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不同类型雷达传感器应用的电路材料在汽车高级驾驶员辅助系统(ADAS)中面临的选择

作者:Ingmar van der Linden时间:2018-09-13来源:电子产品世界收藏

  雷达技术与其他车载电子安全技术相比,具有以下优势:在各种恶劣天气条件下,即使在基于声光的ADAS技术(包括摄像机)可能严重退化的情况下,它也能有效运行。雷达系统具有能全天候工作的优势,但是用于自动驾驶汽车的雷达系统也需要稳定的高性能PCB天线来实现发送和接收功能。要PCB天线实现角度和高横向分辨率以及可重复一致性能,这就要求电路材料的特性能够支持其在如此高的频率与环境中进行工作。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201809/391863.htm

  用于毫米波频率下的高性能PCB天线材料必须具有低损耗特性,并且材料的不同批次以及车辆环境(例如温度和湿度)的变化条件下仍具有良好的介电常数(Dk)容差变化。 此外,车载毫米波雷达PCB天线的电路材料还应具有光滑的铜箔表面,低损耗因数(Df)和低吸湿性。

  用于这种高频毫米波PCB天线的电路材料的常用选择就是来自Rogers Corp.的5-mil RO3003 TM层压板(图3)。它具有毫米波电路所需的严格控制的介电常数(DK),其10 GHz的DK值为3.00±0.04之内。其Dk值随温度的变化,即介电常数温度系数(TCDk)很小,仅为-3 ppm /ºC(图4)。 RO3003层压板还具有毫米波电路所需的光滑铜箔表面,10 GHz时Df值为0.0010,以及低的吸湿率0.04%。 此外,它不含有玻璃布,避免了毫米波频率下的玻璃编织效应产生的不稳定和不一致性。

  图3:RO3003™电路层压板具有汽车高性能毫米波雷达PCB天线所必需的特性。

  图4:RO3003™电路层压板在不同温度下的Dk变化几乎可以忽略不计,TCDk仅为-3 ppm /ºC。

  罗杰斯公司的RO4000®层压板已成为24 GHz车载雷达传感器与ADAS中用于短距离、盲点检测等雷达天线应用中可靠的电路材料。自动驾驶汽车的发展将会在每一辆车辆中使用许多不同的传感器系统,作为一种“系统之系统”的形式,协调多个雷达系统、声纳、激光雷达和照相机等传感器,为自动驾驶汽车提供许多不同的电子“有利点”。较低频率的24-GHz雷达已用于停车辅助功能和较短距离的防碰撞预警。高频的车载雷达系统,目前频率在77 GHz——最终会是79 GHz频段——将用于中距离功能,如变道辅助(LCA)和远程功能、自适应巡航控制( ACC)、前方碰撞警告以及自动紧急制动系统。自动驾驶汽车在移动时的电子检测和警报系统产生的数据量将非常庞大,显著需要很高的的车载信号处理和微处理器。

  当然,在这样高的频率下产生和维持信号性能从来都不是一件简单的事。 对于这些高频毫米波天线和电路,即使在车辆环境中,罗杰斯公司的RO3000®和RO4000层压板也可以提供高频率下稳定可靠的电气性能。 真正完全自主的自动驾驶汽车需要对所有面进行检测,以形成车辆周围360度的环境监视并根据不同情况引导车辆,从而取代人类驾驶员对外部环境的反应。

  雷达只是未来自动驾驶汽车的电子技术之一。自动驾驶汽车必须被不同类型的传感器包围,从而有助于不断收集环境数据,以保障汽车及其乘客的安全(其中一个可能被认为是驾驶员)。自动驾驶汽车也将依赖一个被称为“传感器融合”(sensor fusion)的信息处理,将许多不同传感器收集到的数据整合为可用的信息,并将其转化为安全、舒适的驾驶体验。

  为准确收集周外环境如自行车,自行驾驶车辆等所需的数据,许多小型多层印刷电路板天线和其他传感器电路将需要采用稳定的低损耗电路材料,例如罗杰斯公司的RO3000,RO4000和Kappa™438层压板,其在射频到毫米波频率具有电路所需的性能和稳定性。

  电路的尺寸随着频率的增加而减小,特别是工作频率为77和79 GHz时,因为这些信号波长非常小。各种工作在该频段下的电路传输线,包括微带线、带状线、和共面波导(CPW)电路等,由于电路尺寸很小就要求非常材料具有良好的一致和可预测性,如RO3003™和RO4830™层压板。高频电路材料,例如Rogers RO3003层压板,在不同电路和不断变化的环境下仍保持一致性特别良好的Dk性能,同时,具有毫米波频率下所需的低损耗因子(Df)或损耗(图5)。 RO4830热固性层压板非常适合对价格敏感的毫米波产品应用,它也是传统PTFE基层压板的可靠、低成本的替代产品。 RO4830层压板在77 GHz时的介电常数为3.2。 LoPro®反转铜箔技术有助于RO4830层压板在77GHz时的插入损耗优化,其插入损耗值为每英寸2.2dB。

  RO3000和RO4000电路材料的出色机械和电气性能水平可以与RO4400™粘接材料的相结合,并在79 GHz时表现非常好和一致的低损耗电路特性。这些关键的电路材料将提供可重复性且可靠的电气性能,并使传感器获得自动驾驶汽车的车载处理器使用的可靠的数据,以保证可以车辆的安全行驶。

  这是一个人工智能的时代,只要运用得当,必将给我们生活带来很多福利。在将来也许自动驾驶技术将会得到普及,不同类型雷达传感器应用的电路材料在汽车高级驾驶员辅助系统(ADAS)中的选择问题就显得十分重要,它不仅关系着资源的利用,更关系到乘车人的安全问题。随着科技的日渐成熟,最合适的传感器将会应用到高级自动驾驶系统上,,此时,就可以在保证车辆安全行驶的条件下让人们享受自动驾驶带来的方便。


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