BGT24MTR11使用手册

Infineon BGT24MTR11 24 GHZ雷达用户向导目录1引言 (2)2 概述 (2)3 VCO 压控振荡器 (2)3.1调谐电压输入 (3)3.2预分频器 (4)3.2.1 16分频器 (4)3.2.2 65536分频器 (4)4 发射机 (5)4.1 TX 端 (5)4.1.1 输出功率的使能与禁用 (6)4.1.1.1 通过SPI总线使能/禁用 (7)4.1.1.2 通过TXOFF引脚使能/禁用 (7)4.2 本振LO (7)5 接收机 (8)5.1低噪声放大器ANA (8)5.2 混频器 (9)6 传感器 (9)6.1 功率传感器 (10)6.2 温度传感器 (10)图目录图一 BGT24MTR11结构图图二 VCO频率与调谐电压VFINE=VCOARSE及温度的关系图图三三维图：输出频率与VCOARSE及VFINE的关系图图四二维图：输出电压与VCOARSE及VFINE的关系图图五 Div16的输出终端图图六不同温度下TX输出的功率与频率的关系图图七功率传感器的转换特性图图八温度传感器的转换特性图表格目录表一输出功率简表表二模拟多路复用器真值表1引言本文关于如何使用BGT24MTR11提供了一些数据手册中未作说明的补充信息。

BGT24MTR11是英飞凌公司24 GHZ雷达收发产品BGT24系列的主导产品，在此操作说明书中作为所有的BGT24产品的一个例子。

在此提及的BGT24MTR11的基本组成与BGT24MTR12、BGT24MR2的基本组成一样。

此操作说明书中的附加信息同样适用于其他产品。

2 概述下图显示了BGT24MTR11的内部结构图。

此操作说明书包括结构图的一下分节：●压控振荡器和前置分频器●发射机链，包括TX和LO输出端●接收器链，包括低噪声放大器和混频器●片上传感器3 VCO 压控振荡器BGT24MTR11的信号发生器由一个自由运行的振荡器组成，该振荡器带有两路单独的调谐电压输入端，输入端后跟一个缓冲放大器，以减少频率牵引效应。

第一个预分频器将发射频率进行16分频（即频率缩减为原来的1/16），第二个预分频器在第一个预分频器的输出频率基础上在此进行65536分频。

3.1调谐电压输入BGT24MTR11有两个用于调节压控振荡器频率的输入端子，即FINE(第4个引脚)和COARSE(第5个引脚)。

这两个输入端子均可用来调节频率输出，且彼此独立。

正如引脚名的含义，COARSE与FINE 相比，它的调谐坡度更为陡峭。

若只需一个电压调节压控振荡器，可将这两个引脚同时连在同一电压源来实现。

产生的调谐灵敏度将是各个引脚灵敏度之和。

这两个引脚都通过一个上拉电阻连接到Vcc。

也就是说，一旦这两个引脚中任意一个被置为开路，它的内部电平将为Vcc.因此两个引脚均被置为开路时，在室温下振荡器将在26 GHZ左右。

注：这两个引脚电压要求不低于0.5 V.引脚电平低于0.5V时振荡器将不工作。

当启动控制回路且回路的控制输出电压一开始低于0.5V 时，这可能导致故障。

这种情况下，在调谐输入端需要加上额外的直流电压。

在设备指定温度范围及与生产相关的小程度变化内，调谐电压在0.5V-3.3V之间，覆盖整个24 GHZ ISM频段是可以实现的。

图二显示了压控振荡器的温度特性。

该测试在COARSE及FINE两个引脚连接在一起的条件下进行。

以下两幅图表征了振荡器频率输出如何随VCOARSE和VFINE两个电压的变化而变化。

3.2预分频器BGT24MTR11有两个级联的内置预分频器。

第一个预分频器将振荡器的频率进行16分频（即乘以分频因子1/16），后送往第二个预分频器，第二个预分频器对前一个预分频器的输出进行65536分频，即分频因子为1/1,048,576.3.2.1 16分频器第一个预分频器将压控振荡器的振荡频率乘以分频因子1/16，因此在给定24 GHZ的振荡频率时该预分频器的输出频率为1.5 GHZ.这是一个易于送入射频锁相环的频率。

输出频率差异送入针脚 31 和 1.差分端口阻抗是 100Ω。

注：为使预分频器正确操作，这两个引脚需要50 电阻来终止。

由于以上两个输出引脚有直流存在，如果终端没有现成的隔直流电路，将需要一个耦合电容器（例如在锁相环的输入端的阻塞电容器）。

假使锁相环不支持差分输入，可以用两个输出端其中的一个并将未用的那一个端子终止掉。

可以通过将SPI数据位的第5位（DIS_DIV16）设置为高电平，使该预分频器失效。

3.2.2 65536分频器该预分频器在16分频器输出频率的基础上，对前一个预分频器的输出进行65536分频，即总的分频因子为1/1,048,576.也就是说，24 GHZ的压控振荡器信号将会产生一个大约23 KHZ 的方波信号，该方波信号在Q2输出。

例如，这个23KHZ的输出信号可以通过微处理器的定时器输入检测到，然后与微处理器的数模转换输出端或PWM输出端一同用来创建一个软环来控制压控振荡器的输出频率。

注：为使该预分频器正确操作，要求16分频器必须处于使能状态。

否则，65536分频器将得不到输入信号，可能产生错误的输出。

可以通过将SPI数据位的第6位（DIS_DIV16）设置为高电平，使该预分频器失效。

4 发射机本章描述了主功率放大器及中等功率放大器的功能（框图中的PA），该主功率放大器为发射实际雷达信号在TX输出端提供输出，而中等功率放大器在LO输出端提供信号。

4.1 TX 端TX输出信号由TX和TXX引脚提供（第22、23个引脚）。

正如数据手册上显示，根据设立的片外补偿制度，它是一个负载阻抗为100Ω的差分输出信号。

理想状态下，TX输出端能被直接用于天线，该输出端具有100Ω差动输入。

在单端天线情况下，将需要一个变压器。

如果天线是单端50Ω的，还可选择用50Ω电阻终止TX输出端中的其中之一，并用另一个直接作为50Ω的输出端口。

然而，这将会使可用输出功率减少3dB.注：不建议将TX引脚中的一个接地来产生一个100Ω的单端输出信号。

TX输出功率等级可通过设置下表中的SPI数据寄存器来调整。

为减慢高温下输出功率的下降，可将SPI数据位第3位（PC1_BUF,High TX buffer output power）置为高电平。

这个buffer在第5 页图一的框图中并未明确显示。

在室温下，最大TX输出功率只有0.2dB的增长。

下图中可以看到不同温度下输出功率与频率的关系。

在本次试验中TX 缓冲区处于高输出功率模式。

4.1.1 输出功率的使能与禁用在IC上电后TX输出端将默认禁用。

这是为了确保在实际发射信号前输出频率能保持稳定。

注：禁用TX输出端不会减少功率损耗，因为IC内部的所有模块仍在运行。

禁用时TX输出端被转换成一个内部电阻。

这能保持功率损耗稳定，因而保持芯片温度恒定。

温度的突然变化可能引起压控振荡器跳变到某个特殊值，在频率控制回路重新锁定频率之前这个特殊值可能会导致违反带宽限制。

打开和关闭的TX输出功率有两种路径，一种是通过SPI总线，二是用TXOFF 引脚。

4.1.1.1 通过SPI总线使能/禁用将SPI数据位的第12位（DIS_PA）置为低电平时使能功率输出，禁用功率需将DIS_PA置为高电平。

如果用该方法需将TXOFF引脚接地。

4.1.1.2 通过TXOFF引脚使能/禁用用TXOFF引脚可以进行开关转换或产生发射脉冲，这种方法与用SPI总线相比，所用转换时间更短。

在此模式下需首先将SPI数据位第12位置为低电平来激活TX输出端。

之后，给TXOFF加一个低于0.5V的电压使能TX输出端，加一个高于1.5V禁用TX输出端。

4.2 本振LOBGT24MTR11专为单基地雷达设计使用。

这些雷达仅能检测目标的距离和速度，而不能检测目标的位置相对于天线的角度。

但是用额外的RX天线和接收机链可以检测此角度。

在这种情况下BGT24MR2提供了一个封装里的两个额外的接收器链来组建一个有3个RX天线端的系统。

这些外部接收机链需要一个本振输入，该输入可通过BGT24MTR11的LO输出端传递出去。

以防系统需要1个TX通道和2个RX通道，英飞凌针对该应用将BGT24MTR12做成完全集成的设备。

为避免目标应用中的最大TX输出功率过高，LO引脚也可复用为TX输出端。

需要指出，与TX输出端不同的是LO输出端不能被禁用。

倘若数据手册中提及的片外补偿结构被实现，LO输出端将带有一个50Ω的负载。

若LO缓冲器设置为高输出功率模式，LO引脚的典型输出功率将是0dBm。

这种情况可通过将SPI 寄存器的第4位（即PC2_BUF）置为高电平实现。

在低输出功率模式下，输出功率减小3.5dB。

假使LO输出端未用到，可将它置为开路。

5 接收机BGT24MTR11的接收机部分包括两大模块，低噪声放大器和混频器。

5.1低噪声放大器ANA低噪声放大器有一个端口负载为50Ω的单极射频输入端子，条件是建议使用的片外补偿结构出现在PCB上。

可将SPI数据位第15位（GS）置为高电平来降低ANA 的增益。

该增益将降低6dB。

5.2 混频器BGT24MTR11采用了零差正交下变频混频器。

射频输入由ANA提供，LO信号从压控振荡器输出端输出，被缓冲放大器隔离开。

RC多相滤波器可用于LO正交相位生成。

混频器将24GHZ信号直接下变频为零中频，并提供同相差分及正交中频输出信号。

每一个端口都自带一个800Ω的负载，还可与10K Ω以上的负载直接相连。

低欧姆负载需要放置一个合适的耦合电感器，因为每一个中频输出端有电压存在。

这个直流电压是特殊值2.3V ±0.2V，其中的0.2V是根据接收到的功率及系统本振泄露量的多少所做的弥补。

由于RX信号的功率电平与ANA输入压缩点接近，最大交流摆幅在0.6V峰峰值，当深度饱和时交流摆幅能增加到1V峰峰值。

6 传感器BGT24MTR11 有三个内置的传感器用来测量TX功率，LO功率及芯片温度。

这三个传感器通过模拟输出电压提供读数，该电压的读取通过一多路复用器，复用器的单路输出电压连接到ANA引脚。

下表显示了SPI 数据寄存器某一位的设置与ANA引脚的传感器读数的对应关系。

6.1 功率传感器为了测量输出功率，峰值电压检测器要连在TX功率放大器的输出端及LO中功率放大器。

为了消除温度和电源电压的变化，参考电压VREF 可通过TX和LO功率传感器的ANA输出端得到。

补偿器的输出电压是两个功率传感器的VOUT和VREF的电压差。

该电压差与单个放大器输出的射频电压摆幅成正比，它是标量，无方向。

注：功率传感器的实际电压输出高度依赖于放大器输出端的终端，这是因为功率传感器实质是峰值电压检测器。

6.2 温度传感器芯片温度的检测由芯片上的温度传感器提供，该传感器为TEMP 输出引脚提供与温度成正比的电压。