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          不同類型雷達傳感器應(yīng)用的電路材料在汽車高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)中面臨的選擇

          作者:Ingmar van der Linden 時間:2018-09-13 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

            雷達技術(shù)與其他車載電子安全技術(shù)相比,具有以下優(yōu)勢:在各種惡劣天氣條件下,即使在基于聲光的ADAS技術(shù)(包括攝像機)可能嚴(yán)重退化的情況下,它也能有效運行。雷達系統(tǒng)具有能全天候工作的優(yōu)勢,但是用于自動駕駛汽車的雷達系統(tǒng)也需要穩(wěn)定的高性能PCB天線來實現(xiàn)發(fā)送和接收功能。要PCB天線實現(xiàn)角度和高橫向分辨率以及可重復(fù)一致性能,這就要求電路材料的特性能夠支持其在如此高的頻率與環(huán)境中進行工作。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201809/391863.htm

            用于毫米波頻率下的高性能PCB天線材料必須具有低損耗特性,并且材料的不同批次以及車輛環(huán)境(例如溫度和濕度)的變化條件下仍具有良好的介電常數(shù)(Dk)容差變化。 此外,車載毫米波雷達PCB天線的電路材料還應(yīng)具有光滑的銅箔表面,低損耗因數(shù)(Df)和低吸濕性。

            用于這種高頻毫米波PCB天線的電路材料的常用選擇就是來自Rogers Corp.的5-mil RO3003 TM層壓板(圖3)。它具有毫米波電路所需的嚴(yán)格控制的介電常數(shù)(DK),其10 GHz的DK值為3.00±0.04之內(nèi)。其Dk值隨溫度的變化,即介電常數(shù)溫度系數(shù)(TCDk)很小,僅為-3 ppm /oC(圖4)。 RO3003層壓板還具有毫米波電路所需的光滑銅箔表面,10 GHz時Df值為0.0010,以及低的吸濕率0.04%。 此外,它不含有玻璃布,避免了毫米波頻率下的玻璃編織效應(yīng)產(chǎn)生的不穩(wěn)定和不一致性。

            圖3:RO3003?電路層壓板具有汽車高性能毫米波雷達PCB天線所必需的特性。

            圖4:RO3003?電路層壓板在不同溫度下的Dk變化幾乎可以忽略不計,TCDk僅為-3 ppm /oC。

            羅杰斯公司的RO4000?層壓板已成為24 GHz車載雷達傳感器與ADAS中用于短距離、盲點檢測等雷達天線應(yīng)用中可靠的電路材料。自動駕駛汽車的發(fā)展將會在每一輛車輛中使用許多不同的傳感器系統(tǒng),作為一種“系統(tǒng)之系統(tǒng)”的形式,協(xié)調(diào)多個雷達系統(tǒng)、聲納、激光雷達和照相機等傳感器,為自動駕駛汽車提供許多不同的電子“有利點”。較低頻率的24-GHz雷達已用于停車輔助功能和較短距離的防碰撞預(yù)警。高頻的車載雷達系統(tǒng),目前頻率在77 GHz——最終會是79 GHz頻段——將用于中距離功能,如變道輔助(LCA)和遠(yuǎn)程功能、自適應(yīng)巡航控制( ACC)、前方碰撞警告以及自動緊急制動系統(tǒng)。自動駕駛汽車在移動時的電子檢測和警報系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將非常龐大,顯著需要很高的的車載信號處理和微處理器。

            當(dāng)然,在這樣高的頻率下產(chǎn)生和維持信號性能從來都不是一件簡單的事。 對于這些高頻毫米波天線和電路,即使在車輛環(huán)境中,羅杰斯公司的RO3000?和RO4000層壓板也可以提供高頻率下穩(wěn)定可靠的電氣性能。 真正完全自主的自動駕駛汽車需要對所有面進行檢測,以形成車輛周圍360度的環(huán)境監(jiān)視并根據(jù)不同情況引導(dǎo)車輛,從而取代人類駕駛員對外部環(huán)境的反應(yīng)。

            雷達只是未來自動駕駛汽車的電子技術(shù)之一。自動駕駛汽車必須被不同類型的傳感器包圍,從而有助于不斷收集環(huán)境數(shù)據(jù),以保障汽車及其乘客的安全(其中一個可能被認(rèn)為是駕駛員)。自動駕駛汽車也將依賴一個被稱為“傳感器融合”(sensor fusion)的信息處理,將許多不同傳感器收集到的數(shù)據(jù)整合為可用的信息,并將其轉(zhuǎn)化為安全、舒適的駕駛體驗。

            為準(zhǔn)確收集周外環(huán)境如自行車,自行駕駛車輛等所需的數(shù)據(jù),許多小型多層印刷電路板天線和其他傳感器電路將需要采用穩(wěn)定的低損耗電路材料,例如羅杰斯公司的RO3000,RO4000和Kappa?438層壓板,其在射頻到毫米波頻率具有電路所需的性能和穩(wěn)定性。

            電路的尺寸隨著頻率的增加而減小,特別是工作頻率為77和79 GHz時,因為這些信號波長非常小。各種工作在該頻段下的電路傳輸線,包括微帶線、帶狀線、和共面波導(dǎo)(CPW)電路等,由于電路尺寸很小就要求非常材料具有良好的一致和可預(yù)測性,如RO3003?和RO4830?層壓板。高頻電路材料,例如Rogers RO3003層壓板,在不同電路和不斷變化的環(huán)境下仍保持一致性特別良好的Dk性能,同時,具有毫米波頻率下所需的低損耗因子(Df)或損耗(圖5)。 RO4830熱固性層壓板非常適合對價格敏感的毫米波產(chǎn)品應(yīng)用,它也是傳統(tǒng)PTFE基層壓板的可靠、低成本的替代產(chǎn)品。 RO4830層壓板在77 GHz時的介電常數(shù)為3.2。 LoPro?反轉(zhuǎn)銅箔技術(shù)有助于RO4830層壓板在77GHz時的插入損耗優(yōu)化,其插入損耗值為每英寸2.2dB。

            RO3000和RO4000電路材料的出色機械和電氣性能水平可以與RO4400?粘接材料的相結(jié)合,并在79 GHz時表現(xiàn)非常好和一致的低損耗電路特性。這些關(guān)鍵的電路材料將提供可重復(fù)性且可靠的電氣性能,并使傳感器獲得自動駕駛汽車的車載處理器使用的可靠的數(shù)據(jù),以保證可以車輛的安全行駛。

            這是一個人工智能的時代,只要運用得當(dāng),必將給我們生活帶來很多福利。在將來也許自動駕駛技術(shù)將會得到普及,不同類型雷達傳感器應(yīng)用的電路材料在汽車高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)中的選擇問題就顯得十分重要,它不僅關(guān)系著資源的利用,更關(guān)系到乘車人的安全問題。隨著科技的日漸成熟,最合適的傳感器將會應(yīng)用到高級自動駕駛系統(tǒng)上,,此時,就可以在保證車輛安全行駛的條件下讓人們享受自動駕駛帶來的方便。


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