Millimeter wellenradar PCBA

Millimeter wellenradar ist eine der wichtigsten Erfassungsmethoden für Automobil- und Industrieanwendungen, da es Objekte von wenigen Zentimetern bis zu mehreren hundert Metern mit hochgenauer Distanz-, Winkel- und Geschwindigkeitsgenauigkeit auch unter rauen Umgebungsbedingungen erfassen kann.

Typisch Millimeter wellenradar PCBA Enthält einen Radar-Chipsatz und andere elektronische Komponenten, wie ein Strom managementsystem, Flash-Speicher und Peripheriegeräte auf Leiterplatte montiert. Die Sende- und Empfangsantennen werden in der Regel auch auf Leiterplatte realisiert, aber um eine hohe Antennenleistung zu erreichen, Hochfrequenz-Leiterplatten materialien, wie Rogers RO3003 und Isola 370h, müssen verwendet werden.

Millimeter wellenradar verwendet hauptsächlich vier Frequenzbänder von 24GHz, 60GHz, 77GHz und 79GHz. 24GHz gehört zur Zentimeterwelle genau. Aufgrund des begrenzten Messabstandes (ca. 60m) und der allgemeinen Auflösung ist es oft als Winkelradar konzipiert, um Hindernisse aus der Nähe in einem weiten Blickwinkelbereich zu erkennen. Da 60GHz besonders von atmosphärischer Dämpfung betroffen ist, ist es oft als Vitalzeichen-Erkennungsradar konzipiert, um die Vitalzeichen und die Personalhaltung im Fahrzeug zu erfassen. 77GHz und 79GHz sind aufgrund ihres großen Messabstandes (ca. 200m) oft als Primärradar konzipiert, die leistungsstarke Werkzeuge für die Vorwärtswahrnehmung über lange Distanzen sind. Diese beiden Bänder sind auch die Mainstream-Bänder im zukünftigen fahrzeugmontierten Millimeterwellenradarfeld.

Induktoren, Kondensatoren, Dioden, Leistungschips usw. sind dicht auf dem Netzteil-Modierboard aufgebaut, das hauptsächlich für das Systemstrommanagement verantwortlich ist. Jedes Unternehmen wird in der Regel eine Sicherheitssteuerung darauf integrieren, um Fahrzeugkommunikation und sicherheitsrelevante Funktionen bereitzustellen.

Das Radar-Motherboard kann als Kern des gesamten Millimeter-Wellenradars bezeichnet werden, einschließlich der Antenne, HF, DSP und Steuerplatine.

Millimeter wellenradarantenne PCBA

Wenn die Länge der Antenne 1/4 der elektromagnetischen Wellenlänge beträgt, ist die Übertragungs- und Empfangsumwandlungseffizienz der Antenne am höchsten. Die Wellenlänge der Millimeterwelle beträgt nur wenige Millimeter, so dass die Antenne sehr klein gemacht werden kann. Durch die Verwendung mehrerer Antennen zur Bildung einer Array-Antenne kann auch ein schmaler Strahl erreicht werden, und schmaler Strahl bedeutet eine höhere Azimutauflösung.

Gegenwärtig ist das Mainstream-Schema der Millimeterwellenradarantenne Microstrip Array. Das gängigste Design besteht darin, die Microstrip-Patchantenne auf der Hochfrequenz-Leiterplatte zu integrieren und die Hochfrequenz-Leiterplatte auf dem Radar-Motherboard zu integrieren. Dieses Schema reduziert die Kosten und das Volumen des Millimeterwellenradars erheblich.

Millimeterwellenradar RF PCBA

RF ist verantwortlich für Signalmodulation, Übertragung, Empfang und Echosignal Demodulation. Es ist der Kern RF Teil des Millimeterwellenradars. Derzeit besteht die Mainstream-Lösung darin, die oben genannten Inhalte durch MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit)-Technologie zu integrieren. MMIC ist eine Technologie zur Herstellung passiver und aktiver Komponenten auf Halbleitersubstrat mittels Halbleitertechnologie.

Im Bereich des Millimeterwellenradars umfassen MMIC integrierte Funktionsschaltungen, die auf Silizium-Germanium-Technologie basieren, hauptsächlich rauscharme Verstärker, Leistungsverstärker, Mischer, Detektor, Modulator, spannungsgesteuerter Oszillator, Phasenschieber, Schalter und andere Komponenten. Sender, Empfänger und DSP sind allesamt unabhängige Einheiten, was den Designprozess des Millimeterwellenradars komplex und das Gesamtvolumen relativ groß macht.

Mit der Entwicklung der COMS-Technologie wird MMIC einerseits kleiner, andererseits bietet es technologische Machbarkeit für seine Integration mit DSP und MCU. Ende 2016 brachte TI einen hochintegrierten 77GHz-Millimeter-Wellenradar-Chip AWR1642 auf der Basis von CMOS-Technologie auf den Markt, der Front-End-MMIC, DSP und MCU auf einem einzigen SOC integriert.

DSP des Millimeterwellenradars PCBA

Durch Einbettung verschiedener Signalverarbeitungsalgorithmen extrahiert DSP IF-Signale, die vom Frontend erfasst werden, um bestimmte Arten von Zielinformationen zu erhalten. DSP ist der Kern der Stabilität und Zuverlässigkeit des Millimeterwellenradars.

Steuerkreis des Millimeter Wave Radar PCBA

Der Steuerkreis des Millimeterwellenradars führt eine Datenfusion entsprechend der Zielinformationsausgabe durch DSP und der dynamischen Fahrzeugkarosserie durch und führt schließlich die Entscheidungsverarbeitung durch den Hauptprozessor durch.

Entsprechend den verschiedenen Arten, elektromagnetische Wellen auszustrahlen, werden Millimeterwellenradare hauptsächlich in zwei Arten unterteilt: Pulswellenbetriebssystem und Dauerwellenbetriebssystem.

Pulswellentechnologie bezieht sich darauf, dass Millimeterwellenradar kurze Impulse mit Spitzenleistung in kurzer Zeit überträgt, Objektgeschwindigkeit und Entfernungsmessung basierend auf Dopplerfrequenz und TOF-Prinzip realisiert und Winkelmessung basierend auf Phasendifferenz der Pulswelle realisiert, die durch das gleiche Ziel reflektiert wird, das von paralleler Empfangsantenne empfangen wird. Aufgrund seiner hohen Leistung kann es bewegliche Ziele mit kleiner Amplitude in großer Entfernung im Hintergrund großer Unordnung erkennen. Aber es bringt auch die Nachteile der hohen Kosten, des hohen Volumens und des hohen Stromverbrauchs. Derzeit wird diese Methode im Bereich des fahrzeugmontierten Millimeterwellenradars selten angewendet.

Die Continuous Wave Technologie kann auch unterteilt werden in FSK (Frequenzverschiebung Keying, die die Entfernung und Geschwindigkeit eines einzelnen Ziels messen kann), CW (konstante Frequenz Continuous Wave, die nur für Geschwindigkeitsmessung, aber nicht für Entfernungsmessung verwendet werden kann) und FMCW (frequency modulated Continuous Wave). Unter ihnen ist FMCW aufgrund seiner Vorteile der gleichzeitigen Erkennung mehrerer Ziele, hoher Auflösung und niedrigen Kosten eine gängige Technologie in der kontinuierlichen Wellentechnologie geworden.

Nach Empfang der übertragenen elektromagnetischen Welle von der Millimeterwellenradarantenne werden das Echosignal und das übertragene Signal zum Mischen in den Mischer gesendet. Wenn das übertragene Signal auf das gemessene Ziel trifft und zurückkehrt, hat sich die Frequenz des Echosignals gegenüber dem übertragenen Signal geändert. Der Zweck des Mischers ist die Berechnung der Frequenzdifferenz zwischen dem übertragenen Signal und dem Echosignal, das IF-Signal genannt wird. Das IF-Signal enthält das Bereichsgeheimnis des gemessenen Ziels, und die Bereichsinformationen des gemessenen Ziels können nach anschließender Verarbeitung wie Filterung, Verstärkung, analog-zu-digital Umwandlung und Frequenzmessung erhalten werden.

Bei der Geschwindigkeitsmessung unterscheidet sich die Phase des Echosignals, das vom Millimeterwellenradar empfangen wird, aufgrund der unterschiedlichen Entfernung des gemessenen Ziels. Alle einzelnen Chirp-Signale in einem Frame werden in gleichen Abständen abgetastet, und die Daten an den Abtastpunkten werden vierer transformiert, dann wird die Geschwindigkeit des gemessenen Ziels mit Hilfe der Phasendifferenz gemessen.

Zur Winkelmessung werden mehrere Empfangsantennen verwendet, um dasselbe Echosignal zu empfangen und die Phasendifferenz zwischen Echosignalen zu berechnen, um eine Winkelmessung zu erreichen.

3D Millimeter Wellenradar

Millimeterwellenradar kann nur Entfernungs-, Geschwindigkeits- und Winkelinformationen ausgeben, die auch 3D-Millimeter wellenradar genannt wird. Und dieser Abstand D und Winkel θ Es sind die Daten des Selbstfahrzeugs, das mit Radar im polaren Koordinatensystem der Ebene installiert ist. Durch Umwandlung des polaren Koordinatensystems in das kartesische Koordinatensystem können wir den Abstand vom Zielfahrzeug zum Selbstfahrzeug in x- und y-Richtung ermitteln. Zu diesem Zeitpunkt finden Sie, dass der Abstand in z-Richtung der Dimension fehlt. Dies ist auch einer der Mängel des 3D-Millimeter-Wellenradars, der kritisiert wurde.

Dieser Nachteil ist jedoch fatal für statische Objekte. Die Schachtabdeckungen, Geschwindigkeitsbewegungen, verschiedene in der Luft hängende Schilder, erhöhte Strukturen, stationäre Fahrzeuge usw. in der Mitte der Straße können durch 3D-Millimeter wellenradar nicht festgestellt werden, ob diese Hindernisse den Verkehr aufgrund fehlender Höheninformationen beeinflussen. Bei statischen Objekten sind die Hersteller einfach und grob, sie ignorieren entweder direkt oder verringern das Vertrauen erheblich. Dies ist auch einer der Gründe für Teslas frühere Unfälle. Die Kamera identifizierte den gefallenen weißen Güterwagen nicht, und das Millimeter wellenradar tat es. Das Entscheidungsvertrauen war jedoch zu gering, so dass das Fahrzeug die automatische Notautomatik nicht auslöste.

4D Millimeter Wellenradar

Das bemerkenswerteste Merkmal des 4D Millimeter Wellenradars ist, dass es den Neigungswinkel genau erfassen kann, um die wahren Höhendaten des gemessenen Ziels zu erhalten, das heißt, die Entfernung des Zielobjekts in der z-Achsenrichtung im kartesischen Koordinatensystem. Mit dieser Funktion kann das 4D Millimeter wellenradar stationäre Objekte identifizieren, und das kürzeste Stück Holz wurde hinzugefügt. Darüber hinaus wurde auch die Auflösung des 4D Millimeter Wellenradars stark verbessert. Seine horizontale und vertikale Auflösung beträgt jeweils 1° und 2° und seine horizontale Auflösung ist 5-10-mal höher als die eines gewöhnlichen 3D Millimeter Wellenradars.