毫米波雷达模块

之前玩多普勒雷达时,发现毫米波雷达在某些方面更具优势,那会儿挺贵的,现在随着智驾平权,毫米波雷达的价格也逐渐亲民了,带动相关产业的发展,其它应用场景的价格也大幅下降。前些天就在海鲜市场淘了几个毫米波雷达模块。

先上图:


这些模块应该来自同一公司,具体名字就不说了,没给广告费😀

看样子主要用于智能家居、人体检测等场景,比如智能马桶、手势识别、自动感应门、安防监控、车位检测、照明控制等,都是24GHz频段的。

模块非常小巧,适合嵌入各种设备中。单发单收,可以测距离和速度,但测不了方位角。

毫米波芯片为S3KM111L,S3KM111L是矽典微单发单收智能毫米波传感器SoC,专为AIoT应用场景定制开发,小尺寸、低功耗、易用亲民的特点,赋能多样的智能传感器设计。芯片采用CMOS全集成架构,搭建完整的毫米波传感器系统功能模块,提供灵活的波形、功率和增益配置,内置电源管理和算法硬件加速,简单易用助力开发者快速实现毫米波传感器方案。

S3KM111L芯片简介

S3KM111L是由矽典微(ICLegend)推出的K波段智能毫米波传感器SoC,专为AIoT(人工智能物联网)应用场景定制开发。该芯片具有小尺寸、低功耗和易用性强的特点,为智能传感器设计提供了极大的便利,适合多样化的应用需求。

1. 主要特性

  • 1T1R架构:内置1个发射通道(TX)和1个接收通道(RX),满足基础测距与测速度需求。
  • 全集成CMOS架构:集成PLL、TX、RX和ADC模块,简化设计,提升系统集成度。
  • 硬件加速:内嵌DSP硬件加速单元,最小化片外信号处理压力。
  • 灵活配置:提供波形、功率和增益等多种参数灵活配置选项。
  • 低功耗设计:内置电源管理模块,仅需3.3V单电源供电。
  • 丰富接口:支持I2C、SPI、UART等多种外设接口,方便系统集成。

2. 主要参数

参数数值
通道数1发射,1接收
带宽1 GHz
TX最大发射功率12 dBm
RX噪声系数(含ADC)10.5 dB
PLL相位噪声(1MHz偏移)-97 dBc
封装QFN 4mm x 4mm

S3KM111L适用于智能家居、安防监控、健康检测、手势识别等多种场景,是各类毫米波智能感知系统的理想基础部件。


FMCW毫米波雷达测距测速原理

S3KM111L芯片通常用于FMCW毫米波雷达方案。FMCW(Frequency-Modulated Continuous Wave,调频连续波)是一种主流的毫米波雷达信号调制方式,广泛应用于测距、测速和目标检测。

1. FMCW基本原理

FMCW雷达通过发射频率随时间线性变化(即“调频”)的连续波信号,并接收目标反射回来的回波信号。通过比较发射信号与接收信号的频率差(称为“中频”或“拍频”),可以精准测量目标距离与速度。

具体步骤如下:
  • 发射端发出频率随时间线性变化的连续波信号(通常为锯齿波或三角波)。
  • 目标物体反射部分能量,回波信号被接收端捕获。
  • 由于信号传播有延迟(距离越远,延迟越大),接收信号相对于当前发射信号有一定频率偏移。
  • 发射信号与接收信号进行混频,得到拍频信号(中频信号),其频率与目标距离成正比。

2. 距离测量(测距)

拍频(中频)信号的频率与目标距离成正比,公式如下:

f I F = 2 B R c T f_{IF} = \frac{2BR}{cT} fIF=cT2BR

其中:

  • f I F f_{IF} fIF:中频信号频率(拍频)
  • B B B:调频带宽(如S3KM111L为1 GHz)
  • R R R:目标距离
  • c c c:光速
  • T T T:调频周期

通过检测中频信号的频率即可反推出目标距离。

3. 速度测量(测速)

如果目标在运动,会产生多普勒频移。FMCW雷达通过对上升沿和下降沿的拍频分别测量,可以分离多普勒分量和距离分量,实现同时测距和测速。

  • 多普勒频移与目标径向速度成正比。
  • 通过分析拍频随时间的变化或正反扫频的频率差,提取速度信息。

4. 优势

  • 高精度:带宽越大,距离分辨率越高。S3KM111L的1 GHz带宽可实现极高精度测距。
  • 抗干扰能力强:连续波信号不易受外界噪声影响。
  • 集成度高:FMCW方案可在单芯片实现发射、接收和信号处理,简化系统设计。

应用场景举例

依托S3KM111L芯片的高集成度和FMCW技术,开发者可以快速推出以下智能传感应用:

  • 智能家居中的存在检测与安全防护
  • 智能门锁、自动门的人体感应
  • 智能健康监测(如呼吸/心跳微动检测)
  • 智能马桶、智能灯光的手势交互
  • 无人零售、安防监控等场景下的目标测距与跟踪

这几个模块上除了毫米波芯片,还有mcu,丝印BP0K111,没找到具体型号,有知道的朋友留言指点下,感谢!

有点儿玩不动了,感兴趣的朋友付邮送模块了。

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演示了为无线无人机电池充电设计的感应电力传输(IPT)系统 Dynamic Wireless Charging for (UAV) using Inductive Coupling 模拟了为无人机(UAV)量身定制的无线电力传输(WPT)系统。该模型演示了直流电到高频交流电的转换,通过磁共振在气隙中无线传输能量,以及整流回直流电用于电池充电。 系统拓扑包括: 输入级:使用IGBT/二极管开关连接到全桥逆变器的直流电压源(12V)。 开关控制:脉冲发生器以85 kHz(周期:1/85000秒)的开关频率运行,这是SAE J2954无线充电标准的标准频率。 耦合级:使用互感和线性变压器块来模拟具有特定耦合系数的发射(Tx)和接收(Rx)线圈。 补偿:包括串联RLC分支,用于模拟谐振补偿网络(将线圈调谐到谐振频率)。 输出级:桥式整流器(基于二极管),用于将高频交流电转换回直流电,以供负载使用。 仪器:使用示波器块进行全面的电压和电流测量,用于分析输入/输出波形和效率。 模拟详细信息: 求解器:离散Tustin/向后Euler(通过powergui)。 采样时间:50e-6秒。 4.主要特点 高频逆变:模拟85 kHz下IGBT的开关瞬态。 磁耦合:模拟无人机着陆垫和机载接收器之间的松耦合行为。 Power GUI集成:用于专用电力系统离散仿真的设置。 波形分析:预配置的范围,用于查看逆变器输出电压、初级/次级电流和整流直流电压。 5.安装与使用 确保您已安装MATLAB和Simulink。 所需工具箱:必须安装Simscape Electrical(以前称为SimPowerSystems)工具箱才能运行sps_lib块。 打开文件并运行模拟。
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