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适用于ADAS和自动驾驶的雷达传感器

微波射频网 2020-09-02 15:44 次阅读

在过去的20多年间,雷达技术被广泛应用于汽车行业,这些技术使得驾驶更安全、更便捷。随着工业4.0以及智慧城市的发展,雷达系统在交通管理、安防、楼字自动化等方面的应用更加多样化。随着雷达PCB应用领域的不断发展和完善,罗杰斯公司的射频材料解决方案在高性能、高可靠性、高性价比等方面已经成为了行业的开拓者。

适用于ADAS和自动驾驶的雷达传感器

如今,雷达传感器已成为高级驾驶辅助系统(ADAS)的关键组成部分。 随着ADAS的发展,为满足监管和NCAP规划路线图对安全功能日益增长的要求,雷达技术也被广泛应用到其它领域中,例如:用于摩托车和行人检测的角雷达,以及用于减少中暑悲剧发生的舱内生命体征探测雷达。此外,高分辨率雷达技术正在开发和部署在L4和L5级自动驾驶汽车中,用于个人出行以及最后一英里的物流配送。雷达技术有望发展并满足这些汽车应用日益增长的性能要求。

长期以来,罗杰斯公司的高频层压板提供了PCB贴片天线所需的射频性能和高可靠性,为这些天线应用于汽车雷达提供了关键性的安全保障。其中,RO4000系列材料(例如RO4835层压板)广泛用于24 GHz的应用。对于77/79 GHz的汽车雷达应用,RO3003层压板由于拥有优异的射频性能和热机械性能,而处于行业领先地位。为了满足汽车雷达天线设计工程师提出的更高要求,罗杰斯持续投入研发,并不断推出新产品,使得汽车雷达设计工程师、雷达芯片组供应商、PCB制造商,能进一步优化其汽车雷达应用的成本和性能。与第一代RO3003层压板相比,新一代RO3003G2层压板具有更低的插入损耗,更稳定的介电常数以及更优的PCB制造性能。罗杰斯RO4830层压板采用了LoPro铜箔,在射频性能和成本之间实现了平衡。RO4830热固性层压板是一款十分具有竞争力的射频层压板材料,它在降低PCB制造成本的同时,还具有类似RO3003层压板的低插入损耗,它的另一个优点是即使长期工作于室外环境中,也具有稳定的介电常数。

微带线50 ohm传输线测试,1/2oz.铜箔的5 mil 层压板插入损耗对比(差分相位长度法测得)

适用于智慧城市和工业4.0的雷达技术

现在,我们可以看到这些类似的雷达技术,正在应用于自动驾驶汽车,应用于创建智慧城市和智能工厂,用于提高人们的效率和生活质量。在全球范围内,有超过42亿人居住在城市地区。联合国预计,到2050年,居住在人口稠密的城市地区的人口将增长到68%,特别是特大城市的人口聚集态势还在不增加强。高人口密度有利于城市经济的蓬勃发展,能带来更高的效率和生产力,能为市民和企业创造机会。最大限度地利用城市的道路基础设施、电力、建筑和社会服务,能为城市居民创造一个安全、清洁的生活环境。

在智慧城市中,数字传感器(尤其是雷达)将成为城市的眼睛和耳朵。这些传感器能够最大化提高城市交通的运营效率,让人们在最短的时间内到达公司。同时,减少交通拥堵,也可以最大程度利用现有的道路基础设施,增加城市道路的通行效率。

此外,在楼宇或智慧家庭中,雷达传感器可以自动调整供暖、通风和空调(HVAC)系统,控制照明、门窗的开启,最大程度地减少用电量。让人们在舒适性、成本和能耗三者之间实现完美平衡。在自动化办公室系统中,雷达可以实时提供在岗员工的相关数据,这些关键数据可以用来优化建筑和空间的利用率。在智能工厂中,雷达传感器可以在安全可靠的情况下,通过预测安全和健康状态,辅助人们管理操作机器人系统。

在智慧城市中,交通管理系统也在采用雷达传感器来监测车辆实时通行情况,系统可以获取到包括行人、自行车等所有道路运动目标的队列、速度、位置等信息。雷达系统不受天气影响,可以全天候提供稳定可靠的数据,协助调整交通状况和交通信号灯,节省人们的出行时间。当有交通事故发生时,交通管理系统需要迅速做出反应,以防止发生危险情况并减少交通拥堵造成的延误。这时候,雷达系统就能体现出其优势,它会在事故第一时间做出响应,控制摄像头放大事故区域,来协助分析交通情况。另外,通过对所有传感器数据的综合分析,利用5G高速信号传输,以及车辆与基础设施通信相结合,还可以完成对交通状况的提前预测。

雷达技术在性能和成本上均优于其它交通传感器。雷达几乎可以在所有天气条件下有效运行,并且其测量精度比传导方式更高。雷达传感器不是侵入式的,这使得道路维护人员可以方便地使用它们,从而降低系统成本。与汽车ADAS类似,交通管制中的雷达也需要采用高性能的PCB天线,用来实现发射和接收信号。这些PCB天线必须具备较高的角分辨率、侧向分辨率、可重复等性能。这就要求罗杰斯的线路板材料能够胜任这么高的频率,并且能在如此苛刻的工作环境下保持优异的性能。

PCB天线的核心指标参数包括:增益、方向性、效率等。线路板材料的低损耗对于实现良好的天线性能至关重要。这些紧凑型天线及其高频发射、接收电路在应用于智慧城市及智能工厂时,必须能保证连续可靠地运行。

在智能工厂中,第四次工业革命已经开始。工业4.0是一个万物互联的智能时代:无处不在的云计算、人工智能、增材制造、机器人协同工作、无人机、区块链以及混合现实。像雷达这样的传感器最适合用来获取相关数据,这些数据将为快速改进产品的质量,提高设备的利用率,预测安全性以及降低环境影响等方面提供决策支持。产品也将通过物联网(IoT)变得更加智能,将数据传输给企业,在产品生命周期内进行实时改进,为客户提供更多额外价值。在这些严格的产品和生产环境中,配备GPS定位和Wi-Fi快速数据传输的雷达装置将广泛应用于判断物体是否存在,测量其速度和距离等多种应用中。

无论是在24 GHz,60 GHz还是77/79 GHz频率,PCB天线的性能对于这些应用都至关重要。作为汽车雷达市场中射频材料的市场领导者,罗杰斯已准备好为行业提供易用的材料解决方案。为智慧城市的每个雷达案例量身定制天线系统,提供最佳和最可靠的射频材料。来自罗杰斯公司的RO4835 层压板是可靠的24GHz雷达电路材料,适用于交通管理、工厂、建筑和家庭自动化应用,如闸门、自动照明及空调系统等。

当我们逐步使用更高的频率以实现更高的分辨率,实现对目标的分类,以及运动检测和人数统计等应用时,电路的尺寸会随着频率的增加而缩小。在60GHz至77/79 GHz的工作频率下,这些信号的波长会变得非常小。在这些频率下需要使用各种不同类型的传输线电路,包括:微带线、带状线、共面波导(CPWG)等。这些优良的电路特性需要极其一致且可预测的线路板材料,例如:RO3003G2和RO4830层压板。罗杰斯RO4830热固性层压板非常适合对价格敏感的毫米波应用。罗杰斯RO3003G2层压板是一款具有更低插入损耗和更低介电常数变化的产品,能够在整块电路板以及各种复杂的使用环境中保持稳定的介电常数,特别适用于对微弱信号需要具有较高灵敏度的毫米波电路。

雷达传感器具有成本效益高、用途广泛、全天候工作等多方面优点,在保障社交的安全性和机动性等方面发挥了重要作用。其通用性也非常适合家庭、办公室、工业生产等应用场合,可以提高这些场合的安全、安防等级及运行效率。随着雷达传感器的普及,罗杰斯公司将不断提供高性能、高性价比的材料解决方案,持续保持创新并引领市场。

原文标题:毫米波雷达的材料解决方案:从ADAS到智慧城市及智能工厂

文章出处:【微信号:mwrfnet,微信公众号:微波射频网】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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