マイクロ波技術 - 自動車ミリ波レーダ設計動向とPCB材料溶液

自動車の急速な発展 ミリ波レーダー センサーと技術の反復更新も安全運転と旅行を行う. 高分解能ミリ波レーダ, 強いジャミング性能, 良い検出パフォーマンス, 小型その他の利点, 自動車運転とADASシステムで不可欠なセンサーになりました. 国内増加 ミリ波レーダー 国内モデルの設計と設置確率, の適用 ミリ波レーダー また、より多くの局面に広げられます. 本稿では、いくつかのアプリケーションシナリオと設計動向について簡単に述べる ミリ波レーダー; キーの選択 PCB材料 との特徴 PCB材料 のデザインで ミリ波レーダー アンテナについて.

アプリケーションシナリオ

技術の発展に伴い，ミリ波レーダの発展も，ユーザのニーズに応える方向に沿っており，検出範囲を近距離から実現し，測定精度が徐々に向上している。最も早い速度測定と範囲測定から、速度測定、範囲測定と角度測定の実現に、そして、現在、より高解像度イメージイメージングの実現へ。adasシステムでは，ミリ波レーダの応用は，異なる車両の要求と機能に応じて分割できる。例えば、車両上の異なる設置位置に応じて前方レーダ、後方レーダ及び角度レーダに分割することができるまた、検出距離に応じて、長距離レーダー、中距離レーダーと短距離レーダーに分割することができます。ADASにおけるミリ波レーダの応用には、AEB自動ブレーキ、FSW前方衝突警報、LCA車線変更支援、ACC適応クルーズ、BSWブラインドエリア監視などがある。

ミリ波レーダ

自動車の運転と運転安全の支援に加えて，駐車場やドアを開ける際の障害物検知の応用にも，車両の駐車時やドア開放時のドアの衝突損傷を軽減するために，車両用ミリ波レーダの応用も拡張されている。

ミリ波レーダアプリケーションの多様性を増大させ，ミリ波レーダの新しい応用シナリオを積極的に拡大する。例えば、運転者の疲労状態を感知し、安全運転の目的を達成するために、運転者のバイタルサイン監視レーダセンサは、心拍数や呼吸速度などの運転者のバイタルサインの非接触監視を実現することができる。また、旅客機監視用レーダーセンサは、車の乗客（大人、子供、ペット）を非接触で確実に検出することができ、走行過程での偶発的な拘留の発生を回避し、安全な旅行者保護を行うことができる。

PCB設計 トレンド

自動車用ミリ波レーダの動作周波数は，主に24 ghz帯と77 ghz帯を含んでいる。24 ghz帯は，検出域が50 m程度の短距離レーダに使用され，ブラインドスポット検出システムに使用できる。しかし，その狭帯域幅のため，レーダの分解能と性能は大きく制限されている。

比較的に言えば、77 GHzレーダーは広い見通しを持っている。その大きな利点は、短距離から長距離までの高精度、高解像度と優れた測定可能性です。77 ghzレーダの2周波数帯は76〜77 ghz，77〜81 ghzである。帯域幅はそれぞれ1 GHz，4 GHzである。巨大な帯域幅の利点は、解像度と精度を大幅に向上させます。一方，77 ghzレーダの高周波・短波長により，設計されたレーダトランシーバやアンテナなどが小型化され，レーダ全体の小型化が図られ，車体内に設置・隠蔽が容易になる。77 GHz帯は世界的な規制と産業の採用において著しい魅力をもたらした。

77 GHzミリ波レーダの応用は自動車自動化の高度な段階に対応する。自動運転車の開発とadas設置率の増加に伴い，24 ghzの車両レーダセンサの大部分は77 ghz帯になり，需要や用途は徐々に増加する。

異なる周波数帯におけるレーダセンサの市場動向

The 77 GHzミリ波レーダ システム・モジュールはFMCWレーダ設計方式に基づいている, そして、ほとんどはTiのような完全な単一チップ溶液を採用する, InfineonまたはNXP, RFフロントエンドを統合する, 信号処理装置及び制御装置, そして、複数の信号を送受信する. The PCB設計 レーダーモジュールは顧客のアンテナ設計によって変化する, しかし、主にこれらの方法があります.

第1のものはアンテナ設計の最上位層として超低損失のPCB材料を持つキャリアボードである。マイクロストリップパッチアンテナは通常、アンテナ設計に使用され、スタックの第2層はアンテナとそのフィーダの層として使用される。FR - 4は他のPCB材料に使用される。この設計は比較的簡単で、処理が容易で低コストである。しかしながら、超低損失PCB（通常0.127 mm）の薄い厚さのために、銅箔の粗さが損失及び整合性に及ぼす影響に注意を払う必要がある。同時にマイクロストリップパッチアンテナの狭い給電線は，線幅の精密制御に注意を払う必要がある。

第2の設計法はsiw回路を用いてマイクロストリップパッチアンテナでないレーダアンテナを設計する。アンテナに加えて、他のPCBスタックは、第一の方法として、レーダ制御および電力層としてFR－4材料を使用している。このSIWアンテナ設計で使用されるPCB材料は、損失を低減し、アンテナ放射を増加させることができる超低損失PCB材料である。材料の厚さは通常、基板の厚さより厚く、帯域幅を増加させ、銅箔の粗さの影響を低減することができ、狭い線幅を処理するときには他に問題はない。しかし，siwスルーホール加工と位置精度の問題を考慮する必要がある。

第3の設計法は超低損失材料を用いた多層構造の設計である。異なる要件によれば、それらのいくつかは超低損失材料を使用してもよいし、又はそれらの全てが超低損失材料を使用してもよい。この設計は、回路設計の柔軟性を大きく向上させ、積分を増加させ、さらにレーダモジュールのサイズを小さくする。しかし、不利益は比較的高いコストである。

レーダセンサの異なるPCB設計

PCB材料問題

ミリ波レーダセンサの種々のpcb設計のために，回路損失を低減し，アンテナ放射を増加させるために超低損失のpcb材料が必要であるという特徴がある。pcb材料はレーダセンサ設計の重要な構成要素である。適切なpcb材料を選ぶことは，ミリ波レーダセンサの高い安定性と性能の整合性を保証することができる。

77 GHzミリ波レーダ用のPCB材料の性能は、以下の観点から考慮すべきである

第一は，材料の電気的特性であり，レーダセンサの設計における主要要因であり，pcb材料の選択である。安定した誘電率と超低損失のpcb材料の選択は77 ghzミリ波レーダの性能にとって非常に重要である。安定した誘電率および損失は、アンテナ利得および走査角度または範囲を改良して、レーダ検出および位置決め精度を改良するために、受信および送信アンテナを正確なフェーズを得ることができる。誘電率の安定性とPCBの損失は、材料の異なるバッチの安定性を確保する必要があるだけでなく、同じ基板内の変化が小さく、非常に良好な安定性を確保する必要がある。

PCB材料で使用される銅箔の表面粗さは、回路の誘電率及び損失に影響を及ぼす。材料の厚さが薄いと、銅箔の表面粗さの影響が大きい。銅箔の種類が粗いので、自身の粗さの変化が大きくなり、また、誘電率や損失が大きく変化し、回路の位相特性に影響を与える。

第二に、材料の信頼性を考慮する必要がある。材料の信頼性は、積層加工のようなPCB処理における材料の信頼性、処理プロセスの影響、スルーホール、銅箔の接着性を意味するだけでなく、材料の長期信頼性も含む。pcb材料の電気的性能は，時間の増加に伴い安定していることができ，また，異なる温度や湿度などの異なる作業環境で安定していることができるかどうかは，自動車レーダセンサの信頼性と自動車adasシステムの適用にとって自明である。

一般的に77 ghzレーダセンサのアンテナ設計には，安定した誘電率と超低損失の材料の選択を考慮する必要がある。平滑銅箔を選択することにより、回路損失および誘電率の許容範囲をさらに低減することができる同時に、材料は、時間、温度、湿度及び他の外部作業環境を有する信頼性の高い電気及び機械的特性を有する必要がある。

PCB材料選択

ロジャースは、自動車のミリ波レーダーの初期の開発以来、世界のトップレーダーモジュールメーカーと協力しています。それは材料の性能が様々な面で厳密に検証されており、77 GHzのレーダーセンサーの要件を満たすことができますガラス布なしでRO 3003を開始しました。RO 3003材料は77 GHzミリ波レーダで広く使用され、非常に安定した誘電率と超低損失特性（損失率は従来の10 GHzでは0.001である）を有する同時に、ガラスクロスのない構造では、ミリ波帯での局所的な誘電率の変化をさらに低減し、信号のガラスファイバ効果を排除し、さらに、レーダセンサの位相安定性を高める。RO 3003材料はまた、超低吸水性（0.04 %＠D 48 / 50）の特性、温度（TCDK）安定性（- 3 ppm / ReadAc C）で非常に低い誘電率を特徴とします。種々の銅箔タイプと低銅厚さの選択は，加工精度と製品の歩留りを向上させ，レーダセンサをより優れた性能とする。

79 ghz（77〜81 ghz）レーダセンサの開発により，信号帯域幅が広く，レーダセンサの分解能を向上させ，走査角を上げ，さらに4 dイメージングを実現できる。材料に基づいたro 3003に基づくrogers，ro 300 g 2を開発し，pcb材料性能のためのレーダセンサのより高い要求に適合するために，材料を起動した。材料系において、RO 3003 G 3材料と比較して、特別なパッキングシステムはフィラー粒子を減らすために最適化されて、材料システムの均一性を改善して、さらに全部のプレートとバッチの間の誘電率耐性を減らします；小型で均一なパッキングシステムは、PCB処理においてビア設計をより小さくすることを可能にするまた，回路の挿入損失を低減するためにより滑らかな銅箔を選定し，その性能はrov 3003のそれと非常に近かった。

RO 300 G 2とRO 3003の比較

加えて、ロジャースCTE MWとRO 4835材料は、77 GHzのレーダーセンサー設計で顧客の異なる要件を満たすこともできます。CLTE - MWはPTFE樹脂システムに基づいており、非常に小さい損失係数（DF 0）を持っています0015@10GHzそれは均一なフィラーとともに、優れた寸法安定性を提供して、ガラス繊維効果の影響を最小にします。3 milから10 milまでの様々な厚さオプションがあり，clte‐mw材料は77 ghzレーダセンサrf多層応用に非常に適している。

各種材料の損失特性

ROD 4835 The material is based on Rogers ro4000 The dielectric constant is matched with the low dielectric constant (DK) commonly used in 77GHz radar センサー. 同時に, それは非常に低い挿入損失の特性とro4000. の選択 special low loss open fiber glass cloth also improves the performance consistency of the material in the millimeter wave band, アンテナがより一貫した位相特性およびより高いアンテナ利得. ROD 4835 77 GHzの設計における低コストで費用効果の高い材料が最初の選択である / 79 GHzレーダーセンサ.

Open fiber glass cloth of RO 4835材料

77 GHzのユニークな利点 ミリ波レーダー センサは自動運転車の不可欠な部分にする. 77 GHz / 帯域幅が高く解像度が高い79 GHzレーダーセンサが徐々に主流となっている. 各種レーダセンサ設計スキーム, PCB回路材料の特性は大きな範囲にレーダセンサアンテナの性能を決定する. 先端的なエンジニアリング材料のグローバルリーダーとして, Rogers技術は、顧客の設計ニーズを満たすために様々な材料を開発することに取り組んでいる. RO 3003G 2 / RO 3003 / CLTE - MW / ROD 4835 その他の材料ソリューション, 顧客のためのタイムリーに設計問題を解決する. 同時に, ロジャース社のグローバル顧客とテクニカルサポートチームは、顧客とのより緊密な協力を確実にすることができます, 顧客設計における一連の問題解決, 加工と試験, 顧客設計サイクルの高速化.