随着 L2+、L3 级自动驾驶在乘用车上的加速部署，车辆对周围环境的“立体感知能力”提出了更高要求。相较于传统 77GHz 汽车雷达，4D 成像雷达不仅需要能够感知车辆、行人、障碍物的位置与速度，还要具备空间轮廓还原能力，从而支撑诸如：
高速 ACC（自适应巡航）
AEB（自动紧急制动）
BSD（盲区检测）
倒车辅助
城市 NOA（领航辅助）
这一趋势推动了雷达从“目标点检测”走向“稀疏点云 → 稠密点云 → 类激光雷达式空间成像”。
在此背景下，Texas Instruments（TI）发布的 TIDA-020047 “双器件毫米波级联参考设计” 提供了一套完整、可量产化、工程化的 4D 成像雷达处理平台。该设计由两颗 AWR2243 射频前端与一颗 AM2732R 处理器组成，通过级联技术实现 48 虚拟通道、6 TX + 8 RX 阵列，具备优越的距离、角度与速度分辨率。
本技术文章基于 PDF 文件内容，结合工程分析重新构建，旨在为汽车电子研发者解读该参考设计的架构、原理与关键实现细节。Design Guide: TIDA-020047适用于汽车 4D 成像雷达的双器件毫米波级联参考设计
根据 PDF 第 2 页内容，TIDA-020047 的核心定位是一套 76–81 GHz 高频段成像雷达系统。该系统采用：
AWR2243 × 2：双器件的 FMCW 雷达射频前端
AM2732R × 1：高性能雷达 DSP + MCU 核处理器
双通道 CAN-FD 通信
100 Mbps 以太网输出
低噪声多轨电源管理网络
系统仅需 电池电源输入 + CAN/FDPHY 或以太网输出 即可独立运行，非常适合装配在车辆前保险杠、后保险杠或角落位置。
PDF 第 1 页介绍：
发射端：6 TX（3×2 结构）
接收端：8 RX
通过 MIMO 技术形成 6 × 8 = 48 虚拟通道
图 4-2（PDF 第 7 页）展示了虚拟阵列分布，可提供：
约 3° 角分辨率（方位角）
±75° 视场（FoV）
相较于单芯方案，虚拟阵列显著提升横向分辨率，使车辆对前向或侧向物体的形状与分布获得更准确估计。
根据 PDF 第 2 页表格：
最大探测距离（汽车目标）
±30°：250m
±75°：100m
距离分辨率：1.07m
速度分辨率：0.09m/s
最大速度：±45.6m/s
这些性能可覆盖高速公路到城市工况，兼顾远距目标与超宽 FoV 需求。
PDF 第 3 页的方框图（图 2-1）显示了系统完整信号链。下面以工程视角解构这一步骤。
两个 AWR2243 均包含：
TX 发射链路（TX1/2/3）
RX 接收链路（各 4 通道）
40 MHz 晶振输入
内置 PLL 与 FMCW 合成器
模拟前端 → ADC 采样
两个器件共用一个主器件提供的 20 GHz LO 时钟，保持相位一致，这是级联设计的关键（PDF 第 9 页图 5-1）。
AM2732R 集成：
Arm Cortex-R5F 核处理控制
C66x DSP 核执行高密度 FFT、CFAR、角度估计
大容量片上 RAM
硬件加速器（HWA）
安全模块 HSM
其中 HWA 专门用于：
多普勒频分多址（DDMA）
角度 FFT
数据压缩
实现高吞吐量的实时点云生成。
如图 2-1 所示：
CAN-FD PHY（TCAN1043、TCAN1044）用于输出对象级数据（5 Mbps）
以太网 PHY（DP83TC812）支持 100 Mbps 原始数据/点云输出
LVDS 接口用于对接 TI 的数据采集板（如 DCA1000）
这确保系统同时满足量产车载通信和开发调试需求。
毫米波雷达对电源噪声极其敏感，尤其是 1.0V RF 电源轨。TIDA-020047 采用多级电源体系（PDF 第 3 页）：
车载电源：12V（支持 36–42V 冲击）
宽输入降压模块 LM62460-Q1 → 3.3V
PMIC LP876242-Q1 → 1.8V / 1.2V / 1.0V 多轨输出
其中：
1.0V 电源轨须经过额外滤波以满足射频噪声指标
包括：
Q&A 看门狗
nERR_MCU 错误注入机制
电压监控 VMON1/2
OV/UV 阈值通过 NVM 配置
支持通过 SPI 动态电压调节
可监控 MCU 卡死、供电异常，并直接触发 SOC_nRESET 进行系统重启，提高可靠性。
PDF 第 4–5 页详细介绍了关键芯片。下面从应用角度解构其作用。
特性包括：
76–81 GHz FMCW 收发器
3 TX / 4 RX 架构
内置 ADC
PLL 可调至 20 GHz LO 输出
支持 TX 相移，用于波束形成和 TX 波束控制
其 RFCMOS 工艺实现低功耗、低成本，并允许两个器件通过 LO 链路同步，提高 MIMO 扩展能力。
集成：
Arm R5F：控制与安全逻辑
C66x DSP：高速距离/速度 FFT
HWA：加速点云生成
HSM：支持功能安全
该设计中，AM2732R 主要负责：
距离-多普勒处理
角度 FFT（方位/俯仰）
对象跟踪
数据压缩与封装
CAN/Ethernet 通信协议支持
特点：
支持 TC10 低功耗睡眠唤醒
集成 ESD 监控工具
支持 MII/RMII/RGMII 接口
用于高吞吐量点云数据的车规级传输。
用于向中央 ECU 输出对象级数据（Object List）。支持：
8 Mbps CAN-FD
低功耗睡眠模式
唤醒控制
±58V 总线保护
PDF 第 9 页展示了 LO 时钟同步机制：
主器件 AWR2243 生成 LO 信号
通过延时匹配放大器分成两路
一路送至辅器件
一路回送主器件自身
这种环回设计使得：
主、辅器件两端的 LO 路径完全等长
避免相位差导致虚拟阵列偏移
提高角度估计准确度
由于 77GHz 高频特性：
FR4 损耗太大
采用 Rogers RO4000® LoPro® 系列材料
表面更平滑，减少蚀刻误差
77GHz 天线与 LO 走线位于同层，以减少过孔损耗
这是高频雷达设计中最关键的硬件要点之一。
PDF 第 7–8 页展示了测试过程。
利用 6 TX × 8 RX 虚拟阵列，通过 MIMO 扩大孔径，实现：
稳定的 3° 水平角分辨率
适用于 4D 成像（方位角 + 仰角）
更高密度的点云信息
使用两个 10 dBsm 角反射器
距离 9.5 m
使用 512 点 FFT
测得峰间角度约 3.3°（接近理论值 3°）
如 PDF 图 4-3 和图 4-4 所示，雷达对相近目标具有明显可分辨性。
PDF 第 1 页明确说明，该设计适用于：
成像雷达
远距雷达
中短距雷达
角雷达
这意味着 TIDA-020047 可覆盖汽车上多数关键感知位置，包括：
前保险杠（前视长距离雷达）
前角（角雷达）
后角（盲区雷达）
侧向监测（交叉交通预警）
同时基于车规级 PHY 和 PMIC，可直接用于量产方案开发。
PDF 第 12 页列出配套工具：
用于：
生成 FMCW Chirp
配置 AWR2243
监控中频数据
控制天线阵列测试
支持：
AM2732 上的 TI-RTOS 或 Linux
HWA、DSP 的驱动
CAN 与以太网堆栈
CFAR、角度 FFT、跟踪算法示例
用于输出未处理的 4 通道或 8 通道 ADC 数据，适合算法开发与高精度测试。
基于 PDF 全文技术内容，可以将 TIDA-020047 的价值总结为：
双 AWR2243 + AM2732R
高分辨率 48 虚拟通道
宽视场 ±75°
LO 同步机制
RF/模拟供电滤波
PMIC 安全监控
77GHz 天线 PCB 材料选择
虚拟阵列路由布局
CAN-FD
100BASE-T1
LVDS 原始数据
PMIC 看门狗
电压监测
MCU 错误注入机制
支持车规电压
抗 ESD、抗 EMI
PCB A/B 面结构成熟
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