特斯拉车内的毫米波雷达内部结构拆解分析

特斯拉从未放弃过毫米波雷达，不仅未放弃过，特斯拉还特别在车内加了一个毫米波雷达。  

 

上表为特斯拉2022年初说明书的射频FCC表，表中的In Cabin Radar就是今天的主角。它在2020年初启动项目立项，2020年7月第一次向美国FCC申请频带使用核准，2021年5月再次申请，几经波折最终在2022年8月30日定型，预计在2023年的特斯拉全系车型上加载。

毫米波雷达外观

 

毫米波雷达标签

 

起初推测这个毫米波雷达是做DMS的，后来看到特斯拉向FCC的申请文件才知道不是。在第一次的申请文件里，特斯拉是这么描述这个毫米波雷达用途的，Tesla indicates that its device would be focused on thevehicle interior for applications such as child presence detection and seatbeltreminders； however, Tesla statesthat the device may be able to scan up to 2 meters (approximately 6 feet)outside of the vehicle, to provide vehicle security benefits such as detectinga broken window or a vehicle intrusion. 第一个用途是检测有没有婴儿或小孩遗忘在车内，第二个用途是安全带提醒，第三个用途是检测有人砸窗偷车内财物，还有潜在的用途，特斯拉没有明说，包括DMS辅助和手势识别。

因为要使用60-64GHz频带，且功率高于手机，因此需要FCC核准。实际同时期也有一批厂家也在申请60GHz频带的使用核准。这些厂家的目标用途与特斯拉是基本差不多的。这些厂家包括Vayyar Imaging、法雷奥北美、英飞凌北美、IEE感知和Brose北美，这5家都是57-64GHz频带，比特斯拉的60-64GHz更宽，频带越宽，毫米波雷达的目标分离精度就越高，常用的智能驾驶用毫米波雷达带宽是500MHz，也就是0.5GHz，目标分离度是150厘米，也就是说1.5米内的两个目标，毫米波雷达会认为是一个。4GHz带宽的目标分离度大约是20厘米，7GHz带宽大约是10厘米。当然了，带宽越宽成本越高，特斯拉还是最在乎成本。

 

毫米波雷达分高频低频两块PCB板，上图是低频板。

 

DC/DC转换芯片是德州仪器的LM63625，只要1.4美元一个。

 

电源管理芯片是德州仪器的LP87524J-Q1，价格约为2.3美元。

 

关键的高频板如上图，浅色的是特殊的线路板，能够保证在70GHz不会有太大衰减，此种线路板的材料被罗杰斯和松下垄断。最常见的就是罗杰斯RO3003，这是非常昂贵的材料，为减少昂贵材料的使用，德州仪器开发了背部空腔E成型天线元素，这样高频部分PCB面积减少了大约30%，减少大约1美元成本。

A cavity-backed E-shape patch antenna element radiates mmW into thefree space.

图片来源：Texas Instruments

 

关键的芯片只有一个，就是德州仪器的AWR6843。价格大概是21美元，带天线的话是24美元。

AWR6843内部框架图

 

上图中，MCU和DSP都集成在内，此外如AWR6843AOP，AOP代表Antenna On Package，天线也在封装内。

 

AWR6843简介如上。一个典型的3发4收单片毫米波雷达芯片，是目前最好用的毫米波雷达芯片，最适合特斯拉这种初入门的，基本不需要射频经验，德州仪器把毫米波雷达的门槛降到了最低，成本也是最低，这种毫米波雷达估计成本在300元人民币左右。其水平FOV是120度，垂直FOV是60度。

这是模拟汽车后座呼吸儿童的娃娃的测试结果

图片来源：TexasInstruments

该测试检测并定位了四名乘员：驾驶员、乘客、一名成年人和一名儿童

图片来源：Texas Instruments

在车辆附近检测到入侵者

图片来源：Texas Instruments

感觉这些功能意义不大，尤其对中国人，中国人是不会把包放在车内的，并且中国多是深色贴膜，从外几乎看不到车内的包，砸窗偷包估计是美国加州高发案件。其他诸如小孩遗忘在车内非常罕见。不过特斯拉总喜欢标新立异嘛。  

编辑：黄飞