밀리미터파 레이더 PCBA

밀리미터파 레이더는 자동차와 산업 응용의 주요 감지 방법 중의 하나이다. 왜냐하면 열악한 환경 조건에서도 고정밀도의 거리, 각도, 속도로 몇 센티미터에서 몇 백 미터의 물체를 탐지할 수 있기 때문이다.

일반적인 밀리미터파 레이더 PCBA에는 PCB에 조립된 전력 관리 회로, 플래시 메모리 및 주변 인터페이스 장치와 같은 레이더 칩셋 및 기타 전자 부품이 포함됩니다.송신 및 수신 안테나도 일반적으로 PCB에서 구현되지만 높은 안테나 성능을 위해서는 Rogers RO3003 및 Isola 370hr와 같은 고주파 PCB 재료가 필요합니다.

밀리미터파 레이더는 주로 24GHz, 60GHz, 77GHz, 79GHz 등 4개 주파수 대역을 사용한다.24GHz는 정확히 센티미터파에 속한다.측정 거리가 제한되어 있고 (약 60m) 해상도가 보통이기 때문에 넓은 시야각 범위 내의 근접 장애물을 탐지하기 위한 각도 레이더로 설계됩니다.60GHz는 특히 대기 감쇠의 영향을 받기 때문에 일반적으로 차량 내 생명 징후와 인적 자세를 감지하기 위해 생명 징후 탐지 레이더로 설계됩니다.77GHz와 79GHz는 일반적으로 측정 거리 (약 200m) 가 길고 전방향 원거리 감지의 강력한 도구이기 때문에 주요 레이더로 설계됩니다.이 두 대역은 미래 차량용 밀리미터파 레이더 분야의 주류 대역이기도 하다.

전원 메인보드에는 센서, 콘덴서, 다이오드, 전원 칩 등이 촘촘히 설치되어 있으며 주로 시스템 전원 관리를 담당한다.각 회사는 일반적으로 차량 통신 및 보안 관련 기능을 제공하기 위해 보안 컨트롤러를 통합합니다.

레이더 마더보드는 안테나, 무선 주파수, DSP 및 제어 회로 기판을 포함한 전체 밀리미터파 레이더의 핵심이라고 할 수 있습니다.

밀리미터파 레이더 안테나 PCBA

안테나의 길이가 전자파 길이의 1/4이면 안테나의 송신과 수신 전환 효율이 가장 높다.밀리미터파는 파장이 몇 밀리미터밖에 안 되기 때문에 안테나를 아주 작게 만들 수 있다.여러 개의 안테나를 사용하여 어레이 안테나를 형성함으로써 좁은 빔을 구현할 수도 있습니다. 좁은 빔은 더 높은 방위 해상도를 의미합니다.

현재 밀리미터파 레이더 안테나의 주류 방안은 마이크로밴드 배열이다.가장 일반적인 설계는 마이크로밴드 패치 안테나를 고주파 PCB에, 고주파 PCB를 레이더 마더보드에 통합하는 것이다.이 방안은 밀리미터파 레이더의 원가와 부피를 크게 낮췄다.

밀리미터파 레이더 RF PCBA

무선 주파수는 신호 변조, 전송, 수신 및 회파 신호 변조를 담당합니다.그것은 밀리미터파 레이더의 핵심 주파수 부분이다.현재 메인스트림 솔루션은 MMIC(단일 마이크로웨이브 집적회로) 기술을 통해 이 같은 내용을 집적하는 것이다.MMIC는 반도체 기술을 이용해 반도체 라이닝에서 무원·유원 소자를 만드는 기술이다.

밀리미터파 레이더 분야에서 실리콘 게르마늄 기술을 기반으로 한 MMIC 집적 기능 회로는 주로 저소음 증폭기, 출력 증폭기, 믹서, 검파기, 모뎀, 압력 제어 발진기, 액세서리, 스위치 등 부품을 포함한다.송신기, 수신기, DSP는 모두 독립된 단위로서 밀리메터파레이다의 설계과정이 복잡하고 전반 체적이 상대적으로 크다.

COMS 기술이 발전함에 따라 MMIC는 한편으로는 더 작아졌고, 다른 한편으로는 DSP 및 MCU와의 통합에 기술적 타당성을 제공했다.2016년 말 TI는 CMOS 기술을 기반으로 고도로 통합된 77GHz 밀리미터파 레이더 칩 AWR1642를 출시하여 프런트엔드 MMIC, DSP, MCU를 하나의 SOC에 통합했다. 밀리미터파 레이더 비용을 대폭 절감하는 동시에 개발 난이도도 크게 낮췄다.

밀리미터파 레이더 PCBA의 DSP

DSP는 서로 다른 신호 처리 알고리즘을 내장하여 프런트엔드에서 수집한 중주파 신호를 추출하여 특정 유형의 대상 정보를 얻는다.DSP는 밀리미터파 레이더의 안정성과 신뢰성의 핵심이다.

밀리미터파 레이더 PCBA 제어 회로

밀리미터파 레이더 제어 회로는 DSP가 출력하는 목표 정보와 차체 동적 정보에 따라 데이터를 융합하고, 마지막에는 메인 프로세서를 통해 의사 결정 처리를 한다.

전자파 방사 방식에 따라 밀리미터파 레이더는 주로 펄스파 운영체제와 연속파 운영체제 두 가지로 나뉜다.

펄스파 기술은 밀리미터파 레이더가 짧은 시간 내에 피크 출력을 발사하는 짧은 펄스로 도플러 주파수와 TOF 원리를 기반으로 목표 속도와 거리 측정을 실현하고, 평행 수신 안테나가 수신하는 동일한 목표물이 반사하는 펄스파의 위상차를 기반으로 각도 측정을 실현한다.고출력 때문에 큰 잡음 배경에서 장거리 소폭의 운동 목표를 감지할 수 있다.그러나 비용이 많이 들고 부피가 크며 전력 소비량이 높은 단점도 가져왔다.현재 이런 방법은 차량용 밀리미터파 레이더 분야에서 거의 채택되지 않고 있다.

연속파 기술은 FSK(주파수 키 제어, 단일 목표의 거리와 속도를 측정할 수 있음), CW(주파수 연속파, 속도 측정에만 사용할 수 있고 거리 측정에는 사용할 수 없음), FMCW(주파수 변조 연속파)로 나눌 수도 있다.그 중 FMCW는 여러 목표를 동시에 감지하고 해상도가 높으며 비용이 적게 드는 장점으로 인해 연속파 기술에서 자주 사용되는 기술이 되었다.

밀리미터파 레이더는 안테나가 발사하는 전자파를 수신하면 반향 신호와 발사된 신호가 혼성기로 보내져 혼성된다.송신 신호가 측정 목표에 부딪혀 돌아오면 반향 신호의 주파수는 송신 신호에 비해 달라진다.믹서의 목적은 IF 신호라고 하는 송신 신호와 회파 신호 사이의 주파수 차이를 계산하는 것이다.중주파 신호는 측정된 목표의 거리 비밀을 포함하며, 필터링, 증폭, 모드 변환, 주파수 측정 등 후속 처리를 거쳐 측정된 목표의 거리 정보를 얻을 수 있다.

속도 측정의 경우 밀리미터파 레이더가 수신하는 회파 신호의 위상은 측정된 목표물의 거리에 따라 달라진다.한 프레임의 모든 단일 짹짹 신호를 동일한 간격으로 샘플링하고 샘플링 점의 데이터를 부립엽으로 변환한 다음 위상차를 이용하여 측정된 목표의 속도를 측정합니다.

각도 측정의 경우 여러 수신 안테나를 사용하여 동일한 반향 신호를 수신하고 반향 신호 간의 위상 차이를 계산하여 각도 측정을 수행합니다.

3차원 밀리미터파 레이더

밀리미터파 레이더는 거리, 속도, 각도 정보만 출력할 수 있으며 3차원 밀리미터파 레이더라고도 한다.이 거리 D와 각도는 평면극 좌표계에 레이더를 장착한 자전거 차량의 데이터다.극좌표계를 데카르트 좌표계로 변환함으로써 우리는 대상 차량에서 자신의 차량이 x와 y 방향에서의 거리를 얻을 수 있다.이때 차원 z 방향의 거리가 손실되었는지 확인합니다.3D 밀리미터파 레이더가 줄곧 지적해 온 단점 중 하나이기도 하다.

그러나 이러한 단점은 정적 객체에 치명적입니다.도로 중간의 맨홀 뚜껑, 감속대, 공중에 매달린 각종 표지, 고가구조, 정지차량 등은 고도 정보가 부족해 3D 밀리미터파 레이더가 이들 장애물이 교통에 영향을 미치는지 확인할 수 없다.정적 물체에 대해 제조업체는 간단하고 난폭하며 직접 무시하거나 자신감을 크게 떨어뜨린다.테슬라가 일찍 사고를 낸 이유 중 하나이기도 하다.카메라는 추락한 흰색 화물차를 식별하지 못했고, 밀리미터파 레이더도 식별했다.그러나 의사 결정에 대한 신뢰도가 너무 낮아 차량이 자동 긴급 자동 기능을 트리거하지 못했습니다.

4D 밀리미터파 레이더

4D 밀리미터파 레이더의 가장 현저한 특징은 푸시업 각도를 정확하게 탐지하여 측정된 목표물의 실제 고도 데이터, 즉 데카르트 좌표계에서 목표 물체가 z축 방향에서의 거리를 얻을 수 있다는 것이다.이 기능을 이용하면 4D 밀리미터파 레이더가 정지 물체를 식별하고 가장 짧은 나무 조각을 추가할 수 있다.또 4D 밀리미터파 레이더의 해상도도 크게 향상됐다.수평 해상도와 수직 해상도는 각각 1 ° 와 2 ° 로 일반 3D 밀리미터파 레이더보다 수평 해상도가 5-10배 높다.