2. TI毫米波雷达硬件平台与传感器选型

在 TI 的毫米波雷达产品线中，AWR 与 IWR 是最常被拿来比较的两大系列。二者在射频前端、调制方式、信号处理链路和接口能力上高度同源，核心差异在于面向的市场与认证体系：AWR 面向汽车，强调 AEC-Q100 车规可靠性、功能安全与车载接口；IWR 面向工业、消费与通用感知，强调灵活性与成本。理解这一分野，是后续所有选型决策的起点。

一、AWR 与 IWR：同源射频，不同使命

从芯片内部看，AWR 与 IWR 都采用 FMCW（调频连续波）体制，集成压控振荡器、功率放大器、低噪声放大器、混频器、中频滤波与 ADC，并内置硬件加速器完成距离维 FFT、多普勒维 FFT 与恒虚警检测。以常见的单芯片 SoC 为例，其典型配置为 3 发 4 收（3TX/4RX），射频带宽可达 4 GHz 以上，在 77～81 GHz 频段工作。发射通道通过时分复用依次工作，接收通道同时采样，从而在物理上形成虚拟天线阵列。

差异主要体现在三处。第一是认证与温度等级：AWR 器件满足 AEC-Q100 Grade 1/2，结温范围覆盖 -40～125 ℃，并支持功能安全文档；IWR 通常为工业级，温度范围较窄。第二是接口：AWR 常配 CAN-FD、LVDS 高速数据输出，便于接入车载域控制器；IWR 更常见 SPI、UART 与以太网。第三是软件生态：AWR 多配套毫米波 SDK 与汽车级示例，IWR 则更贴近工业雷达 SDK 与机器人、液位计等场景。

二、单芯片与级联：角分辨率的取舍

单芯片方案的天线孔径受封装尺寸限制，角分辨率通常在 10°～15° 量级，适合前向中短距、盲区检测、舱内乘员检测等任务。当需要更高角分辨率以区分相邻车道目标或做 4D 成像时，TI 提供级联方案：将多片 AWR 芯片通过 LO 同步链路级联，使收发通道数成倍增加。例如两片级联可形成 6TX/8RX，四片级联可形成 12TX/16RX，虚拟通道数从 12 提升到 192，角分辨率可改善到 1° 以内。

级联的代价同样明确：需要额外的本振分配网络、同步时钟与散热设计，PCB 层数和面积显著增加，且多芯片间的相位一致性必须校准。因此级联并非“越级越好”，而应依据目标角分辨率、探测距离与成本预算综合判断。

三、发射接收通道配置与天线布局

通道配置直接决定虚拟阵列的形状。以 3TX/4RX 为例，若发射天线在方位向等间距排布，接收天线也等间距排布，则虚拟阵列在方位向形成 12 个等效相位中心，间距为半波长时可避免栅瓣。若把发射天线在俯仰向错开，则可在俯仰向也形成虚拟孔径，从而获得目标的俯仰角信息，这正是 4D 成像雷达的基础。

天线布局需要同时考虑方位与俯仰两个维度。常见做法是：接收天线在方位向均匀排列，发射天线分为两组，一组在方位向偏移，另一组在俯仰向偏移，通过 MIMO 虚拟扩展同时提升两个维度的分辨率。天线间距通常取 λ/2（77 GHz 时约 1.95 mm），若间距过大将出现栅瓣，导致角度模糊；过小则孔径不足，分辨率下降。

天线罩与安装面同样关键。天线罩的介电常数和厚度会引入额外的相位延迟与反射，若厚度不是半波长整数倍，驻波会恶化。工程上常通过仿真确定罩体厚度，并在雷达前方保留足够的净空区，避免金属件进入近场。

四、车载安装约束与选型决策

车载安装约束主要包括：安装高度、俯仰角、遮挡与振动。前向雷达通常安装在前保险杠后方，高度约 0.4～0.8 m，俯仰角需根据探测距离调整，避免过多地面回波。盲区雷达安装在侧后方，需注意与车身金属件的距离。所有安装位置都必须保证雷达视场不被保险杠结构、车牌或拖车钩遮挡。

选型决策可以按以下顺序推进：先明确探测距离与角分辨率指标，再确定单芯片或级联；然后根据整车网络选择接口；最后校核安装空间、散热与天线罩影响。若角分辨率要求不高、成本敏感，优先单芯片 AWR；若需要高分辨成像且预算充足，则选择级联方案并配套同步与校准设计。

综上，AWR 与 IWR 的选择取决于车规与工业场景的分野；单芯片与级联的选择取决于角分辨率与成本；通道配置与天线布局决定虚拟阵列性能；安装约束则决定雷达能否在整车上稳定工作。把这四层关系理清，后续的波形设计、信号处理与目标检测才有可靠的硬件基础。