まとめ
TI のミリ波レーダー センサーには、自己校正と監視を可能にする内部プロセッサとハードウェア アーキテクチャが含まれています。キャリブレーションにより、温度やプロセスの変動に対してレーダー フロントエンドのパフォーマンスが維持されることが保証されます。モニタリングにより、RF/アナログ性能パラメータを定期的に測定し、潜在的な障害を検出できます。
このアプリケーション ノートでは、主に内部プロセッサによって実行されるキャリブレーション ルーチンのソフトウェア構成可能性に焦点を当てて、キャリブレーションおよび監視メカニズムについて簡単に説明します。
略語
APLL アナログ位相ロック ループ
BIST 内蔵セルフテスト
CLPC 閉ループ電力制御 IFA 中間周波数アンプ IF 中間周波数 HPF ハイパス フィルター
DFE デジタル フロント エンド LO ローカルオシレーター LPF ローパスフィルター LUTルックアップ テーブル a> VCO 電圧制御発振器 PA パワー アンプ OLPC オープン ループ電力制御
1 はじめに
TI のミリ波レーダー センサーには、温度範囲やプロセス全体でレーダー フロントエンドのパフォーマンスを安定させるためのキャリブレーション ルーチンを実行する内部プロセッサが含まれています。また、プロセッサーは、RF/アナログ性能パラメーターを定期的に決定し、(監視ルーチンを実行することにより) 機能障害を検出することにより、センサーの機能安全性を実現します。このプロセッサは、RF キャリブレーションと機能安全モニタリングのために TI によって特別にプログラムされています。
このドキュメントでは、TI ミリ波レーダー センサーで利用可能なさまざまなキャリブレーション メカニズムとその構成可能性について説明します。
1.1 校正の目的
図 1-1 は、TI ミリ波レーダー デバイスのレーダー フロントエンド アーキテクチャを示しています。示されている RX LNA、IF アンプ、TX PA、X4 (乗算器)、LO 分配バッファ、およびクロック ソースの性能パラメータは、プロセスと温度によって異なります。
図 1-1. TI ミリ波デバイスのレーダー フロントエンド アーキテクチャ
図 1-2 は、例として RX ゲインと TX パワーを使用したキャリブレーションの目的を示しています。 RX LNA と TX PA のゲインは、製造プロセスや温度の変動によりデバイスごとに異なります。キャリブレーションの目的は、プロセスや温度の変動にもかかわらず、RX ゲインと出力電力がユーザー設定に従って維持されるようにすることです。これを達成するために、内部プロセッサは、初期化時 (プロセス変動の影響を軽減するため) と実行時定期的 (温度ドリフトの影響を軽減するため) の両方でミリ波回路構成を調整します。図 1-2 は、温度ドリフトに対して RX ゲインと TX パワーを構成設定に近い値に維持するためにキャリブレーションを使用する方法を示しています。これらのグラフは説明を目的としており、実際のデバイスのパフォーマンスを反映していない場合があります。これらのキャリブレーションが温度を超えて完了した場合でも、デバイス間にはゲインの差異が生じるため、ユーザー アプリケーションで考慮する必要があります。
図 1-2. 校正済みおよび未校正の RX ゲインと TX パワー
これらは、TI の第 1 世代レーダー デバイスの代表的な画像です。回路構成を調整して、RF/アナログパラメータ測定に基づいて何らかの校正（ゲインやパワーの校正など）を実現します。追加の校正のために、プロセス/温度参照テーブルに基づいて調整が行われます。
1.2 監視メカニズムの目的
自動車アプリケーションなどで機能安全を実現するには、RF/アナログの健全性および診断情報をホスト プロセッサに定期的に提供するようにデバイスの監視メカニズムを構成できます。これらのメカニズムは、RF/アナログ性能パラメータを決定し、フィールド内のトランジスタや相互接続の故障によって引き起こされる故障を検出することができます。これらが提供する診断情報は、TI ミリ波レーダー デバイスを統合する設計の開発および最適化の際にも役立ちます。
2 キャリブレーションとモニタリングをサポートするハードウェア インフラストラクチャ
TI ミリ波デバイスの校正および監視メカニズムは、ハードウェアとファームウェアの組み合わせを使用して実装されます。これらのメカニズムを実装するハードウェア インフラストラクチャ ブロックの一部をここに示します。
複数の TX、RX RF、および IFA パラメータ測定は、TX PA 出力および RX LNA 入力に接続されたミリ波パワー検出器、および TX-RX RF および RX IF ループバック構造によって提供されます。図 2-1 に示すように、デバイスはサポートされています。
図 2-1. オンチップ TX-RX テスト信号ループバック アーキテクチャ: TX モニタリング、RX モニタリング、RX ベースバンド モニタリング
たとえば、Tx パワー アンプの出力ポートにあるパワー ディテクタを使用して内部 Tx パワーを測定することにより、Tx 出力パワー キャリブレーションを有効にします。内部の汎用 ADC を使用して、パワー検出器の電圧レベルを読み取ります。これらの ADC は、VCO および APLL のキャリブレーション中に、PLL 制御電圧などの他の内部電圧レベルを測定するためにも使用されます。
一部のキャリブレーション (RX IF フィルターのキャリブレーションなど) では、内部 IF ループバック構造が使用されます。さまざまな IF 周波数でループバック信号をフィードし、IF 周波数応答を分析し、適切な抵抗とコンデンサ バンクの調整を行って、目的のカットオフ周波数を達成します。 Rx ゲイン キャリブレーションなどの他のキャリブレーションでは、内部 RF ループ構造を使用して、既知の振幅の信号レベルを TX チェーンから Rx チェーンに供給します。 ADC データ振幅を処理して Rx ゲインを分析し、それに応じて Rx チェーン バイアスを設定してゲインを校正します。
他の一部のキャリブレーションでは、測定された温度と調整されたアナログ バイアス設定に基づいて、固定ルックアップ テーブル (LUT、公称設計シミュレーションから導出) がファームウェアで評価されます。
3 校正チェックリスト
TI のミリ波レーダー デバイスは、次のセクションで説明するキャリブレーションをサポートしています。すべてのキャリブレーションは RF 初期化フェーズ (電源投入時に RfInit() API が呼び出されるとき) に実行でき、一部のキャリブレーションは実行時に実行することもできます。ユーザーは、AWR_RF_INIT_CALIBRATION_CONF_SB API (RfInit APIの前に呼び出される)およびAWR_RUN_TIME_CALIBRATION_CONF_AND_TRIGGER_SB APIを使用して、RfInitおよびランタイムで実行するキャリブレーションを選択できます。キャリブレーションのうち 2 つ (APLL およびシンセサイザー VCO キャリブレーション) はブート時と実行時に常に有効になり、無効にすることはできません。これら 2 つのキャリブレーションに必要な時間、および有効になっている定期的なランタイム キャリブレーションに必要な時間は、フレーム構成を定義するときに予算を立てる必要があります。詳細については、mmWave DFP パッケージの一部として提供されるインターフェイス制御ドキュメントを参照してください。 RF の初期化中にキャリブレーションが無効になっている場合、実行時にキャリブレーションを有効にすることはできません。この場合、対応するブロックは常に固定設定を使用し、デバイスのプロセス変動や温度変化を補償しません。
注: このドキュメントの「ブート時間」という用語は、無線周波数の初期化フェーズを指します。
3.1 APLL キャリブレーション
APLL (またはクリーンアップ PLL) は、40Mhz 基準クロックを入力として受け取り、プロセッサ、デジタル ロジック、ADC、DAC、および FMCW シンセサイザーに必要なクロックを生成する閉ループ PLL です。 APLL キャリブレーションは、プロセスや温度に関係なくシステム クロックを一定の周波数にロックするために実行されます。これは、RF 初期化フェーズ中に、VCO の制御電圧を測定し、VCO チューニングを調整することによって行われます。
これは、温度ドリフトを考慮して、実行時に定期的に段階的に繰り返されます。ランタイム APLL キャリブレーションは、最後のキャリブレーション結果が 1 秒以上経過するとトリガーされます。システム クロックの重要性のため、APLL キャリブレーションはユーザーが無効にすることはできず、キャリブレーション期間はユーザーが制御できません。ユーザーは、フレーム タイミングをプログラミングするときに、このキャリブレーション時間を考慮する必要があります。
3.2 シンセサイザーの VCO キャリブレーション
シンセサイザー VCO は RF 周波数を生成し、キャリブレーションは起動時に行われ、最後のキャリブレーション結果が 1 秒以上経過したときにもトリガーされます。キャリブレーション アルゴリズムはシンセサイザー制御電圧 VCO を測定し、これらの電圧を常に固定範囲内に維持します。
繰り返しますが、シンセサイザー VCO 周波数の重要性のため、ユーザーはこのキャリブレーションを無効にすることはできず、キャリブレーション期間もユーザーが制御することはできません。ユーザーは、フレーム タイミングをプログラミングするときに、このキャリブレーション時間を考慮する必要があります。
3.3 LO 分布の校正
一連のバッファは、高周波 RF クロックを Rx セクションと Tx セクションに分配するために使用されます。 TI の第 1 世代 MMIC (xWR1243、xWR1642、xWR1443、xWR6843、xWR6443、および xWR1843) には、バッファのバイアス設定を制御する固定の温度ベースのルックアップ テーブル (LUT) があります。第 2 世代 MMIC (xWR2243) では、ミリ波パワー検出器 (プロセス変動を低減するために使用) と温度ベースのルックアップ テーブルを組み合わせた閉ループ キャリブレーションを通じて、バッファ出力信号スイングが維持および最適化されます。
3.4 ADC DC オフセット校正
ADC の DC オフセットはブート時に 1 回だけ校正されます。このキャリブレーションは、RF LNA 入力に信号がない状態で実行します。キャリブレーション中は、RF 信号の受信を防ぐために LNA 入力が停止され、DFE 統計収集を使用して DC 電力が測定されます。測定された DC オフセットは、キャンセルのためにデジタル DC 補正ブロックにプログラムされます。
3.5 HPF カットオフ周波数の校正
HPF1 および HPF2 ハイパス フィルターは起動時に 1 回だけ校正されます。 RX IFA 方形波ループバックは、IFA 入力に既知の信号トーンを供給し、同じ周波数で ADC 出力の FFT 成分を測定するために使用されます。フィルターを調整して、目的のカットオフ周波数で目的の減衰を実現します。
3.6 LPF カットオフ周波数の校正
LPF1 および LPF2 ローパス フィルターは、起動時に 1 回だけ校正されます。 TI の第 1 世代 MMIC (xWR1243/1443/1642/1843/6843/6443) では、IFA 方形波ループを使用して IFA 入力に既知のトーンを供給し、目的のカットオフ周波数で動作するようにフィルターを調整して目的の減衰を実現します。 。第 2 世代 MMIC (xWR2243) では、サンプル レート DFE 動作モード (複雑な 1x/2x/、リアルタイム) に応じて固定ルックアップ テーブルが使用されます。
3.7 ピーク検出器の校正
ピーク検出器は、レーダー チップ全体に絶対電圧および電力基準を提供するように設計されています。 RF ノードの電圧ストレスを監視し、TX 出力と RF 入力の出力電力を定量化します。これにより、正確な RF BIST およびインピーダンス検出器の測定が可能になります。これらの測定を正確に行うには、温度変化に対してピーク検出器を校正する必要があります。このキャリブレーションは、すべての重要なピーク検出器、特に TX パワーのキャリブレーションに使用されるものに対して実行します。
ピーク検出器は起動時に調整され、実行時に再調整できます。 TI では、モニターを有効にしてピーク検出器のランタイム校正を有効にすることをお勧めします。監視回路でもこれらのピーク検出器が使用されます。
3.8 送信電力の校正
TX パワー キャリブレーションを実行して、デバイスが指定されたプロファイルに対して指定された送信パワーで正確に送信できるようにします。
TX 電力調整は、開ループ電力制御 (OLPC) モードまたは閉ループ電力制御 (CLPC) モードで実行できます。 OLPC モードでは、TX レベルのコードは粗い測定設定に基づいて、各温度範囲の LUT を生成します。最終段階のコードは LUT から選択され、キャリブレーション時の温度に基づいてデバイスに適用されます。
CLPC モードでは、OLPC ステップと同様に、TX レベルのコードが粗い LUT から選択されます。次に、実際の TX パワーがピーク検出器を使用して測定され、TX ステージ コードが改善されて、目的の TX パワー精度が達成されます。多くの場合、CLPC モードでは、ループ測定を再度実行することに基づいてゲインが更新されるため、TX 出力パワーをより適切に制御できます。これにより、意図的な送信が発生し、PA でのキャリブレーション時間が延長されました。キャリブレーション時間については、インターフェイス制御のドキュメントを参照してください。
TX パワー キャリブレーションに使用される LUT は、API を使用してデバイスから読み取ることができます。 LUT をユーザーがプログラムした LUT に置き換えることも可能です (たとえば、以前にデバイスから読み取られた LUT を使用)。セクション 7.8 には、TX パワー キャリブレーション LUT の読み取りと書き込みのための API が含まれています。
注: CLPC モードでは、TX パワー キャリブレーションに使用される LUT は、ランタイム キャリブレーション イベント後にデバイスによって更新できます。必要に応じて、更新された LUT をデバイスから読み戻すことができます。
起動時にすべての有効な TX に対して TX パワー キャリブレーションを実行し、実行時に再度実行できます。ランタイム再キャリブレーション中、TX パワーのキャリブレーションはプロファイルごと、TX ごとに実行されます。
3.9 RXゲイン校正
RX RF ゲインを校正して、温度変化に対して全体の RX ゲインが維持されるようにします。プロファイルを設定する前に、起動時に RF ゲインを 1 回測定してください。ゲインが測定されたときの起動時の温度も、実行時の再キャリブレーション中に使用するために保存されます。
キャリブレーション時のデバイス温度、起動時の温度、起動時に測定された RX RF ゲインを使用して、プロファイルの現在の RF ゲインを計算します。 RX ゲインの変化は RX IFA と DFE で補正され、プロファイルで必要な全体的なゲインが達成されます。
RX ゲイン キャリブレーションに使用される LUT は、API を使用してデバイスから読み取ることができます。 LUT をユーザーがプログラムした LUT に置き換えることも可能です (たとえば、以前にデバイスから読み取られた LUT を使用)。 RX ゲイン キャリブレーション LUT の読み取りおよび書き込み用の API については、セクション 7.9 で説明します。
3.10 IQ ミスマッチの校正
TI の MMIC には複雑な受信機チェーンがあり、それぞれに利用可能な I チャネルと Q チャネルがあります。 RF ループバック構造は、IQ 間のゲインと位相の不一致を測定し補正するために使用されます。このキャリブレーションは RfInit (ブート時) でのみ実行されます。
3.11 TX 位相シフタの校正
AWR1843 および AWR2243 デバイスは、送信位相を 5.625 度単位で構成でき、0 ～ 360 度の位相シフトをカバーするために 64 のコード設定が利用可能です。各コード (5.625 度 * コード) に対応する正確な位相シフトを提供するために、RF INIT で RF ループバック構造を使用して位相シフタを校正できます。これはブート時に行われます。
温度に対する補正や、精度を高めるためにユーザーによる追加の外部校正を組み込むには、『カスケード整合性および位相シフタ校正アプリケーション マニュアル』を参照してください。
4 ゲインと位相に対するキャリブレーションの影響
デバイスの温度が変化すると、RX モジュールと TX モジュールのゲインも変化します。ゲイン設定が温度に対して補正されない場合、温度が上昇するにつれて Rx ゲインと Tx ゲインは減少し続けます。たとえば、AWR2243 デバイスでは、固定ゲイン設定の Rx ゲイン変化は、摂氏 10 度の温度変化あたり約 0.4dB です。固定バイアス設定および 0dB バックオフ シナリオの Tx ゲイン変化は、摂氏 10 度の温度変化につき 0.2dB です。温度によるこのゲイン変動の影響を軽減するには、実行時キャリブレーションを定期モードまたは温度変化に基づいてユーザー アプリケーションによって発行されるシングルショット モードで使用できます。
キャリブレーション調整が完了すると、Rx または Tx のゲインまたは位相が段階的に変化する場合があります。ゲインのステップ変化は、キャリブレーションによるゲイン コードの変化に依存します。 RX ゲインのゲイン コードを変更すると、2dB ゲインが変化します。同じキャリブレーション コードが単一 MMIC 内のすべての受信機または送信チェーンに適用されるため、チャネル間のゲイン/位相不一致の変動は最小限になります。ただし、絶対ゲイン/位相はキャリブレーションの前後で異なる場合があります。
フレーム間のコヒーレンスまたは振幅/位相の一貫性に依存する一部の処理アルゴリズム (履歴静的クラッター推定など) は、キャリブレーションによって引き起こされる絶対ゲイン/位相の突然の変化に敏感な場合があります。これは、キャリブレーション後に推定値をリセットすることで解決されます。シングルチップ構成では、フレーム間でゲイン/位相のコヒーレンスが必要な場合、定期的な実行時キャリブレーションを回避できます。セクション 6.3 で説明されているように、アプリケーションはワンタイム キャリブレーション モードでランタイム キャリブレーションを使用できます。アプリは内部温度を監視し、温度が大幅に変化した場合（例: 30°C の変化）、校正を実行できます。この時点で、ゲインと位相は後続のフレームで変化するため、アプリケーションが以前のフレームからの位相推定値を使用する場合は、アルゴリズムをリセットする必要があります。
カスケード接続された使用例では、複数の MMIC 間のゲイン/位相の不一致が重要になり、1 つの MMIC での絶対的なゲイン/位相の変化が複数の MMIC 間で不一致を引き起こす可能性があります。この変動を考慮するには、Cascaded Coherence and Phase Shifter Calibration アプリケーション ノート (https://www.ti.com/lit/pdf/spracv2) を参照してください。
5 校正に対する干渉と校正によって生じる放射線の影響
キャリブレーションのために内部測定を実行する場合、デバイスの外部からの強い干渉が測定に影響を与え、キャリブレーションの品質を低下させる可能性があります。ほとんどのキャリブレーションは、このような干渉に対して堅牢です。Tx パワー キャリブレーション、DC オフセット キャリブレーション、APLL キャリブレーション、VCO キャリブレーション、LO 分配キャリブレーション、HPF/LPF キャリブレーション、およびパワー ディテクタ キャリブレーションは、帯域内の高パワー レベル (< - 10dBm) の影響を受けません。干渉。すべての実行時校正は、このような大きな外乱にも耐えられる堅牢性を備えています。
測定中に帯域内干渉が存在する場合、Rx ゲインアタック時間キャリブレーション、Rx IQ ミスマッチアタック時間キャリブレーション、位相シフターキャリブレーションなどの一部のキャリブレーションが影響を受ける可能性があります。これらのキャリブレーションは、Rfinit (起動時) 中にのみ実行されます。干渉による損傷を避けるために、これらの操作はお客様の工場の干渉のない環境でのみ実行してください。また、デバイス キャリブレーション データの保存および復元 API を使用して、この情報を干渉が発生しやすいフィールド操作デバイスに注入します。次の手順は、このアプローチを示しています。
1. 干渉が予想されないクリーンな工場環境でセンサーのすべての Rfinit キャリブレーションを実行します。
2. 「AWR_CAL_DATA_SAVE_SB」API および「AWR_PHASE_SHIFTER_CAL_DATA_SAVE_SB」 API を使用して、Rfinit キャリブレーション結果をセンサーの不揮発性メモリに保存します。
3. センサーの取り付け後、センサー動作中に「AWR_RF_INIT_CALIBRATION_CONF_SB」 API を使用して Rfinit で Rx IQ ミスマッチ、Rx ゲイン校正、位相シフタ校正が無効になります。これは、Rfinit API を発行する前に呼び出されます。
4. 以前に保存したキャリブレーション ファイルにリンクされた API「AWR_CAL_DATA_RESTORE_SB」および「AWR_PHASE_SHIFTER_CAL_DATA_RESTORE_SB」を呼び出します。
5. リカバリが完了したら、Rfinit API を呼び出して、他の有効な調整を実行できます。
特定のスタートアップ キャリブレーション (Tx パワー スタートアップ キャリブレーション、Tx 位相シフタ スタートアップ キャリブレーション、および Rx IQMM スタートアップ キャリブレーション) に対して TX パワー アンプを有効にします。その結果、プロセス中にいくつかの信号が空中に放出されます。これによりセンサーの規制基準の問題が生じる場合は、上記の保存/復元スキームを拡張して、起動時のこれらの放出を回避できます。これを行うには、上記のシーケンスのステップ 3 の一部として、Tx パワー開始キャリブレーションも無効にする必要があります。
CLPC モードでの TX 出力パワー ランタイム キャリブレーションでも、TX パワー アンプが有効になります。このチャープ キャリブレーションに使用される TX パワー フォールバック設定は、プロファイル設定の設定と同じであるため、このランタイム キャリブレーション中に放出される合計パワーは、同じプロファイルの通常のチャープと同じになります。ただし、キャリブレーション チャープのスキャン帯域幅は 75 ～ 100Mhz であるため、スペクトル密度は機能チャープと同じではない可能性があります。これが放射線の問題である場合は、TX パワー ランタイム キャリブレーションを、送信が関与しない OLPC モードに設定できます。
6 実行時の調整と監視のスケジュールを設定する
デバイスは、対応する API メッセージから必要なチャープとフレーム構成を受信し、それに応じてチャープの送信をスケジュールします。チャープは、プログラムされた構成に応じてバーストまたはフレームで送信されます。
すべての定期的なキャリブレーションとモニタリングは、各フレームの大きなフレーム (または緊急フレーム、ハイエンド フレーム) 間のデバイス間の空き時間内に配置されます。プライマリ モードでのランタイム キャリブレーションは、内部温度センサーの読み取り値に基づいてアプリケーションによって手動でスケジュールされ、トリガーされる必要があります。フレームに変更を加える前に、キャリブレーションをトリガーする必要があります。アプリケーションのニーズに応じて、単一のモニタリングとキャリブレーションを有効または無効にできます。キャリブレーションとモニタリングの期間は、CALIB_MON_TIME_UNIT と CALIBRATION_PERIODICITY という 2 つのプログラム可能なパラメータを通じて構成できます。
各 CALIB_MON_TIME_UNIT フレーム (ユーザーがプログラム) は、有効なすべてのモニターをカバーする監視サイクルを実行します。したがって：
MonitoringPeriod (μs 単位) = FramePeriod (μs 単位) × CALIB_MON_TIME_UNIT (1)
定期的なキャリブレーション (APLL およびシンセサイザー VCO キャリブレーションを除く) は、設定可能な CALIB_MON_TIME_UNIT の倍数で実行されます。この乗数は CALIBRATION_PERIODICITY パラメータを使用して設定されます。
CalibrationPeriodicity (μs) = MonitoringPeriod (μs) × CALIBRATION_PERIODICITY (2)
注: APLL とシンセサイザー VCO のキャリブレーションは、常に 1 秒ごとの次の利用可能なアイドル期間中に行われます。これはホストの制御の範囲を超えています。 APLL とシンセサイザー VCO キャリブレーションは常に有効です。
CALIB_MON_TIME_UNIT の値は、有効なすべてのモニター、すべての有効な定期的なランタイム キャリブレーション、および一部のソフトウェア オーバーヘッドに対応できる十分な大きさにする必要があります。キャリブレーションは必ずしも監視期間ごとに行われるわけではありませんが、CALIB_MON_TIME_UNIT を選択するときにキャリブレーションの予算を立てる必要があります。
CALIBRATION_PERIODICITY ごとに、プロセッサは温度を読み取り、必要に応じて校正の更新を実行します。この更新は、温度が最後の校正から摂氏 ±10 度以内の場合にのみ行われます。 LO 分布校正の更新は、温度が最後の更新から摂氏 ±20 度以内の場合にのみ行われます。
この温度測定と校正は、フレーム (またはバースト) 間のアイドル時間中に行われます。キャリブレーションの結果、デバイス レジスタが更新された場合、ホストには非同期イベント メッセージを介してキャリブレーションの更新が通知されます。
デバイスは、各フレーム (またはバースト) の開始前に利用可能なアイドル時間を決定し、各キャリブレーションを完了するのに十分なアイドル時間を確保します。
図 6-1 は、CALIB_MON_TIME_UNIT が 2、CALIBRATION_PERIODICITY が 3 の例を示しています。監視アクティビティは複数のフレーム間のアイドル時間中に発生する可能性があることに注意してください。 CALIB_MON_TIME_UNIT および CALIBRATION_PERIODCITY のプログラミングの詳細な例については、mmWave DFP のインターフェイス制御ドキュメントを参照してください。
図 6-1. フレーム間のアイドル時間中のキャリブレーションとモニタリングのアクティビティ
6.1 CALIB_MON_TIME_UNIT を選択します
最初のステップは、各フレームで使用できる合計アイドル時間を計算することです。アドバンスト フレームの場合、これにはすべてのバースト間アイドル時間、サブフレーム間アイドル時間、およびフレーム間アイドル時間が含まれます。この数値から、次のフレームの準備時間を確保するために 100μs を残す必要があります。
次のステップでは、すべての定期的なキャリブレーションが有効になっている期間、すべてのモニターとソフトウェア オーバーヘッドが有効になっている時間を計算します。各モニタリングとキャリブレーションの期間は付録 A にリストされています。
CALIB_MON_TIME_UNIT の最小許容値は、フレームあたりの利用可能なアイドル時間に上記の期間を収容するために必要なフレーム数になります。ウィンドウ ウォッチドッグのソフトウェア オーバーヘッドは CALIB_MON_TIME_UNIT に依存するため、計算を反復する必要があります。
アプリケーションの要件に応じて、CALIB_MON_TIME_UNIT にはこの値より大きい任意の数値を選択できます。キャリブレーション時間の計算例と CALIB_MON_TIME_UNIT の構成方法については、インターフェイス制御のドキュメントを参照してください。
6.2 CALIBRATION_PERIODICITY の選択
校正期間は少なくとも 1 秒以上必要です。 CALIBRATION_PERIODICITY に許可される最小値は次のとおりです。
CALIBRATION_PERIODICITY > = CEIL(1/(フレーム期間 (秒) × CALIB_MON_TIME_UNIT)) (3)
キャリブレーション時間の計算例と CALIBRATION_PERIOCITY の構成方法については、インターフェース制御のドキュメントを参照してください。
6.3 アプリケーション制御のワンタイムキャリブレーション
ユーザーがデバイス ファームウェアによる定期的なキャリブレーションの自動トリガーを望まないシナリオでは、アプリケーションはワンタイム キャリブレーション機能を使用できます。この機能は、キャリブレーションを実行する必要があるインスタンスとゲイン値の変更を制御します。アプリケーションは、内部温度センサーの読み取り値を使用してキャリブレーションを 1 回トリガーできます。また、測定期間が短く、測定中に温度が大幅に変化しないことが予想される場合は、レーダー測定を開始する前に必ずキャリブレーションをトリガーできます。一次校正モードがトリガーされると、「ONE_TIME_CALIB_ENABLE_MASK」フィールドで設定されたビットに基づいて、さまざまな RF/アナログ校正がトリガーされます。応答は非同期イベントの形式になります。有効にすると、進行中の FTTI サイクルの完了後にキャリブレーションが実行され、キャリブレーション結果は次の FTTI から有効になります。
ワンタイム キャリブレーションを使用するには、次の 2 つの方法があります:
1. 温度インデックスをカバーしないワンタイム キャリブレーション。このモードでは、アプリケーションが 1 回限りのキャリブレーションをトリガーします。時間校正。ファームウェアは内部温度を測定し、測定された温度に基づいてゲインインデックスを設定します。アプリはキャリブレーションのタイミングを制御できますが、ファームウェアによって選択された正確なゲイン設定は制御できません。
2. 温度インデックス カバレッジによるワンタイム キャリブレーション: このモードは xWR2243 デバイスで利用できます。このモードでは、アプリケーションは、校正時間の制御に加えて、内部温度の読み取り値に関係なく、ファームウェアによって選択されるゲイン インデックスを選択します。これにより、アプリケーションはゲイン変更を完全に制御できるようになります。このモードは通常、複数のデバイスのチャネル間のゲインと位相の不一致が予測可能な方法で変化することを保証するために、カスケード環境でのみ必要となります。
7 ソフトウェアキャリブレーションの制御性
このセクションでは、mmWaveLink で使用できるキャリブレーション関連のソフトウェア API をリストします。これらの API に関する最新情報は、AWR1xx Radar Interface Control ドキュメントで提供されています。
7.1 校正とモニタリングの周波数制限
rlRfSetCalMonFreqLimitConfig 関数を使用すると、キャリブレーションとモニタリングのための RF 周波数の下限と上限をプログラムできます。これらの制限はすべての TX に適用されます。 TI では、より柔軟性が高いため、代わりに rlRfTxFreqPwrLimitConfig 関数を使用することをお勧めします。
注: rlRfSetCalMonFreqLimitConfig 関数と rlRfTxFreqPwrLimitConfig 関数が同時に呼び出された場合、後で呼び出される関数によって、キャリブレーションとモニタリング中に使用される制限が決定されます。
7.2 TX 周波数と電力制限の校正と監視
ユーザーは、校正およびモニタリング中に使用する周波数帯域と送信電力レベルを選択できます。これは、rlRfTxFreqPwrLimitConfig API を使用して行われます。アクティブ チャープの Tx 電力レベルとチャープ周波数範囲は、プロファイル設定によって選択されます。この 2 つはファームウェアでは自動的に相互に関連付けられないため、ユーザーはキャリブレーションとアクティブ チャープに同じ設定を使用するか、異なる設定を使用するかを選択できます。
最適なキャリブレーション精度を実現するために、TI は、アクティブ チャープでより高いバックオフ設定が使用されている場合でも、キャリブレーション/モニタリングには常に 0 dB バックオフの Tx 電力設定を使用することを推奨します。校正周波数範囲は、有効チャープ周波数範囲と一致させることができます。
TI は、工場環境で 0 dB バックオフを使用して Tx 出力パワーの校正を実行すること、および校正中の 0 dB バックオフ設定の使用が送信要件に影響を与える場合はフィールド運用で使用することを推奨します。復元機能。保存/復元プロセスの手順の詳細については、セクション 5 を参照してください。工場出荷時校正中は、0db フォールバックを使用して校正を保存できますが、動作中は RfInit 校正が無効になり、保存された校正結果を復元できます。キャリブレーションが 0dB バックオフで行われた場合でも、機能チャープでは 0dB を超えるバックオフを使用できます。
7.3 校正ステータスレポート
7.3.1 RF 初期化校正の完了
rlRfInit が呼び出されると、ブート時キャリブレーションが実行され、アプリケーションは RF 初期化/キャリブレーション完了非同期イベントを待つ必要があります。
AWR_AE_RF_INITCALIB_STATUS_SB。
このレポートには、有効になっているすべての起動時調整の合否ステータスと、調整の結果としてハードウェア内の調整データが更新されたかどうかが示されます。このレポートには、キャリブレーションが実行されたときのタイムスタンプと、キャリブレーション時に測定された温度 (これは、TX および RX チャネルの近くにある温度センサーからの読み取り値の平均です) も含まれます。
7.3.2 ランタイムキャリブレーションステータスレポート
rlRfRunTimeCalibConfig API を使用してキャリブレーション レポートが有効になっている場合、ミリ波デバイスはランタイム キャリブレーション (1 回限りおよび定期的) の完了後に AWR_RUN_TIME_CALIB_SUMMARY_REPORT_AE_SB 非同期イベント メッセージを送信します。
このレポートには、有効になっている各ランタイム キャリブレーションのステータスと、キャリブレーションの結果としてハードウェア内のキャリブレーション データが更新されたかどうかが示されます。このレポートには、キャリブレーションが実行されたときのタイムスタンプと、キャリブレーション時に測定された温度 (これは、TX および RX チャネルの近くにある温度センサーからの読み取り値の平均です) も含まれます。
7.3.3 キャリブレーション/モニタリングタイミング障害ステータスレポート
モニタリングとキャリブレーションの合計時間が 1 つの CALIB_MON_TIME_UNIT に収まらない場合、ミリ波デバイスは AWR_CAL_MON_TIMING_FAIL_REPORT_AE_SB 非同期イベント メッセージを
送信します。
このレポートは、実行時違反がある場合（つまり、CAL_MON_TIME_UNIT で監視と調整を実行できない場合）にも送信されます。
7.4 CAL_MON_TIME_UNIT のプログラミング
rlRfSetCalMonTimeUnitConfig 関数を使用して CALIB_MON_TIME_UNIT を設定します。 CALIB_MON_TIME_UNIT は、基本的なキャリブレーションおよび監視の時間単位であり、各監視の定期的な実行期間を決定します。
7.5 校正の周期性
CALIBRATION PERIODICITY パラメータは、rlRunTimeCalibConf API によって設定されます。このパラメータは、実行時キャリブレーション間の合計時間を制御します。
7.6 RF初期化校正
rlRfInitCalibConfig 関数を使用すると、rlRfInit が呼び出されたときに実行されるキャリブレーション セットを制御できます。デフォルトでは、すべてのキャリブレーションは RF 初期化時に実行されます。この関数は、rlRfInit を呼び出す前に呼び出す必要があります。
7.7 ランタイムキャリブレーション
rlRfRunTimeCalibConfig 関数は次の目的で使用できます。
• キャリブレーションを即座にトリガーする
• 定期的なランタイム キャリブレーションをスケジュールする
キャリブレーション期間の構成
使用する 使用する 使用する 使用する 使用する 使用する 使用する 存在する 存在する スルースルーアウトオフスルーアウトオフスルーダウンスルー ''- ‐‐ ‐ ‐ •
7.8 TX パワーキャリブレーション LUT をオーバーライドする
rlTxGainTempLutGet 関数を使用して、TX パワー キャリブレーションに使用される LUT を読み取ることができます。これは、指定されたプロファイルに適用される TX パワー校正のルックアップ テーブルを返します。この関数は、デバイスで構成ファイルが構成された後にのみ呼び出すことができます。
LUT 構造は、AWR1xx レーダー インターフェイス制御ドキュメントに記載されています。特定のプロファイルの LUT は、各 TX の TX ゲイン コードのセット (19 個) で構成され、各コードは特定の 10 度の温度間隔に対応します。各 TX ゲイン コードは 6 ビットの数値であり、値が大きいほどゲインが高くなります。
CLPC モードが有効な場合、デバイスはランタイム キャリブレーションにより LUT 内のエントリを自動的に更新することがあります。
rlTxGainTempLutSet 関数を使用すると、TX パワー キャリブレーションに使用されるデバイスの LUT を別のゲイン コード セットに置き換えることができます。この関数は、LUT を置き換える必要があるプロファイルごとに 1 回呼び出す必要があります。この関数は、デバイスで構成ファイルが構成された後にのみ呼び出すことができます。
7.9 RX ゲイン キャリブレーション LUT をオーバーライドする
rlRxGainTempLutGet 関数を使用して、RX ゲイン キャリブレーションに使用される LUT を読み取ることができます。これにより、指定されたプロファイルに適用される RX ゲイン キャリブレーションのルックアップ テーブルが返されます。この関数は、デバイスで構成ファイルが構成された後にのみ呼び出すことができます。
LUT 構造は、AWR1xx レーダー インターフェイス制御ドキュメントに記載されています。特定のプロファイルの LUT は、RX ゲイン コードのセット (19 個) で構成され、各コードは特定の 10 度の温度間隔に対応します。各 RX ゲイン コードは、IF ゲイン コードと RF ゲイン コードに分割されます。
rlRxGainTempLutSet 関数を使用すると、Rx ゲイン キャリブレーションに使用されるデバイスの LUT を別のゲイン コード セットに置き換えることができます。この関数は、LUT を置き換える必要があるプロファイルごとに 1 回呼び出す必要があります。この関数は、デバイスで構成ファイルが構成された後にのみ呼び出すことができます。
7.10 校正データの取得と復元
rlRfCalibDataStore 関数と rlRfCalibDataRestore 関数は、デバイスからすべてのキャリブレーション データを取得して再プログラムします。これらの API を使用すると、すべての校正データを工場で不揮発性メモリに保存し、電源を入れるたびに復元できます。
キャリブレーション データは、それぞれ 228 バイトの 3 つのブロックで構成されます。 rlRfCalibDataStore 関数はデバイスから一度に 1 ブロックずつキャリブレーション データを読み取り、rlRfCalibDataRestore 関数は一度に 1 ブロックずつデバイスにキャリブレーション データを復元します。
rlRfInit を呼び出す前に、rlRfCalibDataRestore API を呼び出す必要があります。
キャリブレーション データが正しく復元され検証されると、デバイスは復元されたキャリブレーション データに基づいたキャリブレーション結果を示す AWR_AE_RF_INITCALIB_STATUS_SB レポートを発行します。
校正とモニタリングの期間
各ブート時キャリブレーション、ランタイムキャリブレーション、およびモニタリングを完了するのに必要な時間の長さについては、インターフェイス制御ドキュメントの「キャリブレーションとモニタリングの期間」セクションを参照してください。キャリブレーションとモニタリングごとに費やされる時間に加えて、ファームウェアには一定のオーバーヘッドがあり、FTTI で合計フレーム間時間要件を計算するときに考慮する必要があります。これについては、インターフェイス制御ドキュメントの「校正と監視期間」の章に記載されています。