TI毫米波芯片普通帧波形配置介绍

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

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。

       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。

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。

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。

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：

1. Programming Chirp Parameters in TI Radar Devices (Rev. A)
2. mmWave Radar Interface Control Document （MMWAVE-DFP Firmware | TI.com）
3. MMWAVE-STUDIO IDE, configuration, compiler or debugger | TI.com