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5米外可检测心跳!imec开发出电池驱动低功耗60GHz雷达芯片

2020-08-07 13:37:41 来源:EETOP编译自imec
近日,比利时鲁汶 —在“ IEEE RFIC 2020(无线集成电路国际会议)”虚拟会议上,领先的研究与创新中心imec展示了集成在标准28nm CMOS中的60GHz毫米波运动检测雷达。超灵敏雷达可实现2厘米的距离分辨率,针对生命体征监测和手势识别进行了优化,具有5米处心跳检测以及对行人位置和速度的精确跟踪的能力。紧凑型雷达芯片仅消耗62mW,使该传感器可集成到电池供电的小型设备中。 

具有低功耗60GHz雷达芯片的参考模块(中心)(来源:imec)

 

使用60GHz雷达芯片的实验结果。离受试者5m处的心率监测器(左),用于检测行人的位置和步行速度

Imec的新型雷达设计可产生快速调制波,仅在51.2微秒内频率就提高了12%。高调制带宽(7.2GHz)决定了该传感器的超精细分辨率,使其适用于手指动作、手部滑动和手势的3D感应。实验证明,该传感器具有多目标检测、5米范围内的心跳检测以及精确跟踪行人位置和速度的能力。该雷达工作在60GHz左右的频段,这是一个免许可的ISM频段,可用于工业和医疗用途的新型物联网应用。 

该系统的功耗仅为62mW,与该频率范围内的最先进雷达相比,大大降低了功耗。快速启动时间(1µs)支持积极的占空比循环,以进一步降低功耗。4.15mm²收发器芯片采用28nm批量CMOS技术集成,确保了大批量生产的低成本解决方案。单通道雷达的参考模块设计,包括天线和实现良好的溢出性能。 

"60 GHz雷达系统结构极为紧凑,能效高,可集成在智能健康设备中,如智能手机、健康监测系统或可穿戴设备",imec公司雷达项目经理Barendvan Liempd说。"雷达使这些设备能够感知周围环境,这将塑造我们控制和使用这些设备的方式。例如,床头柜上集成雷达的手机可以通过非接触式跟踪呼吸频率和心率变化来监测睡眠质量。雷达同样适用于其他身体活动的分类,这将在个性化健康、婴儿监测、运动、老人护理、病人监测、护士效率或工人安全等方面开启一系列新的智能应用"。

"我们的原型显示,雷达技术正在为下一步做好准备:在电池供电设备中的使用。现在,我们正在寻找想要利用这些想法通过实现新的雷达解决方案进入市场的公司",imec物联网总监KathleenPhilips说。

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