اليوم ، تُستخدم الرادارات في المنتجات الاستهلاكية ، ويهتم موظفو System Plus Consulting بتطبيقها. قررت شركة تكنولوجيا وتحليل التكاليف تفكيك وفحص شريحة رادار ، ولكن أي واحدة؟ تم اختيار نظام RF من الجيل الأول من Vayyar كأداة تحليل لعدة أسباب.
أولاً ، تساءل المحللون في System Plus Consulting كيف تمكنت Vayyar من تطوير نظام RF أحادي الشريحة متكامل للغاية على شريحة. كان الخبراء مفتونين أيضًا بحقيقة أن هذا الجهاز يمكنه إنشاء صور رباعية الأبعاد عالية الدقة.
في السابق ، كان سوق الرادار ينمو ببطء شديد ، وكانت المستشعرات نفسها تُستخدم في صناعات ناضجة جدًا (مثل الجيش). الآن تغير الوضع بشكل كبير. تحظى الرادارات (خاصة تلك التي يمكنها تكوين صور) باهتمام أكثر من كارداشيان. تعمل تطبيقات السيارات والمستهلكين على تغذية خيال المهندسين ، مما يؤدي إلى تزايد عدد الأجهزة الجديدة وتطبيقاتها بأرقام مزدوجة.
بينما تظل الرادارات ضرورية للقواعد العسكرية وحاملات الطائرات ، يتم نشرها أيضًا بشكل جماعي في المنازل الذكية والسيارات العائلية وحتى الهواتف الذكية. في تطبيقات السيارات ، يعمل Tier-1 و OEMs الآن على التصوير الرادارات لكل من ADAS واكتشاف النشاط داخل المقصورة.
تراقب شركات الرادار أيضًا وظائف الهواتف الذكية. لذلك ، على سبيل المثال ، كان محور التعاون بين Infineon و Google (الذي تم الإعلان عنه العام الماضي) هو إدخال تقنية التحكم بالإيماءات في Google Pixel 4 - تعتمد هذه الميزة على تطوير رادار Infineon. بينما لم يتضح بعد ما إذا كانت الرادارات ستُستخدم في جميع الهواتف ، فإن نطاق هذه المستشعرات يتوسع بشكل كبير.
طورت Vayyar شريحة RF الخاصة بها كجزء من خط إنتاج Walabot. يسمح نظام مراقبة سقوط Walbot Home لأفراد الأسرة ومقدمي الرعاية بمراقبة الأقارب المسنين الذين قد يعانون من مشاكل الاستقرار.
يمكن للنظام القائم على الرادار التعرف على الأشخاص من خلال الجدران والستائر. من مزايا هذه التقنية أن الشخص الذي تتم مراقبته لا يحتاج إلى حمل أي أجهزة يمكن ارتداؤها.
انبهر الخبراء من شركة System Plus Consulting (جزء من مجموعة Yole Développement) بشريحة Vayyar ، التي تحلل العديد من الإشارات الواردة من أجهزة الإرسال والاستقبال المتكاملة وتعالجها باستخدام معالجات الإشارات الرقمية.
عندما تحدثنا مع ستيفان إليزابيث ، خبير تحليل التكلفة في شركة System Plus Consulting ، أوضح لنا أن Vayyar كان قادرًا على تصميم لوحة صغيرة تضم نظام RF على شريحة ووحدة تحكم دقيقة. يسمح هذا الترتيب لهذا الجهاز بالعمل مع أي معالج خارجي يتم تركيبه بواسطة بائع النظام.
تعتمد رقائق الجيل الأول من Vayyar المعنية على شرائح RF التي تعمل على ترددات من 3 إلى 10 جيجاهرتز. بالنظر إلى قيود نطاق التردد المعمول بها في مختلف البلدان ، طورت Vayyar بالفعل أجهزة تعمل في نطاق 57 إلى 64 جيجا هرتز ، مما يوفر أقصى عرض نطاق وطيف عالي الدقة. يوجد أيضًا في الخط جهاز يعمل في النطاق من 77 إلى 81 جيجاهرتز.
وفقًا لـ System Plus Consulting ، فإن نظام RF يأتي مع "معالج إشارة مضمن به الكثير من SRAM في قالب الإرسال والاستقبال." ينقل نظام التردد اللاسلكي البيانات إلى وحدة التحكم الدقيقة الموجودة على لوحة Walabot. "يقوم المتحكم الدقيق فقط بتحويل البيانات من SRAM إلى دفق بيانات لواجهة USB." هذه الخطوة مهمة لأنها تجعل نظام Vayyar متعدد الاستخدامات ومرنًا ، مما يسمح باستخدامه مع أي معالج أو معالج خارجي يختاره مطورو جهاز معين. لا يهم إذا كان معالج Qualcomm Snapdragon أو معالجًا لبعض التطبيقات الأخرى. أيضًا ، يمكن للرقاقة من Vayyar تنفيذ خوارزميات التصور المعقدة (إذا لزم الأمر).
خارج ولابوت هوم
بالإضافة إلى تنفيذ Walabot Home ، تدخل Vayyar أيضًا سوق السيارات. قبل عامين ، دخلت Vayyar في شراكة مع Valeo ، المزود الرائد من الدرجة الأولى. في الوقت نفسه ، أعلنت Valeo عن خطط لاستخدام مستشعرات Vayyar لمراقبة تنفس الأطفال وتفعيل أجهزة الإنذار في حالة الطوارئ (خاصة إذا تُرك الطفل وحده في السيارة).
في نوفمبر الماضي ، تمكنت Vayyar من جمع 109 ملايين دولار من الاستثمارات في الجولة D من Koch Disruptive Technologies (KDT) ، وهي شركة استثمارية تابعة لشركة Koch Industries الأمريكية متعددة الجنسيات. كان جذب شركة KDT كمستثمر استراتيجي أمرًا مهمًا للغاية حيث كان بإمكان Koch والشركات التابعة لها جلب أجهزة استشعار Vayyar إلى قطاعات السوق المختلفة.
نظام المنزل والابوت
يعد Walabot Home نظامًا ذكيًا يتتبع تحركات الأشخاص ويحدد ما إذا كانوا قد سقطوا وما إذا كانوا بحاجة إلى المساعدة. يستخدم الجهاز الصغير جدًا والنحيف نظام استشعار يعالج موجات الراديو منخفضة الطاقة (على غرار إشارات Wi-Fi) لتحديد موقع الشخص.
نظام RF على شريحة ، النظام الأساسي ، يجمع بين أجهزة الإرسال والاستقبال التي تعمل في نطاق 3 جيجاهرتز إلى 81 جيجاهرتز لإنشاء صور رباعية الأبعاد عالية الدقة من خلال تحليل إشارات متعددة مرسلة ومستلمة (كل ذلك بدون معالج خارجي) ... بفضل تكامل أجهزة الإرسال والاستقبال وسرعة المعالجة العالية لمعالج الإشارة ، فإن نظام Vayyar قادر على وصف سيناريوهات دقيقة لمختلف المواقف.
من خلال نظام Walabot Home الخاص به ، يمكن لـ Vayyar عرض الحجم والموضع والحركة والموقع للأشخاص والأشياء. يسمح ذلك بالتعرف الكامل على البيئة وتصنيفها في الوقت الفعلي دون استخدام الكاميرات. يعني عدم وجود كاميرات لمعالجة الصور أن أحد تهديدات الخصوصية المحتملة مفقود من النظام.
Walabot Home هو نظام إعلام بالسقوط يتتبع الأشخاص المحتاجين إلى الرعاية ويمنع باستمرار المواقف والحوادث الخطرة المحتملة. يمكن لنظام المنزل الذكي هذا تحديد ما إذا كان الشخص قد سقط أثناء التنقل في المنزل وما إذا كان بحاجة إلى المساعدة.
نظام RF على شريحة
يدعم النظام تقنية UWB (النطاق العريض للغاية) ، والتي تتيح لها التعرف على الأشخاص وتحديد موقعهم في الفضاء. ينقل UWB ويستقبل الإشارات باستخدام نبضات طاقة عالية التردد ذات مدة قصيرة للغاية (من بضع عشرات من البيكو ثانية إلى بضع نانو ثانية). من الناحية العملية ، UWB هو بروتوكول لاسلكي يسمح لك بتحقيق عرض نطاق ترددي بترتيب جيجابت في الثانية بقوة هوائي تبلغ أعشار واط (تصنف لجنة الاتصالات الفيدرالية الإشارة على أنها UWB إذا كان عرض النطاق الترددي الخاص بها> 500 ميجاهرتز أو إذا تجاوز عرض النطاق الترددي النسبي 20٪). ميزة هذه التقنية هي أن طول النبضة القصيرة يجعل إشارة UWB أقل عرضة للتداخل بسبب انعكاسات الموجة نفسها.
"يتم استخدام شريحة RF واحدة من Vayyar لإرسال / استقبال إشارات التردد اللاسلكي في نطاق 3.3 إلى 10 جيجاهرتز. يستخدم النظام لوحتين: واحدة لجهاز الإرسال والاستقبال RF (مخطط أصفر في الشكل 1) ، وجمع البيانات من ذاكرة SRAM ونقل البيانات عبر واجهة USB ، والأخرى (مخطط أخضر في الشكل 1) لمعالجة البيانات والاتصال بـ Bluetooth / Wi. -Fi "- هكذا أوضح لنا ستيفان إليزابيث من شركة System Plus Consulting.
الشكل 1: الأشعة السينية لنظام Walabot Home (المصدر: تقرير عن Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoC ، System Plus Consulting ، 2020) .
الشكل 2: مخطط كتلة لنظام Walabot Home (المصدر: تقرير عن Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoC ، System Plus Consulting ، 2020).
الشكل 3: اللوحة الرئيسية لنظام Walabot Home System (المصدر: Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoC Report، System Plus Consulting، 2020) .
يتم توصيل اللوحين الموضحين في الشكل 2 باستخدام Flex PCB لمزيد من المرونة. توفر هذه المرونة المساحة والوزن والتكلفة (مقارنةً بحل قاعدة صلبة مماثلة).
وفقًا لستيفان إليزابيث ، يتم التحكم في تبديد الحرارة بطريقتين: "يتم وضع مادة نقل الحرارة في مكانين: فوق المعالج ومباشرة على غرفة التبريد". كما اقترح أن "المبدد الحراري مصنوع من سبيكة الألومنيوم A380".
A380 هي واحدة من سبائك الألومنيوم الأكثر استخدامًا. A380 لديها سيولة ممتازة ، وضيق ومقاومة التشقق. على وجه الخصوص ، ينتج عن الصب بالقالب لسبائك الألومنيوم A380 أجزاء عالية الجودة وتكلفة منخفضة ومنتجات متينة.
تحتوي شريحة RF على 48 I / O لتوصيل القالب بالكرات الموجودة أسفل الغلاف. من بين 48 مدخلًا ومخرجًا على الشريحة ، يتم استخدام 42 فقط لاتصالات الهوائي. يستخدم نظام الترددات اللاسلكية على شريحة معالج إشارة مدمجًا بكمية كبيرة من ذاكرة SRAM في قالب الإرسال والاستقبال وينقل البيانات إلى وحدة التحكم الدقيقة. يقوم الميكروكونترولر بدوره بتحويل البيانات من SRAM إلى دفق بيانات لواجهة USB. قال ستيفان إليزابيث: "معالج إشارة على متن الطائرة يزيل الحاجة إلى معالج خارجي لتشغيل خوارزميات تصوير معقدة.
يستخدم نظام الترددات اللاسلكية على الرقاقة ركيزة ثنائية الفينيل متعدد الكلور مكونة من 6 طبقات ملحومة بركيزة أخرى مكونة من 10 طبقات (الشكل 4). العبوة مصنوعة باستخدام تقنية FCBGA بدون غطاء. تتكون الدائرة المتكاملة للموجات الدقيقة (MMIC) من مذبذبين تربيعيين ينتجان إشارة وسيطة على شريحة يتم معالجتها بواسطة ADC.
الشكل 4: المقطع العرضي للوحة نظام RF على شريحة (المصدر: تقرير Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoC ، System Plus Consulting ، 2020).
بالإضافة إلى المعالج VYYR2401-A3 RF في المخططات الكتل في الشكل. 2 و 3 ، يمكننا أن نرى المعالج MSM8909 يوفر اتصالًا طارئًا للهاتف المحمول بين الجهاز وواجهة الترميز / الصوت باستخدام مكبر صوت Qualcomm وجهاز التحكم في الميكروفون. Qualcomm 210 MSM8909 هو نظام مبتدئ على شريحة مصمم للأجهزة اللوحية والهواتف الذكية التي تعمل بنظام Android. المعالج مزود بأربعة أنوية ARM Cortex-A7 بتردد 1.1 جيجاهرتز.
تم تجهيز النظام على شريحة بوحدات Bluetooth 4.1 + BLE و 802.11n (2.4 جيجا هرتز) WiFi ومودم 4G-LTE من الفئة 4 (LTE FDD و LTE TDD و WCDMA (DC-HSDPA و HSUPA) و CDMA1x و EV-DO Rev. B و TD-SCDMA و GSM / EDGE) ويمكن أن تعمل بسرعة قصوى تبلغ 150 ميجابت في الثانية.
ترسل وحدة التحكم Cypress CYUSB2014 البيانات التي تتم معالجتها بواسطة النظام عبر واجهة USB. CYUSB2014 عبارة عن وحدة تحكم طرفية SuperSpeed توفر المرونة والتكامل بين الوظائف المختلفة. تحتوي وحدة التحكم هذه على واجهة GPIF II المتوازية القابلة للبرمجة القابلة للتكوين بالكامل والتي يمكن توصيلها بأي معالج (ASIC أو FPGA). GPIF II هو نسخة محسنة من GPIF من FX2LP ، جهاز USB 2 الرائد من Cypress.
هوائي
تتكون لوحة التحكم في إشارة الرادار من 21 هوائيًا توفر دقة عالية. قال ستيفن إليزابيث: "يفترض حجم هوائي واحد أن هناك لوحة RF كبيرة في النظام للتعامل مع 21 هوائيًا". نظرًا لأن النظام يعمل على ترددات من 3 إلى 10 جيجاهرتز ، فإن حجم الهوائي كبير (λ / 4 = 15 مم تقريبًا). وأضاف أيضًا أن "عدد الهوائيات المتصلة يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالدقة. ومع ذلك ، نظرًا لأن هذا الجهاز يعمل بترددات منخفضة ، فإن حجم الهوائيات كبير جدًا ".
أضاف ستيفن إليزابيث: "يبلغ تردد تشغيل هذا النظام حوالي 9.6 جيجاهرتز ويعتمد على معلمات هوائي ربطة الانحناءة".
الشكل 5: لوحة RF مع 21 هوائيًا (المصدر: Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging Chip Report، System Plus Consulting، 2020).
يستخدم تصميم Bow-Tie على نطاق واسع في تطبيقات التصوير والرادارات ونقاط وصول Wi-Fi والهوائيات النبضية نظرًا لخصائصه المتمثلة في الانحدار المنخفض والإنتاجية العالية والخسارة المنخفضة وكفاءة الإشعاع العالية (الشكل 6).
الشكل 6: هندسة هوائي القوس (المصدر: تقرير عن Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoC ، System Plus Consulting ، 2020).
تصميم هوائي ربطة العنق هو تقريب للأسلاك (متغيرات من النوع المستوي) لطوبولوجيا ثنائية القطب ثنائية القطب. تصميم الهوائي مثالي من حيث الحجم والتكلفة ، والهندسة البسيطة والموثوقية. يوفر هوائي القوس تحكمًا جيدًا في مقاومة الإدخال ويسهل صنعه.
التكلفة والتحليل
أجرت شركة System Plus Consulting تقديرًا للتكلفة للنظام بأكمله ، وأبرزت أنه تم إنفاق 10٪ فقط من إجمالي تكلفة النظام على شريحة التردد اللاسلكي (الشكل 7).
الشكل 7: تحليل تكلفة نظام Walabot Home (المصدر: Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoC Report، System Plus Consulting، 2020).
"نظرًا لأن النظام كبير ، فإن ما يقرب من 30٪ من التكلفة مخصصة لثنائي الفينيل متعدد الكلور (لوحة RF ، هوائي Wi-Fi / BT ، وما إلى ذلك) والوصلات. تشكل الذاكرة (RAM ، Flash) والمعالج (Qualcomm Snapdragon 210) حوالي 20٪ من التكلفة. تذهب 30٪ من التكلفة إلى المكونات المنفصلة - أجهزة الاستشعار ، و PMICs ، وواجهات الاتصال. وقال ستيفان إليزابيث "10٪ أخرى تذهب إلى العرض".
الشكل 8: إصدارات شرائح VYYR الأخرى (المصدر: Vayyar Report VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoC ، System Plus Consulting ، 202 0).
طورت Vayyar أيضًا إصدارات أخرى من الرقائق الموجودة بالفعل في السوق. تتراوح ترددات تشغيل هذه الطرازات من 60 إلى 80 جيجاهرتز. يعمل VYYR7201-A0 عند 57-64 جيجاهرتز ، بينما يعمل VYYR7202-A1 على 77-81 جيجاهرتز. يتم تقديم الأول في نظام Vayyar V60G-Home وهو مناسب لتطبيقات التعرف على الإيماءات بالإضافة إلى اكتشاف الأشخاص في الغرف والأطفال الذين تركوا في السيارات. لديها 46 هوائيًا مستقطبًا خطيًا ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يحتوي VYYR7202-A1 على 40 هوائيًا مستقطبًا مدمجًا ، وتستخدم هذه الشريحة في Vayyar V80G. وهي مناسبة للاستخدام داخل وخارج المركبات ولاكتشاف الدخلاء المحتملين.
- أول نظام تحكم تسلسلي روسي لمحرك مزدوج الوقود مع فصل وظيفي لوحدات التحكم
- في السيارة الحديثة ، يوجد عدد من سطور التعليمات البرمجية أكثر من ...
- - Automotive, Aerospace, (50+)
- McKinsey: automotive
