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DIGITAL
RADAR EMBEDDED
ne è disponibile per i principali
fornitori ed è compatibile con le
disposizioni di riduzione delle
sostanze pericolose contenute
nella Direttiva europea RoHS.
Radar open loop
Il microcontrollore MPC577xK e
il radar transceiver chipset pac-
chettizzato MR2001 77 GHz sono
stati progettati per supportare
un sistema radar open loop. In
sistemi di questo tipo, non è ne-
cessaria la presenza di un anel-
lo ad aggancio di fase (PLL) per
generare segnali di chirp lineari
(modulazione FMCW), il che contribuisce ad abbattere i con-
sumi energetici. Generalmente il concetto di open loop viene
utilizzato congiuntamente a una modulazione FMCW rapida
dei segnali di chirp in un tempo compreso tra 10 e 100
μ
s.
Sistemi veloci di modulazione dei segnali di chirp abbrevia-
no il ciclo di lavoro e migliorano il rapporto segnale-rumore
(SNR) di un sistema radar poiché un’immagine radar completa
viene intercettata più rapidamente. Lo svantaggio potenziale
legato a elevate frequenze in banda base sta nel fatto che si-
ano necessari una maggiore larghezza di banda analogica e
maggiori frequenze di campionamento dell’ADC. Il microcon-
trollore MPC577xK risolve questo problema potenziale perché
integra fino a 8
ΣΛ
-ADC con una larghezza di banda di 5 Mhz
e un clock di campionamento interno da 320 Mhz. In un siste-
ma radar open loop il microcontrollore è il chirp master e un
convertitore analogico-digitale fornisce la tensione di sintonia
al VCO. Sulla base di questo valore di tensione, il VCO genera
un segnale ad alta frequenza (LO) che a sua volta comanda
trasmettitori e ricevitori. Durante il normale funzionamento,
vengono trasmessi segnali di chirp lineari e ricevuti segnali
riflessi. I ricevitori e il trasmettitore sono disposti in un siste-
ma omodina, per cui i segnali ricevuti vengono convertiti di-
rettamente nella banda base. Successivamente questi segnali
di banda base sono filtrati e amplificati (nei chip di ricezione
sono implementati filtri e amplificatori a guadagno variabile)
e inviati in modo differenziato al
ΣΛ
-ADC del microcontrollo-
re MPC577xK. La conversione in forma digitale dei segnali di
banda base, l’applicazione del metodo della formazione del fa-
scio digitale e l’uso di FTT e di algoritmi di tracking permettono
di rilevare oggetti in base a distanza, velocità e angolazione.
Le applicazioni radar
Il microcontrollore MPC577xK è adatto alle applicazioni radar
che potrebbero richiedere fino a un massimo di 8 antenne cia-
scuna, con l’acquisizione simultanea di un massimo di 2048
possibili campioni che vengono successivamente convertiti
da un
ΣΛ
-ADC 12 bit a una velocità di campionamento che
può raggiungere i 10 milioni di campioni al secondo per se-
gnale di chirp.
Questo risultato può essere ottenuto tramite la nuova architet-
tura ADC a 8 canali di Freescale unitamente al filtro decimato-
re flessibile/programmabile e a filtraggio anti alias incorpora-
to. Il prodotto è stato anche progettato con un ottimo grado di
immunità al rumore di substrato ed è completamente isolato
dalle altre periferiche del microcontrollore pur conformandosi
agli obiettivi di un consumo energetico ridotto per le applica-
zioni a basso consumo.
Dopo aver acquisito un ciclo di misurazione che potrebbe
consistere di 256 segnali di chirp, questi dati vengono pre-
elaborati utilizzando un blocco di acquisizione dati on-chip e
raggruppati in base alle antenne. Successivamente i campioni
vengono trasmessi alla SRAM del sistema utilizzando l’acces-
so diretto alla memoria (DMA). Il modulo di acquisizione dati
riceve i campioni dal SDADC e li estrae nella finestra di acqui-
sizione.
Dopo l’acquisizione di tutti i dati relativi a un segnale di chirp, i
dati vengono trasferiti alla SRAM locale dello SPT tramite il mo-
tore DMA programmabile e trasformati in base alla frequenza
attraverso il nuovo motore FTT embedded. Il modulo FTT acce-
lerato a livello hardware è in grado di eseguire FTT comples-
se e reali di lunghezza configurabile nonché un’operazione di
windowing che può essere calcolata con i dati.
Il modulo FTT è in grado di eseguire FTT a numeri interi 16-24
bit fino a 4000 punti e dati reali 2x per complesso. A fini di ulte-
riore elaborazione, i dati possono essere trasferiti nella SRAM
del sistema o direttamente alle memorie locali TCM (tightly
coupled memories) della CPU, dove possono essere elaborati
dai core e200z7 che utilizzano SPE2 (una unità di esecuzione
Fig. 4 - Applicazioni radar
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- ELETTRONICA OGGI 448 - SETTEMBRE 2015