地定制設計。
圖 3：IWRL6432 的天線(xiàn)參考設計示例 大多數應用要求毫米波雷達始終保持開(kāi)啟狀態(tài)以監控和檢測動(dòng)作，同時(shí)讓產(chǎn)品的其余部分進(jìn)入睡眠狀態(tài)以節省電量。TI 設計的 IWRL6432 雷達傳感器具有超低功耗，能夠以低至 2mW 的功耗檢測是否有人員存在。您還可以根據目標應用配置器件以盡可能降低功耗。例如，當您需要實(shí)現更高的電源效率時(shí)，可以將器件置于深度睡眠模式以實(shí)現低占空比應用。請參閱圖 4，了解高度集成的雷達設計示例。
圖 4：IWRL6432 的方框圖 結語(yǔ) 技術(shù)進(jìn)步使得在電視和臺式顯示器等消費和個(gè)人電子產(chǎn)品中應用 60GHz 雷達傳感器成為可能。IWRL6432 等雷達傳感器可在這些產(chǎn)品中實(shí)現智能檢測，從而實(shí)現增強功能，包括： • 用于智能決策的情景式存在和運動(dòng)檢測。 • 用于 HMI 的手勢識別。 • 呼吸和睡眠的生命體征監測。 • 超低功耗監控存在和運動(dòng)，同時(shí)在未使用時(shí)關(guān)閉其他產(chǎn)品功能。 • 低器件和物料清單成本、緊湊的解決方案尺寸和可配置的天線(xiàn)設計。 其他資源 · 下載以下技術(shù)白皮書(shū)： · 閱讀應用簡(jiǎn)報“低功耗毫米波雷達解決方案使電池供電類(lèi)接近感應產(chǎn)品實(shí)現新功能”。 · 了解 IWRL6432 系列雷達傳感器如何用于個(gè)人電子產(chǎn)品。 |
