Principiul de funcționare al senzorului radar este simplu − rafale extrem de scurte de energie radio sunt transmise și apoi o mică parte din energia reflectată de un obiect revine ca un ecou la setul radar. Timpul necesar pentru ca un ecou să revină la antena care l-a emis, poate fi transformat aproximativ în distanță, undele radio având viteza luminii. Forma semnalului electromagnetic radiat de radar depinde de tipul de informații necesare despre țintă: distanță, poziție, viteză, formă.
În comparație cu alte tehnologii cu senzori, cum ar fi ultrasunetele, radarul poate detecta la distanțe mai lungi și este sigur pentru oameni și animale. Acest lucru permite sistemelor radar să determine poziția avioanelor, navelor, autovehiculelor sau a altor obstacole (obiecte cosmice, nori, ploaie, păsări, insecte), care sunt invizibile cu ochiul liber din cauza distanței, a nivelului de lumină sau a vremii.
Radarul modern poate extrage mult mai multe informații decât distanța, din semnalul de ecou al unei ținte, dar calcularea distanței prin măsurarea timpului de întârziere este una dintre cele mai importante funcții ale sale. Radarul are propriul emițător numit sursă de iluminare pentru găsirea țintelor. Frecvențele radarelor de astăzi variază în domeniul 5 MHz până la 130 GHz. Unele frecvențe sunt alese pentru anumite aplicații radar.
WEB Info: Radartutorial
Componentele esențiale utilizate în radar
- Transmițător (Transmitter): poate fi un amplificator de putere precum un Klystron, un TWT (Travelling Wave Tube) sau un Oscilator de putere (un Magnetron). Semnalul este produs folosind un generator de forme de undă și apoi amplificat în amplificatorul de putere.
- Ghiduri de undă (Waveguides): Ghidurile de undă sunt structuri metalice pentru transmiterea semnalelor cu pierderi minime.
- Antenă (Antenna): Antena utilizată poate fi un reflector parabolic, rețele plane sau rețele de fază direcționate electronic.
În general, forma antenei este curbată, încât concentrează undele într-un semnal exact și îngust; sunt și antenele radar care în mod normal se rotesc, astfel încât să poată observa evenimente pe o zonă imensă.
- Duplexor (Duplexer): este un dispozitiv electronic care permite comunicarea bidirecțională (duplex) pe o singură cale. În sistemele de comunicații radio și radar, acesta izolează receptorul de transmițător, permițându-le să folosească aceeași antenă.
- Receptor (Receiver): receptorul radar amplifică, detectează și procesează ecourile rezultate din transmisia radar. Receptorul trebuie să asigure separarea ecourilor semnalelor dorite de cele ale semnalelor nedorite sau inutilizabile.
- Limită de prag (Threshold Decision): Ieșirea receptorului este comparată cu un prag ce trebuie depășit pentru a detecta prezența oricărui obiect. Dacă ieșirea este sub orice prag, se presupune prezența zgomotului.
Tipuri de RADAR
Există diferite tipuri de radare cu principii de lucru și aplicații variate:
Radar Bistatic
Acesta este un sistem radar în care un transmițător și un receptor sunt separate de o distanță comparabilă cu distanța țintă așteptată. Dimpotrivă, un radar în care emițătorul și receptorul sunt amplasate în același loc se numește radar monostatic.
Radar Doppler
Este un radar specializat care folosește efectul Doppler în care semnalele de ecou de la obiectele staționare sunt în aceeași fază și, prin urmare, sunt anulate, în timp ce semnalele de ecou de la obiectele în mișcare vor avea unele modificări de fază. Această variație oferă măsurători directe și foarte precise ale componentei radiale a vitezei unei ținte în raport cu radarul.
Radar Monopuls
Este un sistem radar care utilizează codificare suplimentară a semnalului radio pentru a furniza informații precise de direcție. Numele se referă la capacitatea de a extrage raza și direcția dintr-un singur impuls de semnal.
Radar Pasiv
Acest radar nu are un transmițător dedicat. Receptorul folosește emițătoare terțe în mediul înconjurător și măsoară diferența de timp de sosire dintre semnalul care sosește direct de la transmițător și semnalul care sosește prin reflexie de la obiect de la sursele de iluminare necooperante din mediu. Este un caz specific de radar bistatic.
Radar de Instrumentare
Este un radar utilizat pentru detectarea, localizarea, urmărirea și recunoașterea obiectelor de diferite tipuri la distanțe considerabile. Acesta e un senzor electromagnetic „activ” prin faptul că are propriul transmițător pentru localizarea țintelor.
Radar Meteo
Numit și radar de supraveghere meteorologică (WSR) și radar meteo Doppler, este un tip de radar folosit pentru a localiza precipitațiile, a calcula mișcarea și a estima tipul acesteia (ploaie, zăpadă, grindină etc.). Radarele meteo moderne sunt în mare parte radare cu impulsuri Doppler, capabile să detecteze mișcarea picăturilor de ploaie și intensitatea precipitațiilor.
Radar de Cartografiere
Utilizarea principală este examinarea unei zone geografice mare în aplicațiile de teledetecție și geografie pentru a crea imagini bidimensionale, limitate la ținte destul de staționare. În funcție de intervalul de frecvență, undele pot pătrunde prin obiecte diferite: perete, pământ, lemn, ceață, foc.
Radar de Navigație
Este la fel ca radarele de căutare, dar disponibile cu lungimi de undă mici ce sunt capabile să reproducă variațiile de la nivelul solului sau apei. Se utilizează uzual pe navele comerciale și pe avioanele de lungă distanță. Radarele marine sunt amplasate pe nave pentru a evita o coliziune, precum și în scopuri de navigație.
Radar cu Impulsuri
Trimite impulsuri de mare putere și de înaltă frecvență către obiectul țintă. Apoi așteaptă semnalul de ecou de la obiect înainte de a fi trimis un alt impuls. Impulsurile de transmisie sunt foarte scurte (0,1 … 1 µs), iar pauzele de impuls foarte mari (timp de recepție, 1 ms). Distanța obiectelor reflectorizante este determinată de măsurarea timpului de rulare sau prin compararea modificărilor caracteristice ale spectrului Doppler cu valori pentru distanțe stocate într-o bază de date. Intervalul de detecție și rezoluția radar depind de frecvența de repetare a pulsului.
Radar Doppler cu puls
Poate detecta ecourile țintei în mișcare, de amplitudine mică pe un fundal aglomerat de amplitudine mare. Are o frecvență mare de repetare a pulsului pentru a evita ambiguitățile Doppler.
Radar Auto
Are mai multe canale de transmisie și recepție. Diferitele canale de transmisie sunt folosite pentru a conduce diferite antene (scanare la distanță apropiată și lungă, de exemplu). Aceste canale de transmisie multiple oferă fascicule de unde pe diferite direcții.
Canalele multiple de recepție oferă informații unghiulare despre obiect, deoarece există o diferență de fază între semnalele primite de diferite antene de recepție.
Infineon XENSIV™ − senzori radar care oferă abilitatea de a „vedea”
Radarul oferă noi capabilități în detectarea vitezei și a mișcării, prin acuratețe mare și măsurare mai precisă. Capabilitățile avansate permit ca tot felul de „lucruri” să „vadă” împrejurimile și să răspundă dinamic, având aplicații variate: roboți, autovehicule, dispozitive inteligente de acasă, iluminat.
Infineon − Lider de piață în cipuri radar, oferă un portofoliu larg de senzori radar mmWave, conceput pentru a susține diferite aplicații industriale, casnice și de consum, ca parte a familiei XENSIV™.
WEB Info: https://www.infineon.com/cms/en/product/sensor/radar-sensors/
DEMO DISTANCE2GOL Platformă radar XENSIV™ 24GHz demonstrativă pentru măsurători ale distanței și urmărire 1D a oamenilor cu BGT24LTR11 MMIC
Gamă completă de radare de 24 și 77/79 GHz dedicate automobilelor
Clienții se pot baza pe Infineon pentru întreaga gamă de radare auto 24/77/79 GHz front-end MMIC (RASIC™), care rezolvă aplicații critice pentru siguranță (frânarea automată de urgență), până la sistemele de asistență pentru șofer (controlul adaptiv al vitezei de croazieră și avertizarea de coliziune).
Radarul MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) de 60 GHz este un senzor de mișcare cu microunde complet integrat, inclusiv antene în pachet (AIP), precum și detectoare integrate pentru mișcare și direcția mișcării.
KIT_SMART_DOWNLIGHT_02 Kit inteligent de evaluare a iluminării de jos, activat de senzorul radar XENSIV™ 24GHz – pentru numărare persoane cu control LED și conexiune la cloud
Infineon oferă o gamă de circuite integrate frontale RASIC™ 77/79 GHz capabile să detecteze și să recunoască obiecte la o rază de până la 250 de metri. Soluțiile RASIC™ permit asistență a șoferului pentru a obține o evaluare de 5 stele de la Euro NCAP (Programul european de evaluare a mașinilor noi). Cipurile Infineon SiGe RASIC™ de 77/79 GHz conduc segmentul MMIC. Radarul auto RASICTM 77/79GHz acceptă ASIL C (ASIL − Automotive Safety Integrity Level are 4 nivele A, B, C, D. Nivelul A e cel scăzut), reducând eforturile de cercetare și dezvoltare ale clienților.
Aplicațiile radar cu rază medie și scurtă în diferite configurații sunt implementate pentru funcțiile de detectare a punctului mort (BSD), asistență la schimbarea benzii (LCA), atenuarea coliziunilor (CM), asistență la parcare (PA), funcții de alertă de trafic transversal din spate (RCTA).
DEMO BGT60LTR11AIP Acest demo prezintă primul senzor radar complet autonom de la Infineon − BGT60LTR11AIP. Radarul MMIC de 60 GHz este un senzor de mișcare cu microunde complet integrat, care include antene în pachet (AIP), precum și detectoare integrate pentru mișcare și direcția de mișcare.
Soluții de detectare radar XENSIV™ 24 GHz și 60 GHz pentru aplicații industriale și de consum – mici, precise.
Senzorii radar folosiți pentru subcategorii IoT sunt: Radar de 24 GHz, Radar de 60 GHz.
Infineon − lider de piață în cipuri radar, oferă un portofoliu larg de senzori radar mmWave ca parte a familiei de senzori XENSIV™ – inclusiv radar Doppler, precum și sisteme radar FMCW (Frequency-Modulated Continuous Wave). Aceste cipuri radar sunt proiectate pentru a suporta diferite aplicații industriale, casnice și de consum. Senzorii radar în gama de 60 GHz sunt utilizați și în produse de larg consum, precum smartphone Google Pixel 4.
EVAL BGT24LTR22 Kit de evaluare a senzorului radar multicanal XENSIV™ 24GHz BGT24LTR22 pentru măsurarea distanței și unghiului
Detectarea mișcării cu senzori radar oferă avantaje semnificative față de PIR și alte tehnologii de detectare a mișcării
KIT_IOT_XENSIV_LIGHT Platformă de iluminat IOT XENSIV™ activată de senzori radar de 24 GHz și de sistemul de iluminat XDP™
Cu senzorii radar 60 GHz se acoperă o gamă largă de aplicații. Multe dintre ele se bazează pe sisteme de declanșare a detectării mișcării, cum ar fi soluții de iluminat, uși automate, camere și sisteme de securitate sau dispozitive inteligente pentru casă. Tehnologia radar oferă avantaje semnificative. Acestea includ dimensiuni mai mici ale sistemului, o precizie mai mare și măsurători mai precise ale obiectelor detectate. În plus, radarul poate determina și direcția unui obiect în mișcare, viteza unui obiect, distanța și, în funcție de configurația antenei, chiar și poziția unui obiect în mișcare.
DEMO POSITION2GO Placă demonstrativă radar de la Infineon bazată pe BGT24MTR12 – FMCW 24GHz pentru urmărire (detecția unghiului, distanței, vitezei și direcției mișcării)
Când utilizați tehnologia radar de 24 GHz sau 60 GHz
În intervalul de 24 GHz, lățimea de bandă pentru operațiunile radar FMCW acoperă 250 MHz în banda reglementată ISM. În regimul de 60 GHz, se acoperă banda de 500 MHz și poate fi utilizată pentru aplicații cu rază scurtă de acțiune. Sistemele radar FMCW de 60 GHz pot oferi o rezoluție mai bună și, prin urmare, permit cazuri de utilizare suplimentare, cum ar fi urmărirea și segmentarea umană. Chiar și controlul gesturilor, clasificarea materialelor sau monitorizarea diferitelor funcții vitale (respirație, bătăi ale inimii sau chiar tensiune arterială) este posibilă cu tehnologia radar datorită detectării micro mișcării.
Notă.
Senzori în domeniul auto
Implicațiile de cost, robustețe și gama de operare variază în funcție de principiul senzorului.
Constantin Savu
Director General
Ecas Electro
ECAS Electro | www.ecas.ro
ECAS Electro asigură apro vizionarea cu produse Infineon XENSIV™ | Radar sensors și alți producători.
Detalii tehnice:
Ing. Emil Floroiu (emil@floroiu.ro)
birou.vanzari@ecas.ro