imec低功耗锁相??路 满足140GHz短距毫米波雷达应用

於2023年国际固态电路会议（ISSCC）上，比利时微电子研究中心（imec）展示一款采用数位校正与充电帮浦技术的创新锁相??路（PLL），能以低功耗产生高品质的调频连续波（FMCW）讯号，满足毫米波雷达应用。该电路是未来短距雷达应用的重要构件，包含车内与车外感测器，以及协作机器人感测器等。

图一 : imec低功耗锁相??路 满足140GHz短距毫米波雷达应用

在汽车、医疗与工业等各式应用，采用毫米波技术的FMCW雷达越来越受欢迎。这些雷达能传输频率随着时间呈现线性增加的正弦波，这种扫频讯号称为线性调频讯号或啁啾（chirp）。雷达讯号在接触目标物後会反射，由接收器捕捉的回波讯号会与原本的线性调频讯号混合，随後就能测量目标物的距离与速度。雷达讯号的品质主要取决於锁相??路的性能，这些电路负责生成线性调频讯号。

imec开发的创新锁相??路能发出高品质的高度线性调频讯号，工作频段集中在16GHz，讯号频宽为1.5GHz。调频讯号的周期缩短至12μs，测量误差也降至41kHzrms，性能表现亮眼。该??路能在1μs以内快速启动，最短重置时间仅需1μs。调频讯号生成器采用短工作周期的运作模式，也就是在单一脉冲合成多个啁啾，藉此减省大量功耗。举例来说，该??路在占空比为50%时的功耗为9.2mW，占空比为1%时功耗则降至1.48mW。就算在电源关闭的情况下，初始啁啾的测量误差也能控制在41kHz以下。透过导入充电帮浦，采用28nm CMOS制程，以及扩充一颗具备相位偏移补偿功能的时间数位转换器，该??路就能快速自行校正，实现极短的工作周期。
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