今日、レーダーは消費者向け製品にも使用されており、System PlusConsultingの従業員はその実装に関心を持っています。技術とコストの分析会社がレーダーチップを分解して検査することを決定しましたが、どれですか？ Vayyarの第1世代RFシステムが、いくつかの理由で分析デバイスとして選択されました。
まず、System Plus Consultingのアナリストは、Vayyarがこのような高度に統合されたシングルチップRFシステムをチップ上でどのように開発できるのか疑問に思いました。専門家は、このデバイスが高解像度の4D画像を作成できるという事実にも興味をそそられました。
以前は、レーダー市場の成長は非常に遅く、センサー自体は非常に成熟した業界（軍隊など）で使用されていました。今、情勢は大きく変わりました。レーダー（特に画像を形成できるもの）は、カルダシアンよりも注目を集めています。自動車および消費者向けアプリケーションはエンジニアの想像力を刺激しており、その結果、新しいデバイスとそのアプリケーションの数は2桁で増加しています。
レーダーは軍事基地や航空機運搬船にとって依然として重要ですが、スマートホーム、ファミリーカー、さらにはスマートフォンにも大量に配備されています。自動車用途では、Tier-1とOEMは現在、ADASとキャビン内の活動検出の両方のためのイメージングレーダーに取り組んでいます。
レーダー会社もスマートフォンの機能を監視しています。したがって、たとえば、InfineonとGoogle（昨年発表された）のコラボレーションの目玉は、Google Pixel 4でのジェスチャー制御テクノロジーの導入でした。この機能は、Infineonのレーダー開発に基づいています。レーダーがすべての電話で使用されるかどうかはまだ明確ではありませんが、これらのセンサーの範囲は大幅に拡大しています。
Vayyarは、Walabot製品ラインの一部として独自のRFチップを開発しました。Walbot Homeの転倒監視システムにより、家族や介護者は、安定性に問題がある可能性のある高齢の親戚を監視できます。
レーダーベースのシステムは、壁やカーテンを通して人を認識することができます。このテクノロジーの利点の1つは、監視対象の人がウェアラブルデバイスを携帯する必要がないことです。
System Plus Consulting（YoleDéveloppementグループの一部）の専門家は、統合されたトランシーバーから受信したさまざまな信号を分析し、デジタル信号プロセッサーを使用してそれらを処理するVayyarチップに興味をそそられました。
System PlusConsultingのコスト分析の専門家であるStephanElizabethと話をしたとき、彼は、VayyarがRFシステムオンチップとマイクロコンピューターの両方を収容する小さなボードを設計できたと説明しました。この配置により、このデバイスは、システムベンダーによってインストールされた任意の外部プロセッサと連携できます。
問題の第1世代のVayyarチップは、3〜10GHzの周波数で動作するRFチップに基づいていました。さまざまな国で実施されている周波数範囲の制限を考慮して、Vayyarは57〜64 GHzの範囲で動作するデバイスをすでに開発しており、最大帯域幅と高解像度スペクトルを提供します。また、このラインには、77〜81GHzの範囲で動作するデバイスがあります。
System Plus Consultingによると、RFシステムオンチップには、「トランシーバーダイに多くのSRAMを備えた組み込み信号プロセッサ」が付属しています。RFシステムは、Walabotボードにあるマイクロコンピューターにデータを送信します。「マイクロプロセッサは、SRAMからのデータをUSBインターフェイスのデータストリームに変換するだけです。」この手順は、Vayyarシステムを多用途で柔軟にし、特定のデバイスの開発者が選択した任意の外部プロセッサまたはプロセッサで使用できるようにするため、非常に重要です。QualcommSnapdragonプロセッサであるか他のアプリケーション用のプロセッサであるかは関係ありません。また、Vayyarのチップは、複雑な視覚化アルゴリズムを実装できます（必要な場合）。
ワラボットホームの外
Walabot Homeの実装に加えて、Vayyarは自動車市場にも参入しています。2年前、Vayyarは大手Tier-1サプライヤーであるValeoと提携しました。同時に、Valeoは、Vayyarセンサーを使用して赤ちゃんの呼吸を監視し、緊急時に（特に赤ちゃんが車の中に一人でいる場合）アラームを作動させる計画を発表しました。
昨年11月、Vayyarは、アメリカの多国籍コッホインダストリーズの投資子会社であるコッホディスラプティブテクノロジーズ（KDT）のラウンドDへの投資で1億900万ドルを調達することに成功しました。Kochとその子会社は、Vayyarセンサーをさまざまな市場セグメントに持ち込む可能性があるため、戦略的投資家としてKDTを引き付けることは非常に重要でした。
ワラボットホームシステム
Walabot Homeは、人々の動きを追跡し、転倒したかどうか、助けが必要かどうかを判断するインテリジェントなシステムです。非常に小型で薄いデバイスは、低電力の電波（Wi-Fi信号と同様）を処理するセンサーシステムを使用して、人の位置を特定します。
基盤となるシステムであるチップ上のRFシステムは、3 GHz〜81 GHzの範囲で動作する送信機と受信機を組み合わせて、送受信された複数の信号を分析することにより、高解像度の4D画像を作成します（すべて外部プロセッサなし）。 ..。トランシーバーの統合とシグナルプロセッサーの高速処理のおかげで、Vayyarシステムはさまざまな状況の正確なシナリオを記述することができます。
Walabot Homeシステムを通じて、Vayyarは人や物のサイズ、位置、動き、位置を表示できます。これにより、カメラを使用せずにリアルタイムで環境を完全に認識および分類できます。画像を処理するカメラがないということは、潜在的なプライバシーの脅威の1つがシステムにないことを意味します。
Walabot Homeは、ケアを必要としている人々を追跡し、潜在的に危険な状況や事故を継続的に防止する転倒通知システムです。このスマートホームシステムは、人が家の中を動き回っているときに転倒したかどうか、そして助けが必要かどうかを判断できます。
チップ上のRFシステム
このシステムは、UWB（超広帯域）テクノロジーをサポートしており、これにより、人を認識し、空間内での位置を判別できます。 UWBは、非常に短い持続時間（数十ピコ秒から数ナノ秒）の高周波エネルギーパルスを使用して信号を送受信します。実際には、UWBは、10分の1ワットのアンテナ電力で毎秒ギガビットのオーダーの帯域幅を実現できるワイヤレスプロトコルです（FCCは、帯域幅が500 MHzを超える場合、または相対帯域幅が20％を超える場合、信号をUWBとして分類します）。このテクノロジーの利点は、パルス長が短いため、UWB信号が波自体の反射による干渉を受けにくくなることです。
「Vayyarの1つのRFチップを使用して、3.3〜10GHzの範囲のRF信号を送受信します。システムは2つのボードを使用します。1つはRFトランシーバー用（図1の黄色のアウトライン）、SRAMメモリからのデータ収集とUSBインターフェイスを介したデータ転送用、もう1つ（図1の緑色のアウトライン）はデータ処理とBluetooth / Wiへの接続用です。 -Fi "-これは、System PlusConsultingのStefanElizabethが私たちに説明した方法です。
図1：Walabot HomeシステムのX線（出典：Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoCに関するレポート、System Plus Consulting、2020年）。
図2：Walabotホームシステムのブロック図（出典：Vayyar VYYR2401 4D UWBレーダーイメージングSoCに関するレポート、System Plus Consulting、2020年）。
図3：Walabotホームシステムのメインボード（出典：Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoC Report、System Plus Consulting、2020）。
図2に示す2つのボードは、柔軟性を高めるためにFlexPCBを使用して接続されています。この柔軟性により、スペース、重量、およびコストが節約されます（同等のリジッドベースソリューションと比較して）。
ステファン・エリザベスによれば、熱放散は2つの方法で制御されます。「熱伝達材料は、プロセッサの上とヒートシンクの直接の2か所に配置されます。」彼はまた、「ヒートシンクはA380アルミニウム合金でできている」と提案しました。
A380は、最も一般的に使用されているアルミニウム合金の1つです。 A380は、優れた流動性、気密性、耐亀裂性を備えています。特に、A380アルミニウム合金のダイキャストは、高品質で費用効果の高い部品と耐久性のある製品を生み出します。
RFチップには48個のI / Oがあり、ダイをハウジングの下のボールに接続します。 「チップ上の48の入力と出力のうち、42のみがアンテナ通信に使用されます。チップ上のRFシステムは、トランシーバーダイに大量のSRAMメモリを備えた統合信号プロセッサを使用し、データをマイクロプロセッサに送信します。次に、マイクロプロセッサは、SRAMからのデータをUSBインターフェイスのデータストリームに変換します。オンボードのシグナルプロセッサにより、複雑なイメージングアルゴリズムを実行するための外部プロセッサが不要になります」とStefanElizabeth氏は述べています。
オンチップRFシステムは、別の10層基板にはんだ付けされた6層PCB基板を使用します（図4）。パッケージは、蓋なしのFCBGAテクノロジーを使用して作られています。 MMIC（Microwave Monolithic Integrated Circuit）は、ADCによって処理される中間信号をオンチップで生成する2つの直交発振器で構成されています。
図4：チップ上のRFシステムボードの断面図（出典：Vayyar VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoCレポート、System Plus Consulting、2020年）。
図のブロック図のVYYR2401-A3RFプロセッサに加えて。図2と3を見ると、Qualcommスピーカーとマイク制御デバイスを使用してデバイスとコーデック/オーディオインターフェイス間の緊急モバイル通信を提供するMSM8909プロセッサを見ることができます。 Qualcomm 210 MSM8909は、Androidタブレットおよびスマートフォン向けに設計されたエントリーレベルのシステムオンチップです。プロセッサには、周波数1.1GHzのARMCortex-A7コアが4つ装備されています。
システムオンチップには、Bluetooth 4.1 + BLE、802.11n（2.4 GHz）WiFiモジュール、および4G-LTEカテゴリ4モデム（LTE FDD、LTE TDD、WCDMA（DC-HSDPA、HSUPA）、CDMA1x、EV-DO Rev. B、TD-SCDMAおよびGSM / EDGE）であり、最大速度150Mbpsで動作できます。
サイプレスCYUSB2014コントローラーは、システムによって処理されたデータをUSBインターフェースを介して送信します。CYUSB2014は、さまざまな機能の柔軟性と統合を提供するSuperSpeedペリフェラルコントローラーです。このコントローラーには、任意のプロセッサー（ASICまたはFPGA）に接続できる完全に構成可能なGPIFII並列プログラマブルインターフェースがあります。GPIF IIは、サイプレスの主力USB2デバイスであるFX2LPのGPIFの改良版です。
アンテナ
レーダー信号制御ボードは、高解像度を提供する21個のアンテナで構成されています。 「1つのアンテナのサイズは、21のアンテナを処理するための大きなRFボードがシステムにあることを前提としています」とStephenElizabeth氏は述べています。システムは3〜10 GHzの周波数で動作するため、アンテナサイズは大きくなります（λ/ 4 = 〜15mm）。彼はまた、「接続されているアンテナの数は、解像度に直接関係しています。ただし、このデバイスは低周波数で動作するため、アンテナのサイズは非常に大きくなります。」
「このシステムの動作周波数は約9.6GHzで、ボウタイアンテナのパラメータに基づいています」とStephenElizabeth氏は付け加えました。
図5：21個のアンテナを備えたRFボード（出典：Vayyar VYYR2401 4D UWBレーダーイメージングチップレポート、System Plus Consulting、2020年）。
Bow-Tieデザインは、薄型、高スループット、低損失、高放射効率という特性により、イメージングアプリケーション、レーダー、Wi-Fiアクセスポイント、パルスアンテナで広く使用されています（図6）。
図6：ボウタイアンテナの形状（出典：Vayyar VYYR2401 4D UWBレーダーイメージングSoCに関するレポート、System Plus Consulting、2020年）。
ボウタイアンテナの設計は、双円錐ダイポールトポロジーのワイヤー近似（平面タイプのバリエーション）です。アンテナの設計は、サイズとコスト、シンプルな形状と信頼性において理想的です。ボウタイアンテナは、優れた入力インピーダンス制御を提供し、簡単に作成できます。
コストと分析
System Plus Consultingは、システム全体のコスト見積もりを実施し、システムの総コストの10％のみがRFチップに費やされたことを強調しました（図7）。
図7：Walabotホームシステムのコスト分析（出典：Vayyar VYYR2401 4D UWBレーダーイメージングSoCレポート、System Plus Consulting、2020年）。
「システムが大きいため、コストのほぼ30％がPCB（RFボード、Wi-Fi / BTアンテナなど）と相互接続にかかります。メモリ（RAM、フラッシュ）とプロセッサ（Qualcomm Snapdragon 210）がコストのほぼ20％を占めています。コストの30％は、センサー、PMIC、接続インターフェイスなどの個別のコンポーネントに費やされます。さらに10％がディスプレイに送られます」とStefanElizabeth氏は述べています。
図8：その他のVYYRチップバージョン（出典：Vayyar Report VYYR2401 4D UWB Radar Imaging SoC、System Plus Consulting、202 0）。
Vayyarは、すでに市場に出ている他のバージョンのチップも開発しました。これらのモデルの動作周波数は60〜80GHzの範囲です。VYYR7201-A0は57〜64 GHzで動作し、VYYR7202-A1は77〜81GHzで動作します。前者はVayyarV60G-Homeシステムで提供され、ジェスチャー認識アプリケーションだけでなく、部屋にいる人や車に残された赤ちゃんの検出にも適しています。46個の線形偏光PCBアンテナがあります。VYYR7202-A1には40個の極性アンテナが組み込まれており、このチップはVayyarV80Gで使用されます。車内外での使用や、潜在的な侵入者の検出に適しています。
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