13 mmWave AWR1x 功率优化选项
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[音乐播放] 欢迎观看视频 “AWR1x - 功耗优化选项”。 大家好，我叫 Peter， 是欧洲驾驶辅助系统的 现场应用工程师。 本视频介绍了 AWR1x 器件集成的 各种功耗优化选项， 并以 AWR 1642 为具体示例， 展示了省电选项、 功耗降低量 以及对雷达性能的 潜在影响。 一方面，汽车 雷达传感器的 性能要求在不断提高。 另一方面， 传感器的尺寸 需要减小，以提高 传感器安装的灵活性。 这显然会增加 出现散热问题的风险， 并可能导致 传感器可用性降低。 为了避免这一 不足，高度集成的 AWR1x 77GHz CMOS 器件系列 提供了多种选项 来降低器件功耗。 在深入了解 各个优化选项之前， 我想先介绍一下 Ramp Timing Calculator， 它是一个集成到 RadarStudio 中的工具。 RadarStudio 目前包含在 所谓的器件固件包中， 后者也称为毫米波 DFP。 在 RadarStudio 中， 有一个单独的选项卡 名称为“Ramp Timing Calculator”， 如此处所示。 我们来简要了解一下 如何使用此工具。 Ramp Timing Calculator 主要由两个区域组成： 左侧的输入框和 右侧的结果框。 为了让大家 更好地理解计时， 我们在本幻灯片底部 绘制了一个图表。 输入框名为 “Ramp Timing Inputs”。 所有相关的线性调频脉冲 参数都可以在此处输入。 例如，ADC 模式、 ADC 样本数量 和 ADC 采样率。 结果框名为 “Recommended Configuration”。 它显示了有源 线性调频脉冲部分 以及线性调频脉冲间部分的计算时间。 这张表汇总了 目标稳定水平为 90%、 95% 或 99% 时的优化时间。 稳定水平表示 在 PLL 稳定时， 线性调频脉冲启动期间 线性调频脉冲的线性度水平。 线性度越高， 结果越准确。 在最右侧一列中， 可以输入用户可编程的值， 该工具会计算 占用的带宽， 以及最终的 线性调频脉冲间空闲时间。 空闲时间是指上一个 线性调频脉冲完成时， PLL 必须恢复到 下一个线性调频脉冲的 起始频率的时间。 如之前所述， PLL 需要一定时间 才能达到最佳线性度水平。 因此，最佳 ADC 启动时间 会随着线性度 要求的变化而变化。 斜坡时间又称为 斜坡结束时间， 是指 ADC 启动时间、 ADC 采样持续时间 以及线性调频脉冲结束时 所谓的斜坡超时时间的总和， 此图中并未显示该超时时间。 对于下面几张 幻灯片中所选的示例， 均假设计时的 稳定水平为 99%。 最后，请参阅 红色框中的说明。 在这里，我们对计时计算的 假设条件进行了总结， 在特定用例中， 可能必须要考虑 这些假设条件。 在开始了解具体 用例示例之前， 我们先来看一下该图提供的 会对 AW1 器件的功耗 产生正面或负面影响的 参数的定性总结。 红色向上箭头表示， 如果此参数值增加， 则功耗将会增加。 蓝色圆圈表示， 更改此参数 不会影响功耗 或只有轻微影响。 绿色向下箭头表示， 如果此参数值增加， 则功耗将会降低。 线性调频脉冲数 日益增多 导致运行时间变长， 进而增加了平均 功耗。 每个线性调频脉冲的样本越多， 整体线性调频脉冲时间就越长， 因此，平均功耗 也就越高。 ADC 启动时间越长， 线性调频脉冲时间就越长， 因此平均功耗 也就越高。 较高的采样率实际上 有助于减少线性调频脉冲时间， 因此，可以降低功耗。 压摆率不会直接 对功耗产生影响。 因此，较高的扫描带宽 会导致线性调频脉冲间 空闲时间略有增加， 这反过来可能会 使功耗略有增加， 前提是帧间空闲时间 会相应地减少。 很明显，更活跃的 RX 和/或 TX 通道 会增加平均功耗。 应根据用例要求 调整发送器输出功率。 降低输出功率 有助于降低平均 功耗。 这些 ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式。 可以选择半速率 模式来节省电力， 具体取决于采样率。 一般来说，减少 线性调频脉冲时间 和线性调频脉冲间 空闲时间 会降低功耗， 这是因为帧间空闲时间 会相应地增加 以维持整个帧周期。 如果启用了 运行时校准， 那么它将以低 频率进行调度， 通常每秒一次， 并会使帧间空闲时间 略有减少， 进而使平均功耗 略有增加。 在深入了解 功耗优化潜力之前， 我们先来看一下 基本样本，如此处所示。 假设有一个完全集成的 单线性调频脉冲雷达衍生器件， 本例中为 AWR1642， 它包含雷达信号处理 所需的所有 CPU 和存储器。 在本例中，一个雷达帧 由 64 个线性调频脉冲构成， 每个线性调频脉冲包含 256 个复数样本。 采用 ADC 全速率模式， 采样率为每秒 4.5 兆个样本， 压摆率为 每微秒 15 兆赫。 使用了四个 RX 通道 和两个输出功率为 12dBm 的 TX 通道。 总体帧时间 应为 10 毫秒， 运行时校准 应每秒激活一次。 这样，每帧的 平均校准时间 会少于 100 微秒。 Ramp Timing Calculator 显示， 空闲时间为 2 微秒， ADC 启动时间为 5 微秒， 斜坡时间为 63 微秒。 由此得出线性调频脉冲间 空闲时间为 7 微秒， 有源线性调频脉冲 时间为 58 微秒。 将线性调频脉冲时间 与线性调频脉冲数相乘， 得出活动帧时间 为 42 毫秒。 在帧的其余部分， AWR1x 处于空闲状态， 并且大多数 射频和模拟块 也都处于断电状态， 以实现最低功耗。 在这种设置下，AWR1x 在 42% 的时间内处于活动状态， 在 57% 的时间内处于空闲状态。 剩余时间用于校准。 在此基础上， 射频和模拟块的 平均功耗为 1.18 瓦， 平均总功耗为 1.96 瓦。 在后面的幻灯片中， 我们会一次更改一个参数 并与此示例进行比较， 以展示相应参数 对功耗的影响。 ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式， 而半速率模式也可以 称为低功耗模式。 通过降低 滤波器级的带宽 以及降低 ADC 时钟速率 来降低功耗。 低功耗模式 将最大中频带宽 限制为 7.5 兆赫。 在我们的基本样本中， 所使用的中频低于该限制， 因此可以选择 半速率模式。 ADC 半速率模式 有助于减少两倍的 功耗。 首先也是最重要的， 这降低了 ADC 时钟速度 并减少了滤波器带宽。 其次，该模式对 线性调频脉冲计时 也有一定的影响， 可帮助减少运行时间。 请注意，括号中显示的是 基本样本的原始设置， 做参考之用。 较小的计时变化 会让使用情况 略有改善。 通过将 ADC 模式 从全速率更改为半速率模式， 射频功耗 降低了 50 毫瓦， 总功耗降低了 60 毫瓦。 AWR1x 产品配备了 复数基带架构， 与实数基带架构相比， 它具有诸多优势。 例如，SNR 高约 3dB， 以及可以使用 图像频带信息 来检测干扰。 由于滤波器数量较多 且 ADC 处于活跃状态， 复数基带的 缺点是功耗较高。 中性基本示例 使用了 256 个复数样本 来保持有效的 ADC 采样时间。 我们将其更改为 使用 512 个实数样本， 将采样率更改为原来的两倍。 计时和最终的 使用情况保持不变。 在更改为实数基带架构后， 平均射频功率 以及总功率 均降低了 160 毫瓦。 现在，我们降低 一个占空比， 占空比是指运行时间 和总帧时间之间的 关系。 这可以通过 延长整个帧周期 或减少运行时间来实现。 减少运行时间 会影响 SNR。 它会略微降低 速度分辨率， 但如果线性调频脉冲 时间减少，则会略微提高 最大不模糊速度。 增加帧时间 会降低检测的 更新速率。 首先，我们来分析 延长帧间空闲时间 会对功耗产生怎样的影响。 将帧间空闲时间 增加 2 毫秒， 即从 5.7 毫秒增加到 7.7 毫秒。 总帧时间会相应地增加。 运行时间减少了 7%， 而帧间空闲时间 增加了 7%。 将帧间空闲时间 增加 2 毫秒后， 平均射频功耗 降低了 190 毫瓦， 总功耗降低了 200 毫瓦。 我们再次将帧间 空闲时间减少至默认值， 并尽可能减少 运行时间。 这可以通过将 ADC 采样率 尽可能提高到每秒 6.25 兆样本 来实现。 为了保持 距离分辨率水平， 必须通过将压摆率 提高至每微秒 21 兆赫 来维持有效 扫描带宽。 将新数据插入 Ramp Timing Calculator 后， 它将应用以下 线性调频脉冲计时。 线性调频脉冲时间 减少了 16 微秒， 现在为 42 微秒， 而线性调频脉冲间空闲时间 减少了 1 微秒。 运行时间减少了 11%， 降幅明显，目前占比为 31%， 帧间空闲相位 则相应地有所增加。 在本例中，总平均功耗 降低了 320 毫瓦， 射频功耗 降低了 290 毫瓦。 SNR 受到影响， 降低量未超出 1.5dB。 另一种优化线性 调频脉冲计时的方法是 在 Ramp Timing Calculator 中 选择降低的 稳定水平。 这样可以减少 ADC 启动时间， 进而减少线性调频脉冲间空闲时间。 我们将稳定水平 从 99% 降低至 90%。 这会将线性调频脉冲间 空闲时间 从 7 微秒 减少到 4.2 微秒， 进而使活动帧时间 从 4.2 毫秒 减少到 4 毫秒。 这样一来，总功耗 降低了 60 毫瓦， 射频功耗 降低了 50 毫瓦。 高度集成的 AWR1x 器件的固件 支持智能省电， 它会在线性调频脉冲间 空闲时间大于 10 微秒时 自动应用。 在此情况下，TX-RX 和本地振荡器缓冲器 将在线性调频脉冲间 空闲相位期间关闭。 在边界用例中， 当选定的空闲时间 被设置为 略低于 10 微秒时， 建议您将其增加到 略高于 10 微秒， 以降低平均功耗。 这种做法的缺点是， 最大不模糊速度 会略有降低。 线性调频脉冲间 空闲时间 从 7 微秒 增加到了 11微秒。 为启用 智能省电方案， 其余参数保持不变。 启用线性调频脉冲间 省电方案后， 还有另外一个相位 需要在使用情况中加以考虑， 即所谓的线性调频 脉冲间空闲相位。 在省电方案执行期间， 总线性调频脉冲间空闲时间 总计约 400 微秒。 帧间空闲时间 和运行时间 都减少了 大约 200 微秒。 此外，帧间空闲时间 受到了负面影响， 节省的功耗很少。 如此处所示，射频功耗 和总平均功耗均减少了 30 毫瓦。 如果基本示例假设 线性调频脉冲间空闲时间 为 9 或 10 微秒， 那么将空闲时间 增加到 11 微秒时， 节省的功耗将明显增多。 如之前的幻灯片 所示，高度集成的 AWR1x 77GHz CMOS 器件系列 整合了各种 优化功耗的选项， 这些选项会对雷达性能 产生有限的影响。 这张表格汇总了 各个选项、 功耗降低量以及 对雷达性能的影响。 在 ADC 半速率模式下， 平均功耗 降低了 60 毫瓦， 而基本示例中降低了 1.96 瓦。 半速率模式只能应用于 中频带宽不超过 7.5 兆赫的情况。 将采样模式 从复数更改为实数 可帮助节省 160 毫瓦功耗。 但是，SNR 降低了约 3dB， 且信号和图像频带监视器 不支持进行干扰检测。 很明显，增加 帧间空闲时间 可降低平均功耗。 在这里，将空闲时间 延长 2 毫秒 会使功耗降低 200 毫瓦。 通过尽量提高采样率， 可以极大限度地缩短 有源线性调频脉冲时间。 在本例中，功率降低量 为 320 毫瓦， SNR 有少许降低， 降低量约为 1.4dB。 另一种减少 运行时间的方法是， 通过将稳定水平 降低到 90% 来减少 ADC 启动时间。 这种方法会使功耗 降低 60 毫瓦， 同时也会对线性度 产生轻微影响。 最后一个功耗 优化选项是， 当线性调频脉冲间空闲时间 增加到 10 微秒以上时， 在线性调频脉冲之间 采用的智能省电方案。 该示例显示有可能 节省 30 毫瓦功耗。 您可以结合使用本视频中 讨论的众多选项 以实现功耗的进一步优化。 如需了解详情， 请访问 ti.com/awr1x。 如果您有 具体的技术问题， 也可以前往相应的 e2e 论坛咨询。 谢谢观看。 [听不清]，再见！
[音乐播放] 欢迎观看视频 “AWR1x - 功耗优化选项”。 大家好，我叫 Peter， 是欧洲驾驶辅助系统的 现场应用工程师。 本视频介绍了 AWR1x 器件集成的 各种功耗优化选项， 并以 AWR 1642 为具体示例， 展示了省电选项、 功耗降低量 以及对雷达性能的 潜在影响。 一方面，汽车 雷达传感器的 性能要求在不断提高。 另一方面， 传感器的尺寸 需要减小，以提高 传感器安装的灵活性。 这显然会增加 出现散热问题的风险， 并可能导致 传感器可用性降低。 为了避免这一 不足，高度集成的 AWR1x 77GHz CMOS 器件系列 提供了多种选项 来降低器件功耗。 在深入了解 各个优化选项之前， 我想先介绍一下 Ramp Timing Calculator， 它是一个集成到 RadarStudio 中的工具。 RadarStudio 目前包含在 所谓的器件固件包中， 后者也称为毫米波 DFP。 在 RadarStudio 中， 有一个单独的选项卡 名称为“Ramp Timing Calculator”， 如此处所示。 我们来简要了解一下 如何使用此工具。 Ramp Timing Calculator 主要由两个区域组成： 左侧的输入框和 右侧的结果框。 为了让大家 更好地理解计时， 我们在本幻灯片底部 绘制了一个图表。 输入框名为 “Ramp Timing Inputs”。 所有相关的线性调频脉冲 参数都可以在此处输入。 例如，ADC 模式、 ADC 样本数量 和 ADC 采样率。 结果框名为 “Recommended Configuration”。 它显示了有源 线性调频脉冲部分 以及线性调频脉冲间部分的计算时间。 这张表汇总了 目标稳定水平为 90%、 95% 或 99% 时的优化时间。 稳定水平表示 在 PLL 稳定时， 线性调频脉冲启动期间 线性调频脉冲的线性度水平。 线性度越高， 结果越准确。 在最右侧一列中， 可以输入用户可编程的值， 该工具会计算 占用的带宽， 以及最终的 线性调频脉冲间空闲时间。 空闲时间是指上一个 线性调频脉冲完成时， PLL 必须恢复到 下一个线性调频脉冲的 起始频率的时间。 如之前所述， PLL 需要一定时间 才能达到最佳线性度水平。 因此，最佳 ADC 启动时间 会随着线性度 要求的变化而变化。 斜坡时间又称为 斜坡结束时间， 是指 ADC 启动时间、 ADC 采样持续时间 以及线性调频脉冲结束时 所谓的斜坡超时时间的总和， 此图中并未显示该超时时间。 对于下面几张 幻灯片中所选的示例， 均假设计时的 稳定水平为 99%。 最后，请参阅 红色框中的说明。 在这里，我们对计时计算的 假设条件进行了总结， 在特定用例中， 可能必须要考虑 这些假设条件。 在开始了解具体 用例示例之前， 我们先来看一下该图提供的 会对 AW1 器件的功耗 产生正面或负面影响的 参数的定性总结。 红色向上箭头表示， 如果此参数值增加， 则功耗将会增加。 蓝色圆圈表示， 更改此参数 不会影响功耗 或只有轻微影响。 绿色向下箭头表示， 如果此参数值增加， 则功耗将会降低。 线性调频脉冲数 日益增多 导致运行时间变长， 进而增加了平均 功耗。 每个线性调频脉冲的样本越多， 整体线性调频脉冲时间就越长， 因此，平均功耗 也就越高。 ADC 启动时间越长， 线性调频脉冲时间就越长， 因此平均功耗 也就越高。 较高的采样率实际上 有助于减少线性调频脉冲时间， 因此，可以降低功耗。 压摆率不会直接 对功耗产生影响。 因此，较高的扫描带宽 会导致线性调频脉冲间 空闲时间略有增加， 这反过来可能会 使功耗略有增加， 前提是帧间空闲时间 会相应地减少。 很明显，更活跃的 RX 和/或 TX 通道 会增加平均功耗。 应根据用例要求 调整发送器输出功率。 降低输出功率 有助于降低平均 功耗。 这些 ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式。 可以选择半速率 模式来节省电力， 具体取决于采样率。 一般来说，减少 线性调频脉冲时间 和线性调频脉冲间 空闲时间 会降低功耗， 这是因为帧间空闲时间 会相应地增加 以维持整个帧周期。 如果启用了 运行时校准， 那么它将以低 频率进行调度， 通常每秒一次， 并会使帧间空闲时间 略有减少， 进而使平均功耗 略有增加。 在深入了解 功耗优化潜力之前， 我们先来看一下 基本样本，如此处所示。 假设有一个完全集成的 单线性调频脉冲雷达衍生器件， 本例中为 AWR1642， 它包含雷达信号处理 所需的所有 CPU 和存储器。 在本例中，一个雷达帧 由 64 个线性调频脉冲构成， 每个线性调频脉冲包含 256 个复数样本。 采用 ADC 全速率模式， 采样率为每秒 4.5 兆个样本， 压摆率为 每微秒 15 兆赫。 使用了四个 RX 通道 和两个输出功率为 12dBm 的 TX 通道。 总体帧时间 应为 10 毫秒， 运行时校准 应每秒激活一次。 这样，每帧的 平均校准时间 会少于 100 微秒。 Ramp Timing Calculator 显示， 空闲时间为 2 微秒， ADC 启动时间为 5 微秒， 斜坡时间为 63 微秒。 由此得出线性调频脉冲间 空闲时间为 7 微秒， 有源线性调频脉冲 时间为 58 微秒。 将线性调频脉冲时间 与线性调频脉冲数相乘， 得出活动帧时间 为 42 毫秒。 在帧的其余部分， AWR1x 处于空闲状态， 并且大多数 射频和模拟块 也都处于断电状态， 以实现最低功耗。 在这种设置下，AWR1x 在 42% 的时间内处于活动状态， 在 57% 的时间内处于空闲状态。 剩余时间用于校准。 在此基础上， 射频和模拟块的 平均功耗为 1.18 瓦， 平均总功耗为 1.96 瓦。 在后面的幻灯片中， 我们会一次更改一个参数 并与此示例进行比较， 以展示相应参数 对功耗的影响。 ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式， 而半速率模式也可以 称为低功耗模式。 通过降低 滤波器级的带宽 以及降低 ADC 时钟速率 来降低功耗。 低功耗模式 将最大中频带宽 限制为 7.5 兆赫。 在我们的基本样本中， 所使用的中频低于该限制， 因此可以选择 半速率模式。 ADC 半速率模式 有助于减少两倍的 功耗。 首先也是最重要的， 这降低了 ADC 时钟速度 并减少了滤波器带宽。 其次，该模式对 线性调频脉冲计时 也有一定的影响， 可帮助减少运行时间。 请注意，括号中显示的是 基本样本的原始设置， 做参考之用。 较小的计时变化 会让使用情况 略有改善。 通过将 ADC 模式 从全速率更改为半速率模式， 射频功耗 降低了 50 毫瓦， 总功耗降低了 60 毫瓦。 AWR1x 产品配备了 复数基带架构， 与实数基带架构相比， 它具有诸多优势。 例如，SNR 高约 3dB， 以及可以使用 图像频带信息 来检测干扰。 由于滤波器数量较多 且 ADC 处于活跃状态， 复数基带的 缺点是功耗较高。 中性基本示例 使用了 256 个复数样本 来保持有效的 ADC 采样时间。 我们将其更改为 使用 512 个实数样本， 将采样率更改为原来的两倍。 计时和最终的 使用情况保持不变。 在更改为实数基带架构后， 平均射频功率 以及总功率 均降低了 160 毫瓦。 现在，我们降低 一个占空比， 占空比是指运行时间 和总帧时间之间的 关系。 这可以通过 延长整个帧周期 或减少运行时间来实现。 减少运行时间 会影响 SNR。 它会略微降低 速度分辨率， 但如果线性调频脉冲 时间减少，则会略微提高 最大不模糊速度。 增加帧时间 会降低检测的 更新速率。 首先，我们来分析 延长帧间空闲时间 会对功耗产生怎样的影响。 将帧间空闲时间 增加 2 毫秒， 即从 5.7 毫秒增加到 7.7 毫秒。 总帧时间会相应地增加。 运行时间减少了 7%， 而帧间空闲时间 增加了 7%。 将帧间空闲时间 增加 2 毫秒后， 平均射频功耗 降低了 190 毫瓦， 总功耗降低了 200 毫瓦。 我们再次将帧间 空闲时间减少至默认值， 并尽可能减少 运行时间。 这可以通过将 ADC 采样率 尽可能提高到每秒 6.25 兆样本 来实现。 为了保持 距离分辨率水平， 必须通过将压摆率 提高至每微秒 21 兆赫 来维持有效 扫描带宽。 将新数据插入 Ramp Timing Calculator 后， 它将应用以下 线性调频脉冲计时。 线性调频脉冲时间 减少了 16 微秒， 现在为 42 微秒， 而线性调频脉冲间空闲时间 减少了 1 微秒。 运行时间减少了 11%， 降幅明显，目前占比为 31%， 帧间空闲相位 则相应地有所增加。 在本例中，总平均功耗 降低了 320 毫瓦， 射频功耗 降低了 290 毫瓦。 SNR 受到影响， 降低量未超出 1.5dB。 另一种优化线性 调频脉冲计时的方法是 在 Ramp Timing Calculator 中 选择降低的 稳定水平。 这样可以减少 ADC 启动时间， 进而减少线性调频脉冲间空闲时间。 我们将稳定水平 从 99% 降低至 90%。 这会将线性调频脉冲间 空闲时间 从 7 微秒 减少到 4.2 微秒， 进而使活动帧时间 从 4.2 毫秒 减少到 4 毫秒。 这样一来，总功耗 降低了 60 毫瓦， 射频功耗 降低了 50 毫瓦。 高度集成的 AWR1x 器件的固件 支持智能省电， 它会在线性调频脉冲间 空闲时间大于 10 微秒时 自动应用。 在此情况下，TX-RX 和本地振荡器缓冲器 将在线性调频脉冲间 空闲相位期间关闭。 在边界用例中， 当选定的空闲时间 被设置为 略低于 10 微秒时， 建议您将其增加到 略高于 10 微秒， 以降低平均功耗。 这种做法的缺点是， 最大不模糊速度 会略有降低。 线性调频脉冲间 空闲时间 从 7 微秒 增加到了 11微秒。 为启用 智能省电方案， 其余参数保持不变。 启用线性调频脉冲间 省电方案后， 还有另外一个相位 需要在使用情况中加以考虑， 即所谓的线性调频 脉冲间空闲相位。 在省电方案执行期间， 总线性调频脉冲间空闲时间 总计约 400 微秒。 帧间空闲时间 和运行时间 都减少了 大约 200 微秒。 此外，帧间空闲时间 受到了负面影响， 节省的功耗很少。 如此处所示，射频功耗 和总平均功耗均减少了 30 毫瓦。 如果基本示例假设 线性调频脉冲间空闲时间 为 9 或 10 微秒， 那么将空闲时间 增加到 11 微秒时， 节省的功耗将明显增多。 如之前的幻灯片 所示，高度集成的 AWR1x 77GHz CMOS 器件系列 整合了各种 优化功耗的选项， 这些选项会对雷达性能 产生有限的影响。 这张表格汇总了 各个选项、 功耗降低量以及 对雷达性能的影响。 在 ADC 半速率模式下， 平均功耗 降低了 60 毫瓦， 而基本示例中降低了 1.96 瓦。 半速率模式只能应用于 中频带宽不超过 7.5 兆赫的情况。 将采样模式 从复数更改为实数 可帮助节省 160 毫瓦功耗。 但是，SNR 降低了约 3dB， 且信号和图像频带监视器 不支持进行干扰检测。 很明显，增加 帧间空闲时间 可降低平均功耗。 在这里，将空闲时间 延长 2 毫秒 会使功耗降低 200 毫瓦。 通过尽量提高采样率， 可以极大限度地缩短 有源线性调频脉冲时间。 在本例中，功率降低量 为 320 毫瓦， SNR 有少许降低， 降低量约为 1.4dB。 另一种减少 运行时间的方法是， 通过将稳定水平 降低到 90% 来减少 ADC 启动时间。 这种方法会使功耗 降低 60 毫瓦， 同时也会对线性度 产生轻微影响。 最后一个功耗 优化选项是， 当线性调频脉冲间空闲时间 增加到 10 微秒以上时， 在线性调频脉冲之间 采用的智能省电方案。 该示例显示有可能 节省 30 毫瓦功耗。 您可以结合使用本视频中 讨论的众多选项 以实现功耗的进一步优化。 如需了解详情， 请访问 ti.com/awr1x。 如果您有 具体的技术问题， 也可以前往相应的 e2e 论坛咨询。 谢谢观看。 [听不清]，再见！
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欢迎观看视频 “AWR1x - 功耗优化选项”。
大家好，我叫 Peter， 是欧洲驾驶辅助系统的
现场应用工程师。
本视频介绍了 AWR1x 器件集成的
各种功耗优化选项，
并以 AWR 1642 为具体示例，
展示了省电选项、 功耗降低量
以及对雷达性能的
潜在影响。
一方面，汽车 雷达传感器的
性能要求在不断提高。
另一方面， 传感器的尺寸
需要减小，以提高 传感器安装的灵活性。
这显然会增加 出现散热问题的风险，
并可能导致 传感器可用性降低。
为了避免这一 不足，高度集成的
AWR1x 77GHz CMOS 器件系列
提供了多种选项 来降低器件功耗。
在深入了解 各个优化选项之前，
我想先介绍一下 Ramp Timing Calculator，
它是一个集成到 RadarStudio 中的工具。
RadarStudio 目前包含在
所谓的器件固件包中，
后者也称为毫米波 DFP。
在 RadarStudio 中， 有一个单独的选项卡
名称为“Ramp Timing Calculator”， 如此处所示。
我们来简要了解一下 如何使用此工具。
Ramp Timing Calculator 主要由两个区域组成：
左侧的输入框和
右侧的结果框。
为了让大家 更好地理解计时，
我们在本幻灯片底部 绘制了一个图表。
输入框名为 “Ramp Timing Inputs”。
所有相关的线性调频脉冲 参数都可以在此处输入。
例如，ADC 模式、 ADC 样本数量
和 ADC 采样率。
结果框名为 “Recommended Configuration”。
它显示了有源 线性调频脉冲部分
以及线性调频脉冲间部分的计算时间。
这张表汇总了
目标稳定水平为 90%、 95% 或 99% 时的优化时间。
稳定水平表示 在 PLL 稳定时，
线性调频脉冲启动期间 线性调频脉冲的线性度水平。
线性度越高，
结果越准确。
在最右侧一列中， 可以输入用户可编程的值，
该工具会计算
占用的带宽， 以及最终的
线性调频脉冲间空闲时间。
空闲时间是指上一个 线性调频脉冲完成时，
PLL 必须恢复到 下一个线性调频脉冲的
起始频率的时间。
如之前所述， PLL 需要一定时间
才能达到最佳线性度水平。
因此，最佳 ADC 启动时间
会随着线性度 要求的变化而变化。
斜坡时间又称为 斜坡结束时间，
是指 ADC 启动时间、 ADC 采样持续时间
以及线性调频脉冲结束时
所谓的斜坡超时时间的总和， 此图中并未显示该超时时间。
对于下面几张 幻灯片中所选的示例，
均假设计时的 稳定水平为 99%。
最后，请参阅 红色框中的说明。
在这里，我们对计时计算的 假设条件进行了总结，
在特定用例中， 可能必须要考虑
这些假设条件。
在开始了解具体 用例示例之前，
我们先来看一下该图提供的 会对 AW1 器件的功耗
产生正面或负面影响的
参数的定性总结。
红色向上箭头表示，
如果此参数值增加， 则功耗将会增加。
蓝色圆圈表示， 更改此参数
不会影响功耗 或只有轻微影响。
绿色向下箭头表示，
如果此参数值增加， 则功耗将会降低。
线性调频脉冲数 日益增多
导致运行时间变长， 进而增加了平均
功耗。
每个线性调频脉冲的样本越多， 整体线性调频脉冲时间就越长，
因此，平均功耗 也就越高。
ADC 启动时间越长， 线性调频脉冲时间就越长，
因此平均功耗 也就越高。
较高的采样率实际上 有助于减少线性调频脉冲时间，
因此，可以降低功耗。
压摆率不会直接 对功耗产生影响。
因此，较高的扫描带宽
会导致线性调频脉冲间 空闲时间略有增加，
这反过来可能会 使功耗略有增加，
前提是帧间空闲时间
会相应地减少。
很明显，更活跃的 RX 和/或 TX 通道
会增加平均功耗。
应根据用例要求
调整发送器输出功率。
降低输出功率 有助于降低平均
功耗。
这些 ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式。
可以选择半速率 模式来节省电力，
具体取决于采样率。
一般来说，减少 线性调频脉冲时间
和线性调频脉冲间 空闲时间
会降低功耗， 这是因为帧间空闲时间
会相应地增加 以维持整个帧周期。
如果启用了 运行时校准，
那么它将以低 频率进行调度，
通常每秒一次， 并会使帧间空闲时间
略有减少， 进而使平均功耗
略有增加。
在深入了解 功耗优化潜力之前，
我们先来看一下 基本样本，如此处所示。
假设有一个完全集成的 单线性调频脉冲雷达衍生器件，
本例中为 AWR1642， 它包含雷达信号处理
所需的所有 CPU 和存储器。
在本例中，一个雷达帧
由 64 个线性调频脉冲构成， 每个线性调频脉冲包含 256 个复数样本。
采用 ADC 全速率模式， 采样率为每秒 4.5 兆个样本，
压摆率为
每微秒 15 兆赫。
使用了四个 RX 通道 和两个输出功率为 12dBm 的
TX 通道。
总体帧时间 应为 10 毫秒，
运行时校准 应每秒激活一次。
这样，每帧的 平均校准时间
会少于 100 微秒。
Ramp Timing Calculator 显示，
空闲时间为 2 微秒，
ADC 启动时间为 5 微秒， 斜坡时间为 63 微秒。
由此得出线性调频脉冲间 空闲时间为 7 微秒，
有源线性调频脉冲 时间为 58 微秒。
将线性调频脉冲时间 与线性调频脉冲数相乘，
得出活动帧时间 为 42 毫秒。
在帧的其余部分， AWR1x 处于空闲状态，
并且大多数 射频和模拟块
也都处于断电状态， 以实现最低功耗。
在这种设置下，AWR1x 在 42% 的时间内处于活动状态，
在 57% 的时间内处于空闲状态。
剩余时间用于校准。
在此基础上， 射频和模拟块的
平均功耗为 1.18 瓦，
平均总功耗为 1.96 瓦。
在后面的幻灯片中， 我们会一次更改一个参数
并与此示例进行比较，
以展示相应参数 对功耗的影响。
ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式，
而半速率模式也可以 称为低功耗模式。
通过降低 滤波器级的带宽
以及降低 ADC 时钟速率
来降低功耗。
低功耗模式 将最大中频带宽
限制为 7.5 兆赫。
在我们的基本样本中， 所使用的中频低于该限制，
因此可以选择 半速率模式。
ADC 半速率模式 有助于减少两倍的
功耗。
首先也是最重要的， 这降低了 ADC 时钟速度
并减少了滤波器带宽。
其次，该模式对 线性调频脉冲计时
也有一定的影响， 可帮助减少运行时间。
请注意，括号中显示的是 基本样本的原始设置，
做参考之用。
较小的计时变化 会让使用情况
略有改善。
通过将 ADC 模式 从全速率更改为半速率模式，
射频功耗 降低了 50 毫瓦，
总功耗降低了 60 毫瓦。
AWR1x 产品配备了
复数基带架构， 与实数基带架构相比，
它具有诸多优势。
例如，SNR 高约 3dB， 以及可以使用
图像频带信息
来检测干扰。
由于滤波器数量较多 且 ADC 处于活跃状态，
复数基带的 缺点是功耗较高。
中性基本示例 使用了 256 个复数样本
来保持有效的 ADC 采样时间。
我们将其更改为 使用 512 个实数样本，
将采样率更改为原来的两倍。
计时和最终的 使用情况保持不变。
在更改为实数基带架构后，
平均射频功率 以及总功率
均降低了 160 毫瓦。
现在，我们降低 一个占空比，
占空比是指运行时间 和总帧时间之间的
关系。
这可以通过 延长整个帧周期
或减少运行时间来实现。
减少运行时间 会影响 SNR。
它会略微降低 速度分辨率，
但如果线性调频脉冲 时间减少，则会略微提高
最大不模糊速度。
增加帧时间 会降低检测的
更新速率。
首先，我们来分析 延长帧间空闲时间
会对功耗产生怎样的影响。
将帧间空闲时间 增加 2 毫秒，
即从 5.7 毫秒增加到 7.7 毫秒。
总帧时间会相应地增加。
运行时间减少了 7%，
而帧间空闲时间 增加了 7%。
将帧间空闲时间 增加 2 毫秒后，
平均射频功耗
降低了 190 毫瓦， 总功耗降低了
200 毫瓦。
我们再次将帧间 空闲时间减少至默认值，
并尽可能减少 运行时间。
这可以通过将 ADC 采样率 尽可能提高到每秒 6.25 兆样本
来实现。
为了保持 距离分辨率水平，
必须通过将压摆率 提高至每微秒 21 兆赫
来维持有效
扫描带宽。
将新数据插入
Ramp Timing Calculator 后， 它将应用以下
线性调频脉冲计时。
线性调频脉冲时间 减少了 16 微秒，
现在为 42 微秒， 而线性调频脉冲间空闲时间
减少了 1 微秒。
运行时间减少了 11%， 降幅明显，目前占比为 31%，
帧间空闲相位 则相应地有所增加。
在本例中，总平均功耗
降低了 320 毫瓦， 射频功耗
降低了 290 毫瓦。
SNR 受到影响， 降低量未超出 1.5dB。
另一种优化线性 调频脉冲计时的方法是
在 Ramp Timing Calculator 中 选择降低的
稳定水平。
这样可以减少 ADC 启动时间，
进而减少线性调频脉冲间空闲时间。
我们将稳定水平 从 99% 降低至 90%。
这会将线性调频脉冲间 空闲时间
从 7 微秒 减少到 4.2 微秒，
进而使活动帧时间 从 4.2 毫秒
减少到 4 毫秒。
这样一来，总功耗
降低了 60 毫瓦， 射频功耗
降低了 50 毫瓦。
高度集成的 AWR1x 器件的固件
支持智能省电，
它会在线性调频脉冲间 空闲时间大于 10 微秒时
自动应用。
在此情况下，TX-RX 和本地振荡器缓冲器
将在线性调频脉冲间 空闲相位期间关闭。
在边界用例中， 当选定的空闲时间
被设置为 略低于 10 微秒时，
建议您将其增加到
略高于 10 微秒，
以降低平均功耗。
这种做法的缺点是， 最大不模糊速度
会略有降低。
线性调频脉冲间 空闲时间
从 7 微秒 增加到了 11微秒。
为启用 智能省电方案，
其余参数保持不变。
启用线性调频脉冲间 省电方案后，
还有另外一个相位
需要在使用情况中加以考虑，
即所谓的线性调频 脉冲间空闲相位。
在省电方案执行期间， 总线性调频脉冲间空闲时间
总计约 400 微秒。
帧间空闲时间 和运行时间
都减少了 大约 200 微秒。
此外，帧间空闲时间 受到了负面影响，
节省的功耗很少。
如此处所示，射频功耗 和总平均功耗均减少了
30 毫瓦。
如果基本示例假设 线性调频脉冲间空闲时间
为 9 或 10 微秒， 那么将空闲时间
增加到 11 微秒时，
节省的功耗将明显增多。
如之前的幻灯片 所示，高度集成的
AWR1x 77GHz CMOS 器件系列 整合了各种
优化功耗的选项，
这些选项会对雷达性能 产生有限的影响。
这张表格汇总了 各个选项、
功耗降低量以及 对雷达性能的影响。
在 ADC 半速率模式下， 平均功耗
降低了 60 毫瓦， 而基本示例中降低了 1.96 瓦。
半速率模式只能应用于
中频带宽不超过 7.5 兆赫的情况。
将采样模式 从复数更改为实数
可帮助节省 160 毫瓦功耗。
但是，SNR 降低了约 3dB，
且信号和图像频带监视器
不支持进行干扰检测。
很明显，增加 帧间空闲时间
可降低平均功耗。
在这里，将空闲时间 延长 2 毫秒
会使功耗降低 200 毫瓦。
通过尽量提高采样率， 可以极大限度地缩短
有源线性调频脉冲时间。
在本例中，功率降低量
为 320 毫瓦， SNR 有少许降低，
降低量约为 1.4dB。
另一种减少 运行时间的方法是，
通过将稳定水平 降低到 90%
来减少 ADC 启动时间。
这种方法会使功耗 降低 60 毫瓦，
同时也会对线性度 产生轻微影响。
最后一个功耗 优化选项是，
当线性调频脉冲间空闲时间 增加到 10 微秒以上时，
在线性调频脉冲之间 采用的智能省电方案。
该示例显示有可能 节省 30 毫瓦功耗。
您可以结合使用本视频中 讨论的众多选项
以实现功耗的进一步优化。
如需了解详情， 请访问 ti.com/awr1x。
如果您有 具体的技术问题，
也可以前往相应的 e2e 论坛咨询。
谢谢观看。
[听不清]，再见！
[音乐播放] 欢迎观看视频 “AWR1x - 功耗优化选项”。 大家好，我叫 Peter， 是欧洲驾驶辅助系统的 现场应用工程师。 本视频介绍了 AWR1x 器件集成的 各种功耗优化选项， 并以 AWR 1642 为具体示例， 展示了省电选项、 功耗降低量 以及对雷达性能的 潜在影响。 一方面，汽车 雷达传感器的 性能要求在不断提高。 另一方面， 传感器的尺寸 需要减小，以提高 传感器安装的灵活性。 这显然会增加 出现散热问题的风险， 并可能导致 传感器可用性降低。 为了避免这一 不足，高度集成的 AWR1x 77GHz CMOS 器件系列 提供了多种选项 来降低器件功耗。 在深入了解 各个优化选项之前， 我想先介绍一下 Ramp Timing Calculator， 它是一个集成到 RadarStudio 中的工具。 RadarStudio 目前包含在 所谓的器件固件包中， 后者也称为毫米波 DFP。 在 RadarStudio 中， 有一个单独的选项卡 名称为“Ramp Timing Calculator”， 如此处所示。 我们来简要了解一下 如何使用此工具。 Ramp Timing Calculator 主要由两个区域组成： 左侧的输入框和 右侧的结果框。 为了让大家 更好地理解计时， 我们在本幻灯片底部 绘制了一个图表。 输入框名为 “Ramp Timing Inputs”。 所有相关的线性调频脉冲 参数都可以在此处输入。 例如，ADC 模式、 ADC 样本数量 和 ADC 采样率。 结果框名为 “Recommended Configuration”。 它显示了有源 线性调频脉冲部分 以及线性调频脉冲间部分的计算时间。 这张表汇总了 目标稳定水平为 90%、 95% 或 99% 时的优化时间。 稳定水平表示 在 PLL 稳定时， 线性调频脉冲启动期间 线性调频脉冲的线性度水平。 线性度越高， 结果越准确。 在最右侧一列中， 可以输入用户可编程的值， 该工具会计算 占用的带宽， 以及最终的 线性调频脉冲间空闲时间。 空闲时间是指上一个 线性调频脉冲完成时， PLL 必须恢复到 下一个线性调频脉冲的 起始频率的时间。 如之前所述， PLL 需要一定时间 才能达到最佳线性度水平。 因此，最佳 ADC 启动时间 会随着线性度 要求的变化而变化。 斜坡时间又称为 斜坡结束时间， 是指 ADC 启动时间、 ADC 采样持续时间 以及线性调频脉冲结束时 所谓的斜坡超时时间的总和， 此图中并未显示该超时时间。 对于下面几张 幻灯片中所选的示例， 均假设计时的 稳定水平为 99%。 最后，请参阅 红色框中的说明。 在这里，我们对计时计算的 假设条件进行了总结， 在特定用例中， 可能必须要考虑 这些假设条件。 在开始了解具体 用例示例之前， 我们先来看一下该图提供的 会对 AW1 器件的功耗 产生正面或负面影响的 参数的定性总结。 红色向上箭头表示， 如果此参数值增加， 则功耗将会增加。 蓝色圆圈表示， 更改此参数 不会影响功耗 或只有轻微影响。 绿色向下箭头表示， 如果此参数值增加， 则功耗将会降低。 线性调频脉冲数 日益增多 导致运行时间变长， 进而增加了平均 功耗。 每个线性调频脉冲的样本越多， 整体线性调频脉冲时间就越长， 因此，平均功耗 也就越高。 ADC 启动时间越长， 线性调频脉冲时间就越长， 因此平均功耗 也就越高。 较高的采样率实际上 有助于减少线性调频脉冲时间， 因此，可以降低功耗。 压摆率不会直接 对功耗产生影响。 因此，较高的扫描带宽 会导致线性调频脉冲间 空闲时间略有增加， 这反过来可能会 使功耗略有增加， 前提是帧间空闲时间 会相应地减少。 很明显，更活跃的 RX 和/或 TX 通道 会增加平均功耗。 应根据用例要求 调整发送器输出功率。 降低输出功率 有助于降低平均 功耗。 这些 ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式。 可以选择半速率 模式来节省电力， 具体取决于采样率。 一般来说，减少 线性调频脉冲时间 和线性调频脉冲间 空闲时间 会降低功耗， 这是因为帧间空闲时间 会相应地增加 以维持整个帧周期。 如果启用了 运行时校准， 那么它将以低 频率进行调度， 通常每秒一次， 并会使帧间空闲时间 略有减少， 进而使平均功耗 略有增加。 在深入了解 功耗优化潜力之前， 我们先来看一下 基本样本，如此处所示。 假设有一个完全集成的 单线性调频脉冲雷达衍生器件， 本例中为 AWR1642， 它包含雷达信号处理 所需的所有 CPU 和存储器。 在本例中，一个雷达帧 由 64 个线性调频脉冲构成， 每个线性调频脉冲包含 256 个复数样本。 采用 ADC 全速率模式， 采样率为每秒 4.5 兆个样本， 压摆率为 每微秒 15 兆赫。 使用了四个 RX 通道 和两个输出功率为 12dBm 的 TX 通道。 总体帧时间 应为 10 毫秒， 运行时校准 应每秒激活一次。 这样，每帧的 平均校准时间 会少于 100 微秒。 Ramp Timing Calculator 显示， 空闲时间为 2 微秒， ADC 启动时间为 5 微秒， 斜坡时间为 63 微秒。 由此得出线性调频脉冲间 空闲时间为 7 微秒， 有源线性调频脉冲 时间为 58 微秒。 将线性调频脉冲时间 与线性调频脉冲数相乘， 得出活动帧时间 为 42 毫秒。 在帧的其余部分， AWR1x 处于空闲状态， 并且大多数 射频和模拟块 也都处于断电状态， 以实现最低功耗。 在这种设置下，AWR1x 在 42% 的时间内处于活动状态， 在 57% 的时间内处于空闲状态。 剩余时间用于校准。 在此基础上， 射频和模拟块的 平均功耗为 1.18 瓦， 平均总功耗为 1.96 瓦。 在后面的幻灯片中， 我们会一次更改一个参数 并与此示例进行比较， 以展示相应参数 对功耗的影响。 ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式， 而半速率模式也可以 称为低功耗模式。 通过降低 滤波器级的带宽 以及降低 ADC 时钟速率 来降低功耗。 低功耗模式 将最大中频带宽 限制为 7.5 兆赫。 在我们的基本样本中， 所使用的中频低于该限制， 因此可以选择 半速率模式。 ADC 半速率模式 有助于减少两倍的 功耗。 首先也是最重要的， 这降低了 ADC 时钟速度 并减少了滤波器带宽。 其次，该模式对 线性调频脉冲计时 也有一定的影响， 可帮助减少运行时间。 请注意，括号中显示的是 基本样本的原始设置， 做参考之用。 较小的计时变化 会让使用情况 略有改善。 通过将 ADC 模式 从全速率更改为半速率模式， 射频功耗 降低了 50 毫瓦， 总功耗降低了 60 毫瓦。 AWR1x 产品配备了 复数基带架构， 与实数基带架构相比， 它具有诸多优势。 例如，SNR 高约 3dB， 以及可以使用 图像频带信息 来检测干扰。 由于滤波器数量较多 且 ADC 处于活跃状态， 复数基带的 缺点是功耗较高。 中性基本示例 使用了 256 个复数样本 来保持有效的 ADC 采样时间。 我们将其更改为 使用 512 个实数样本， 将采样率更改为原来的两倍。 计时和最终的 使用情况保持不变。 在更改为实数基带架构后， 平均射频功率 以及总功率 均降低了 160 毫瓦。 现在，我们降低 一个占空比， 占空比是指运行时间 和总帧时间之间的 关系。 这可以通过 延长整个帧周期 或减少运行时间来实现。 减少运行时间 会影响 SNR。 它会略微降低 速度分辨率， 但如果线性调频脉冲 时间减少，则会略微提高 最大不模糊速度。 增加帧时间 会降低检测的 更新速率。 首先，我们来分析 延长帧间空闲时间 会对功耗产生怎样的影响。 将帧间空闲时间 增加 2 毫秒， 即从 5.7 毫秒增加到 7.7 毫秒。 总帧时间会相应地增加。 运行时间减少了 7%， 而帧间空闲时间 增加了 7%。 将帧间空闲时间 增加 2 毫秒后， 平均射频功耗 降低了 190 毫瓦， 总功耗降低了 200 毫瓦。 我们再次将帧间 空闲时间减少至默认值， 并尽可能减少 运行时间。 这可以通过将 ADC 采样率 尽可能提高到每秒 6.25 兆样本 来实现。 为了保持 距离分辨率水平， 必须通过将压摆率 提高至每微秒 21 兆赫 来维持有效 扫描带宽。 将新数据插入 Ramp Timing Calculator 后， 它将应用以下 线性调频脉冲计时。 线性调频脉冲时间 减少了 16 微秒， 现在为 42 微秒， 而线性调频脉冲间空闲时间 减少了 1 微秒。 运行时间减少了 11%， 降幅明显，目前占比为 31%， 帧间空闲相位 则相应地有所增加。 在本例中，总平均功耗 降低了 320 毫瓦， 射频功耗 降低了 290 毫瓦。 SNR 受到影响， 降低量未超出 1.5dB。 另一种优化线性 调频脉冲计时的方法是 在 Ramp Timing Calculator 中 选择降低的 稳定水平。 这样可以减少 ADC 启动时间， 进而减少线性调频脉冲间空闲时间。 我们将稳定水平 从 99% 降低至 90%。 这会将线性调频脉冲间 空闲时间 从 7 微秒 减少到 4.2 微秒， 进而使活动帧时间 从 4.2 毫秒 减少到 4 毫秒。 这样一来，总功耗 降低了 60 毫瓦， 射频功耗 降低了 50 毫瓦。 高度集成的 AWR1x 器件的固件 支持智能省电， 它会在线性调频脉冲间 空闲时间大于 10 微秒时 自动应用。 在此情况下，TX-RX 和本地振荡器缓冲器 将在线性调频脉冲间 空闲相位期间关闭。 在边界用例中， 当选定的空闲时间 被设置为 略低于 10 微秒时， 建议您将其增加到 略高于 10 微秒， 以降低平均功耗。 这种做法的缺点是， 最大不模糊速度 会略有降低。 线性调频脉冲间 空闲时间 从 7 微秒 增加到了 11微秒。 为启用 智能省电方案， 其余参数保持不变。 启用线性调频脉冲间 省电方案后， 还有另外一个相位 需要在使用情况中加以考虑， 即所谓的线性调频 脉冲间空闲相位。 在省电方案执行期间， 总线性调频脉冲间空闲时间 总计约 400 微秒。 帧间空闲时间 和运行时间 都减少了 大约 200 微秒。 此外，帧间空闲时间 受到了负面影响， 节省的功耗很少。 如此处所示，射频功耗 和总平均功耗均减少了 30 毫瓦。 如果基本示例假设 线性调频脉冲间空闲时间 为 9 或 10 微秒， 那么将空闲时间 增加到 11 微秒时， 节省的功耗将明显增多。 如之前的幻灯片 所示，高度集成的 AWR1x 77GHz CMOS 器件系列 整合了各种 优化功耗的选项， 这些选项会对雷达性能 产生有限的影响。 这张表格汇总了 各个选项、 功耗降低量以及 对雷达性能的影响。 在 ADC 半速率模式下， 平均功耗 降低了 60 毫瓦， 而基本示例中降低了 1.96 瓦。 半速率模式只能应用于 中频带宽不超过 7.5 兆赫的情况。 将采样模式 从复数更改为实数 可帮助节省 160 毫瓦功耗。 但是，SNR 降低了约 3dB， 且信号和图像频带监视器 不支持进行干扰检测。 很明显，增加 帧间空闲时间 可降低平均功耗。 在这里，将空闲时间 延长 2 毫秒 会使功耗降低 200 毫瓦。 通过尽量提高采样率， 可以极大限度地缩短 有源线性调频脉冲时间。 在本例中，功率降低量 为 320 毫瓦， SNR 有少许降低， 降低量约为 1.4dB。 另一种减少 运行时间的方法是， 通过将稳定水平 降低到 90% 来减少 ADC 启动时间。 这种方法会使功耗 降低 60 毫瓦， 同时也会对线性度 产生轻微影响。 最后一个功耗 优化选项是， 当线性调频脉冲间空闲时间 增加到 10 微秒以上时， 在线性调频脉冲之间 采用的智能省电方案。 该示例显示有可能 节省 30 毫瓦功耗。 您可以结合使用本视频中 讨论的众多选项 以实现功耗的进一步优化。 如需了解详情， 请访问 ti.com/awr1x。 如果您有 具体的技术问题， 也可以前往相应的 e2e 论坛咨询。 谢谢观看。 [听不清]，再见！
[音乐播放]
欢迎观看视频 “AWR1x - 功耗优化选项”。
大家好，我叫 Peter， 是欧洲驾驶辅助系统的
现场应用工程师。
本视频介绍了 AWR1x 器件集成的
各种功耗优化选项，
并以 AWR 1642 为具体示例，
展示了省电选项、 功耗降低量
以及对雷达性能的
潜在影响。
一方面，汽车 雷达传感器的
性能要求在不断提高。
另一方面， 传感器的尺寸
需要减小，以提高 传感器安装的灵活性。
这显然会增加 出现散热问题的风险，
并可能导致 传感器可用性降低。
为了避免这一 不足，高度集成的
AWR1x 77GHz CMOS 器件系列
提供了多种选项 来降低器件功耗。
在深入了解 各个优化选项之前，
我想先介绍一下 Ramp Timing Calculator，
它是一个集成到 RadarStudio 中的工具。
RadarStudio 目前包含在
所谓的器件固件包中，
后者也称为毫米波 DFP。
在 RadarStudio 中， 有一个单独的选项卡
名称为“Ramp Timing Calculator”， 如此处所示。
我们来简要了解一下 如何使用此工具。
Ramp Timing Calculator 主要由两个区域组成：
左侧的输入框和
右侧的结果框。
为了让大家 更好地理解计时，
我们在本幻灯片底部 绘制了一个图表。
输入框名为 “Ramp Timing Inputs”。
所有相关的线性调频脉冲 参数都可以在此处输入。
例如，ADC 模式、 ADC 样本数量
和 ADC 采样率。
结果框名为 “Recommended Configuration”。
它显示了有源 线性调频脉冲部分
以及线性调频脉冲间部分的计算时间。
这张表汇总了
目标稳定水平为 90%、 95% 或 99% 时的优化时间。
稳定水平表示 在 PLL 稳定时，
线性调频脉冲启动期间 线性调频脉冲的线性度水平。
线性度越高，
结果越准确。
在最右侧一列中， 可以输入用户可编程的值，
该工具会计算
占用的带宽， 以及最终的
线性调频脉冲间空闲时间。
空闲时间是指上一个 线性调频脉冲完成时，
PLL 必须恢复到 下一个线性调频脉冲的
起始频率的时间。
如之前所述， PLL 需要一定时间
才能达到最佳线性度水平。
因此，最佳 ADC 启动时间
会随着线性度 要求的变化而变化。
斜坡时间又称为 斜坡结束时间，
是指 ADC 启动时间、 ADC 采样持续时间
以及线性调频脉冲结束时
所谓的斜坡超时时间的总和， 此图中并未显示该超时时间。
对于下面几张 幻灯片中所选的示例，
均假设计时的 稳定水平为 99%。
最后，请参阅 红色框中的说明。
在这里，我们对计时计算的 假设条件进行了总结，
在特定用例中， 可能必须要考虑
这些假设条件。
在开始了解具体 用例示例之前，
我们先来看一下该图提供的 会对 AW1 器件的功耗
产生正面或负面影响的
参数的定性总结。
红色向上箭头表示，
如果此参数值增加， 则功耗将会增加。
蓝色圆圈表示， 更改此参数
不会影响功耗 或只有轻微影响。
绿色向下箭头表示，
如果此参数值增加， 则功耗将会降低。
线性调频脉冲数 日益增多
导致运行时间变长， 进而增加了平均
功耗。
每个线性调频脉冲的样本越多， 整体线性调频脉冲时间就越长，
因此，平均功耗 也就越高。
ADC 启动时间越长， 线性调频脉冲时间就越长，
因此平均功耗 也就越高。
较高的采样率实际上 有助于减少线性调频脉冲时间，
因此，可以降低功耗。
压摆率不会直接 对功耗产生影响。
因此，较高的扫描带宽
会导致线性调频脉冲间 空闲时间略有增加，
这反过来可能会 使功耗略有增加，
前提是帧间空闲时间
会相应地减少。
很明显，更活跃的 RX 和/或 TX 通道
会增加平均功耗。
应根据用例要求
调整发送器输出功率。
降低输出功率 有助于降低平均
功耗。
这些 ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式。
可以选择半速率 模式来节省电力，
具体取决于采样率。
一般来说，减少 线性调频脉冲时间
和线性调频脉冲间 空闲时间
会降低功耗， 这是因为帧间空闲时间
会相应地增加 以维持整个帧周期。
如果启用了 运行时校准，
那么它将以低 频率进行调度，
通常每秒一次， 并会使帧间空闲时间
略有减少， 进而使平均功耗
略有增加。
在深入了解 功耗优化潜力之前，
我们先来看一下 基本样本，如此处所示。
假设有一个完全集成的 单线性调频脉冲雷达衍生器件，
本例中为 AWR1642， 它包含雷达信号处理
所需的所有 CPU 和存储器。
在本例中，一个雷达帧
由 64 个线性调频脉冲构成， 每个线性调频脉冲包含 256 个复数样本。
采用 ADC 全速率模式， 采样率为每秒 4.5 兆个样本，
压摆率为
每微秒 15 兆赫。
使用了四个 RX 通道 和两个输出功率为 12dBm 的
TX 通道。
总体帧时间 应为 10 毫秒，
运行时校准 应每秒激活一次。
这样，每帧的 平均校准时间
会少于 100 微秒。
Ramp Timing Calculator 显示，
空闲时间为 2 微秒，
ADC 启动时间为 5 微秒， 斜坡时间为 63 微秒。
由此得出线性调频脉冲间 空闲时间为 7 微秒，
有源线性调频脉冲 时间为 58 微秒。
将线性调频脉冲时间 与线性调频脉冲数相乘，
得出活动帧时间 为 42 毫秒。
在帧的其余部分， AWR1x 处于空闲状态，
并且大多数 射频和模拟块
也都处于断电状态， 以实现最低功耗。
在这种设置下，AWR1x 在 42% 的时间内处于活动状态，
在 57% 的时间内处于空闲状态。
剩余时间用于校准。
在此基础上， 射频和模拟块的
平均功耗为 1.18 瓦，
平均总功耗为 1.96 瓦。
在后面的幻灯片中， 我们会一次更改一个参数
并与此示例进行比较，
以展示相应参数 对功耗的影响。
ADC 支持所谓的 全速率和半速率模式，
而半速率模式也可以 称为低功耗模式。
通过降低 滤波器级的带宽
以及降低 ADC 时钟速率
来降低功耗。
低功耗模式 将最大中频带宽
限制为 7.5 兆赫。
在我们的基本样本中， 所使用的中频低于该限制，
因此可以选择 半速率模式。
ADC 半速率模式 有助于减少两倍的
功耗。
首先也是最重要的， 这降低了 ADC 时钟速度
并减少了滤波器带宽。
其次，该模式对 线性调频脉冲计时
也有一定的影响， 可帮助减少运行时间。
请注意，括号中显示的是 基本样本的原始设置，
做参考之用。
较小的计时变化 会让使用情况
略有改善。
通过将 ADC 模式 从全速率更改为半速率模式，
射频功耗 降低了 50 毫瓦，
总功耗降低了 60 毫瓦。
AWR1x 产品配备了
复数基带架构， 与实数基带架构相比，
它具有诸多优势。
例如，SNR 高约 3dB， 以及可以使用
图像频带信息
来检测干扰。
由于滤波器数量较多 且 ADC 处于活跃状态，
复数基带的 缺点是功耗较高。
中性基本示例 使用了 256 个复数样本
来保持有效的 ADC 采样时间。
我们将其更改为 使用 512 个实数样本，
将采样率更改为原来的两倍。
计时和最终的 使用情况保持不变。
在更改为实数基带架构后，
平均射频功率 以及总功率
均降低了 160 毫瓦。
现在，我们降低 一个占空比，
占空比是指运行时间 和总帧时间之间的
关系。
这可以通过 延长整个帧周期
或减少运行时间来实现。
减少运行时间 会影响 SNR。
它会略微降低 速度分辨率，
但如果线性调频脉冲 时间减少，则会略微提高
最大不模糊速度。
增加帧时间 会降低检测的
更新速率。
首先，我们来分析 延长帧间空闲时间
会对功耗产生怎样的影响。
将帧间空闲时间 增加 2 毫秒，
即从 5.7 毫秒增加到 7.7 毫秒。
总帧时间会相应地增加。
运行时间减少了 7%，
而帧间空闲时间 增加了 7%。
将帧间空闲时间 增加 2 毫秒后，
平均射频功耗
降低了 190 毫瓦， 总功耗降低了
200 毫瓦。
我们再次将帧间 空闲时间减少至默认值，
并尽可能减少 运行时间。
这可以通过将 ADC 采样率 尽可能提高到每秒 6.25 兆样本
来实现。
为了保持 距离分辨率水平，
必须通过将压摆率 提高至每微秒 21 兆赫
来维持有效
扫描带宽。
将新数据插入
Ramp Timing Calculator 后， 它将应用以下
线性调频脉冲计时。
线性调频脉冲时间 减少了 16 微秒，
现在为 42 微秒， 而线性调频脉冲间空闲时间
减少了 1 微秒。
运行时间减少了 11%， 降幅明显，目前占比为 31%，
帧间空闲相位 则相应地有所增加。
在本例中，总平均功耗
降低了 320 毫瓦， 射频功耗
降低了 290 毫瓦。
SNR 受到影响， 降低量未超出 1.5dB。
另一种优化线性 调频脉冲计时的方法是
在 Ramp Timing Calculator 中 选择降低的
稳定水平。
这样可以减少 ADC 启动时间，
进而减少线性调频脉冲间空闲时间。
我们将稳定水平 从 99% 降低至 90%。
这会将线性调频脉冲间 空闲时间
从 7 微秒 减少到 4.2 微秒，
进而使活动帧时间 从 4.2 毫秒
减少到 4 毫秒。
这样一来，总功耗
降低了 60 毫瓦， 射频功耗
降低了 50 毫瓦。
高度集成的 AWR1x 器件的固件
支持智能省电，
它会在线性调频脉冲间 空闲时间大于 10 微秒时
自动应用。
在此情况下，TX-RX 和本地振荡器缓冲器
将在线性调频脉冲间 空闲相位期间关闭。
在边界用例中， 当选定的空闲时间
被设置为 略低于 10 微秒时，
建议您将其增加到
略高于 10 微秒，
以降低平均功耗。
这种做法的缺点是， 最大不模糊速度
会略有降低。
线性调频脉冲间 空闲时间
从 7 微秒 增加到了 11微秒。
为启用 智能省电方案，
其余参数保持不变。
启用线性调频脉冲间 省电方案后，
还有另外一个相位
需要在使用情况中加以考虑，
即所谓的线性调频 脉冲间空闲相位。
在省电方案执行期间， 总线性调频脉冲间空闲时间
总计约 400 微秒。
帧间空闲时间 和运行时间
都减少了 大约 200 微秒。
此外，帧间空闲时间 受到了负面影响，
节省的功耗很少。
如此处所示，射频功耗 和总平均功耗均减少了
30 毫瓦。
如果基本示例假设 线性调频脉冲间空闲时间
为 9 或 10 微秒， 那么将空闲时间
增加到 11 微秒时，
节省的功耗将明显增多。
如之前的幻灯片 所示，高度集成的
AWR1x 77GHz CMOS 器件系列 整合了各种
优化功耗的选项，
这些选项会对雷达性能 产生有限的影响。
这张表格汇总了 各个选项、
功耗降低量以及 对雷达性能的影响。
在 ADC 半速率模式下， 平均功耗
降低了 60 毫瓦， 而基本示例中降低了 1.96 瓦。
半速率模式只能应用于
中频带宽不超过 7.5 兆赫的情况。
将采样模式 从复数更改为实数
可帮助节省 160 毫瓦功耗。
但是，SNR 降低了约 3dB，
且信号和图像频带监视器
不支持进行干扰检测。
很明显，增加 帧间空闲时间
可降低平均功耗。
在这里，将空闲时间 延长 2 毫秒
会使功耗降低 200 毫瓦。
通过尽量提高采样率， 可以极大限度地缩短
有源线性调频脉冲时间。
在本例中，功率降低量
为 320 毫瓦， SNR 有少许降低，
降低量约为 1.4dB。
另一种减少 运行时间的方法是，
通过将稳定水平 降低到 90%
来减少 ADC 启动时间。
这种方法会使功耗 降低 60 毫瓦，
同时也会对线性度 产生轻微影响。
最后一个功耗 优化选项是，
当线性调频脉冲间空闲时间 增加到 10 微秒以上时，
在线性调频脉冲之间 采用的智能省电方案。
该示例显示有可能 节省 30 毫瓦功耗。
您可以结合使用本视频中 讨论的众多选项
以实现功耗的进一步优化。
如需了解详情， 请访问 ti.com/awr1x。
如果您有 具体的技术问题，
也可以前往相应的 e2e 论坛咨询。
谢谢观看。
[听不清]，再见！
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视频简介
13 mmWave AWR1x 功率优化选项
所属课程：毫米波雷达传感器装置
发布时间：2022.05.25
视频集数：13
本节视频时长：00:17:14
本视频主要讲述了mmWave AWR1x 功率优化选项。
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