探索XENSIV™ 60 GHz雷达参考板REF_BGT60LTR11AIP_M0：从原理到实践

在当今科技飞速发展的时代，雷达技术的应用越来越广泛，从智能家居到工业自动化，雷达传感器正以其独特的优势发挥着重要作用。今天，我们就来深入探讨一下英飞凌的XENSIV™ 60 GHz雷达参考板REF_BGT60LTR11AIP_M0，了解它的特点、硬件组成、参数配置以及如何运行相关算法。

文件下载：Infineon Technologies REF_BGT60LTR11AIP_M0评估板.pdf

一、概述与关键特性

1.1 核心MMIC简介

BGT60LTR11AIP MMIC是这款参考板的核心，它是一款高度集成的微波运动传感器，内置天线（AIP）、运动和运动方向探测器。其尺寸小巧，仅为6.7 mm x 3.3 mm x 0.56 mm，为用户省去了天线设计的复杂流程。该MMIC支持多种工作模式，包括自主模式和SPI模式，通过QS1引脚即可轻松选择。

1.2 参考板的关键特性

REF_BGT60LTR11AIP_M0参考板专为快速原型设计、系统集成以及产品特性评估而优化。其具有以下显著特点：

• 小巧的外形：尺寸为31 mm x 28 mm，便于集成到各种设备中。
• 智能节能：可集成到笔记本电脑、平板电脑、电视等设备中，根据运动检测实现设备的唤醒、睡眠或自动锁定功能，有效节省电力。
• 灵活的工作模式：既可以独立运行（自主模式），也可以通过SPI模式与外部Cortex® - M0微控制器连接，进行进一步的信号处理。

二、系统规格

参考板的系统规格涵盖了多个方面，以下是一些关键参数：	参数	单位	最小值	典型值	最大值	备注
最大检测范围	m		10	14	高灵敏度下人体目标的典型运动检测范围
电源电压	V		5.0
电流消耗	mA		13		5V供电，PRT = 500us，脉冲宽度 = 5us（LED关闭）
天线类型			1x1		天线封装（AIP）
水平 -3 dB波束宽度	度		80		频率 = 61.25 GHz时
仰角 -3 dB波束宽度	度		80		频率 = 61.25 GHz时

三、硬件描述

3.1 整体架构

参考板是一块尺寸为26 x 28 mm的PCB，顶部安装有BGT60LTR11AIP雷达传感器。它可以通过USB端口或3.3V引脚供电，使用两个On semi LDO为板上组件提供稳定的电源。板上还配备了Arm® Cortex® M0微控制器XMC1302，用于对MMIC进行设置和信号处理。

3.2 BGT60LTR11AIP MMIC

MMIC内部集成了一个发射天线和一个接收天线，以及压控振荡器（VCO）和锁相环（PLL），用于高频信号生成。发射部分的中功率放大器（MPA）输出功率可通过SPI配置，接收部分采用低噪声正交接收器，具有出色的灵敏度。

3.3 微控制器单元 - XMC1302

XMC1302是一款32位工业微控制器，专为满足工业应用的需求而设计。它拥有先进的外设集，可根据用户需求进行灵活配置，为用户提供了强大的信号处理和算法实现能力。

3.4 其他硬件组件

• 传感器电源：采用低噪声电源和适当的去耦电路，确保雷达传感器的稳定运行。
• 晶体：使用38.4 MHz晶体振荡器，为MMIC提供稳定的参考时钟。
• 外部电容器：用于实现低功耗占空比操作，可根据不同的脉冲宽度进行配置。
• 连接器：包括Cortex Debug连接器和其他信号连接器，方便调试和信号访问。
• LED：两个LED用于显示MCU的输出结果。
• 电平转换器：将MMIC的1.5V输出信号转换为3.3V，以与MCU接口。

四、雷达MMIC设置配置

在SPI模式下，用户可以通过写入MMIC寄存器来配置雷达传感器的参数，具体如下：

4.1 操作模式

通过QS1引脚可以选择不同的操作模式，如自主连续波（CW）模式、自主脉冲模式和SPI模式等。参考板默认配置为SPI模式。

4.2 探测器阈值

内部探测器阈值决定了触发检测事件所需的最小信号强度，阈值越低，灵敏度和检测范围越高。

4.3 探测器保持时间

内部探测器保持时间是指目标检测后，探测器输出保持激活的时间。

4.4 工作频率

用户可以设置设备的工作频率，范围为61 GHz至61.5 GHz。

4.5 脉冲重复时间

脉冲重复时间（PRT）是脉冲模式下的占空比重复率，用户还可以启用自适应脉冲重复时间（APRT）。

五、运行雷达算法

5.1 英飞凌开发者中心

在使用参考板和运行算法之前，需要下载并安装英飞凌开发者中心（IDC），它是获取英飞凌开发工具、嵌入式软件和服务的一站式平台。

5.2 XMC™ Flasher

参考板的固件已经预加载在XMC™微控制器的闪存中，用户可以使用XMC™ Flasher工具重新编程固件应用。具体步骤包括连接雷达板和调试器、选择二进制文件并进行编程。

5.3 图形用户界面（GUI）

µC/Probe™ XMC™是一款免费的数据监控和可视化工具，用户可以通过它在XMC™目标微控制器上修改和跟踪实时数据。通过GUI，用户可以直观地查看雷达检测结果，并调整算法参数。

六、固件描述

6.1 DAVE™ IDE

DAVE™是一款基于Eclipse的免费集成开发环境，使用GNU C编译器，为XMC™微控制器应用提供了丰富的代码库。

6.2 固件项目概述

雷达固件以DAVE™4项目的形式发布，源文件基于DAVE™ APPs生成，方便用户快速重用和定制。

6.3 内存占用

通过分析构建结果，我们可以了解固件各模块的内存需求，包括代码、数据和静态变量等。

6.4 固件定制和配置

用户可以通过修改配置文件中的定义语句，定制雷达应用的驱动程序和算法参数，如帧间隔时间、采样频率、检测阈值等。

七、仿真与测量结果

7.1 仿真结果

通过对参考板的辐射特性进行仿真，我们可以得到发射和接收天线在H平面和E平面的辐射方向图，为天线设计和优化提供参考。

7.2 测量结果

在实际测量中，我们使用FFT Peak算法和Advanced Motion Sensing算法，测量了不同角度下人体目标的最大检测范围。结果显示，这两种算法在不同场景下都能实现有效的运动检测。

英飞凌的XENSIV™ 60 GHz雷达参考板REF_BGT60LTR11AIP_M0为工程师提供了一个强大而灵活的平台，无论是快速原型设计还是产品开发，都能满足不同的需求。通过深入了解其硬件组成、参数配置和算法运行，我们可以更好地发挥这款参考板的优势，为未来的雷达应用带来更多的可能性。你在使用类似雷达参考板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。