作者:Chris Meng
TI的毫米波芯片采用的是FMCW(调频连续波),支持普通帧和高级帧。本文以AWR1843和AWR6843为例,介绍如何进行普通帧配置的配置,以及配置的注意事项。
一. 普通帧波形配置
图1 典型的chirp
参数名称 |
参数含义 |
说明 |
Idle time |
从上一个chirp结束到下一个斜坡开始的时间间隔 |
最小Idle time取决于合成器斜坡下降稳定时间 |
TX start time |
斜坡开始到发送器打开的时间间隔 |
可以设置正数或者负数。设置为正数时,可以减少发送器使能时间,避免初期不稳定射频信号发出。 |
ADC start time |
斜坡开始到开始采集数据的时间间隔 |
这个参数设置的大小需要和采集的chirp开始时候的ADC数据信号质量做一个权衡 |
Ramp end time |
斜坡开始到当前chirp结束的时间间隔 |
/ |
表1 chirp时序参数
图2 典型的帧(frame)
TI毫米波芯片的波形配置是以Profile和Chirp配置为基础的。AWR1843和AWR6843芯片内部最多存储4个不同的Profile配置和512个不同的Chirp配置,分别存储于芯片内部的Profile RAM和Chirp RAM。一个frame(帧)是由多个chirp组成,而每个chirp又是基于某个profile,这就是frame、chirp和profile三者的关系。
Profile里设定了一些波形的基本配置,例如起始频率(start frequency)、扫频斜率(frequency slope)、采样率、采样点数、idle time、ramp end time等。一个chirp的时长是chirp cycle time=idle time+ramp end time。AWR1843和AWR6843的VCO参数如下表2。对于AWR1843,可以选择VCO1或者VCO2,而对于AWR6843,只能使用VCO2。VCO1带宽较窄,但相噪声(phase noise)指标较好。VCO2支持4GHz带宽,如果需要使用较宽带宽,需要选择VCO2。
Profile配置 |
AWR1843 |
AWR6843 |
|
Start frequency |
76GHz ~ 81Ghz |
60GHz ~ 64Ghz |
|
frequency slope |
-100MHz/us~100MHz/us |
-250MHz/μs~250MHz/μs |
|
idle time |
0~5.24287ms (最小间隔10ns) |
||
ADC start time |
0~40.95us(最小间隔10ns) |
||
VCO_SELECT |
VCO1 |
76–78GHz |
/ |
VCO2 |
77–81GHz |
60–64GHz |
表2 Profile配置部分参数说明
Chirp配置里需要设置配置哪个(哪些)chirp配置序号(chirp index),选择使用哪个profile,并且可以在选择使用的profile的配置基础上,对起始频率、扫频斜率、idle time和ADC start time做微调。如果需要配置chirp配置序号0的参数,那CHIRP_START_INDX = CHIRP_END_INDX =0。如果chirp配置序号0到3的参数是完全一样的,那么可以设置CHIRP_START_INDX = 0,CHIRP_END_INDX =3,一次性配置4个chirp配置。chirp配置里起始频率的调整范围在单个profile的起始频率上增加的范围是有限制的。如果起始频率的调整超过了调整限制,建议新设定一个profile, 后续的chirp配置可以使用新的profile的新起始频率进行偏移,以实现chirp的频率偏移大于限制的情况。本文后面内容有举例说明。
Chirp配置 |
AWR1843 |
AWR6843 |
CHIRP_START_INDX |
0~511 |
|
CHIRP_END_INDX |
CHIRP_START_INDX~511 |
|
CHIRP_FREQ_START_VAR起始频率变化量 |
0~450MHz |
0~337.5MHz |
CHIRP_FREQ_ SLOPE_VAR扫频斜率变化量 |
0~3MHz/us |
0~2.3MHz/us |
CHIRP_IDLE_ TIME_VAR |
0~40.95us(最小间隔10ns) |
|
CHIRP_ADC_START_TIME_VAR |
0~40.95us(最小间隔10ns) |
表3 Chirp配置部分参数说明
Frame配置里要设置发射波形使用的chirp配置,以及循环次数和帧数。使用的chirp index必须是之前有配置过的,不然配置会报错。注意帧数设置为0表示一直发波。
Frame配置 |
AWR1843/AWR6843 |
CHIRP_START_ INDX |
0~511 |
CHIRP_END_ INDX |
CHIRP_START_INDX~511 |
NUM_LOOPS |
1~255 |
NUM_FRAMES |
0~65535 |
表4 Frame配置部分参数说明
下面举例说明如何在AWR1843上配置一个frame波形。假设配置4个不同的chirp配置,每个chirp配置的起始频率增加200MHz,按照chirp 0~chipr 3的配置循环发波,一个frame里共128个chirp,一直发波。波形配置和波形示意图如下。
Profile配置 |
|
|
|
|
序号 |
Start frequency |
|
|
|
0 |
77GHz |
|
|
|
1 |
77.6GHz |
|
|
|
Chirp 配置 |
|
|
||
序号 |
PROFILE_INDX (Profile配置序号) |
CHIRP_FREQ_START_VAR |
|
|
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
200MHz |
|
|
2 |
0 |
400MHz |
|
|
3 |
1 |
0 |
|
|
Frame 配置 |
CHIRP_START_INDX (chirp配置起始序号) |
CHIRP_END_INDX (chirp配置结束序号) |
NUM_LOOPS |
NUM_FRAMES |
0 |
3 |
32 |
0 |
表5 示例波形配置
图3示例波形示意图
二. 配置波形注意事项
1. ADC start time + 采样时间(采样点数/采样率)< ramp end time
2. (Idle time + ramp end time)*每帧chirp数 < 帧时长(frame period)每帧chirp数 = (framecfg.end chirp index - framecfg.start chirp index +1 )* framecfg.no_of_loop
3. Duty cycle=发波时间/帧时长
4. 扫频斜率*ramp end time < 芯片支持的最大带宽
有效带宽:扫频斜率* 采样时间
mmwave studio里有一个Ramp Timing Caculator工具,可以根据用户设定,给出建议的idle time和adc start time。如果使用的带宽超出芯片支持的范围,也会给出提示。更多信息请参考参考文档[1].
图4 mmWave Studio Ramp Timing Caculator工具界面
参考文档:
- Programming Chirp Parameters in TI Radar Devices (Rev. A)
- mmWave Radar Interface Control Document (MMWAVE-DFP Firmware | TI.com)
- MMWAVE-STUDIO IDE, configuration, compiler or debugger | TI.com