Teknologi Microwave - Tengah desain radar gelombang milimeter otomatik dan penyelesaian bahan PCB

Pembangunan cepat sensor gelombang milimeter automotif dan kemaskini berulang teknologi juga membuat pemandu dan perjalanan lebih selamat. Radar gelombang milimeter dengan resolusi tinggi sendiri, prestasi anti-jamming kuat, prestasi pengesan yang baik, saiz kecil dan keuntungan lain, telah menjadi sensor yang tidak diperlukan dalam pemandu automatik dan sistem ADAS. Dengan peningkatan rancangan radar gelombang milimeter domestik dan kemungkinan pemasangan model domestik, aplikasi radar gelombang milimeter juga dikembangkan kepada lebih banyak aspek. Artikel ini akan menjelaskan secara singkat beberapa skenario aplikasi dan trends desain radar gelombang milimeter; Pemilihan bahan-bahan kunci PCB dan ciri-ciri kunci bahan-bahan PCB dalam rancangan antena radar gelombang milimeter dibahas.

Skenario aplikasi

Dengan pembangunan teknologi, evolusi radar gelombang milimeter juga sepanjang arah untuk memenuhi keperluan pengguna, sedar julat pengesan dari dekat ke jauh, dan ketepatan pengukuran secara perlahan-lahan meningkat. Dari pengukuran kelajuan dan pengukuran julat paling awal, hingga penyelesaian pengukuran kelajuan, pengukuran julat dan pengukuran sudut, dan sekarang hingga penyelesaian imej resolusi lebih tinggi. Dalam sistem ADAS, aplikasi radar gelombang milimeter boleh dibahagi mengikut keperluan kenderaan dan fungsi yang berbeza. Contohnya, ia boleh dibahagi menjadi radar maju, radar belakang dan radar sudut menurut kedudukan pemasangan yang berbeza pada kenderaan; Ia juga boleh dibahagi menjadi radar julat panjang, radar julat tengah dan radar julat pendek mengikut jarak pengesan. Aplikasi radar gelombang milimeter dalam ADAS termasuk pengendalian automatik AEB, amaran kejadian FCW ke hadapan, bantuan perubahan jalur LCA, pelayaran penyesuaian ACC, pengawasan kawasan buta BSW dan sebagainya.

Radar gelombang milimeter otomatik

Selain membantu pemandu kenderaan dan keselamatan pemandu, aplikasi radar gelombang milimeter kenderaan juga dilambangkan kepada aplikasi pengesan halangan apabila parkir atau membuka pintu, untuk mengurangi kerosakan bertentangan pintu apabila parkir atau membuka pintu.

Pelbagai aplikasi lain meningkatkan pelbagai aplikasi radar gelombang milimeter dan mengembangkan secara aktif skenario aplikasi baru radar gelombang milimeter. Contohnya, tanda-tanda penting pemandu yang mengawasi sensor radar boleh menyadari pengawasan tanpa kenalan tanda-tanda penting pemandu, seperti kadar jantung dan kadar pernafasan, untuk merasakan keadaan kelelahan pemandu dan mencapai tujuan memandu yang selamat. Sensor radar pengawasan ahli penumpang juga sedar pengesan yang boleh dipercayai penumpang (dewasa, kanak-kanak, haiwan peliharaan) di dalam kereta dengan car a yang tidak berhubungan, untuk mengelakkan kejadian penahanan secara tidak sengaja dalam proses perjalanan dan menyediakan perlindungan perjalanan yang selamat bagi pengguna.

Tren reka PCB

Frekuensi kerja Radar Gelombang Millimeter Automobile terutamanya termasuk band 24GHz dan band 77GHz. Band 24GHz terutamanya digunakan untuk radar jarak pendek dengan julat pengesan kira-kira 50m, yang boleh digunakan untuk sistem pengesan titik buta. Namun, kerana lebar bandnya yang sempit, resolusi dan prestasi radar sangat terbatas.

Secara relatif, radar 77GHz mempunyai prospek luas. Keuntungan besar adalah ketepatan tinggi, resolusi tinggi dan kebolehan mengukur yang baik dari jarak pendek ke jarak panjang. Dua band frekuensi radar 77GHz adalah 76-77ghz dan 77-81ghz. Lebar band adalah 1GHz dan 4GHz respectively. Keuntungan lebar jalur besar meningkatkan resolusi dan ketepatan secara signifikan. Di sisi lain, disebabkan frekuensi tinggi dan panjang gelombang pendek radar 77GHz, penerima radar atau antena direka dan komponen lain lebih kecil, yang mengurangkan saiz keseluruhan radar dan memudahkan pemasangan dan sembunyi di dalam badan kereta. Band 77GHz telah mendapat minat yang signifikan dalam terma peraturan global dan adopsi industri.

Aplikasi radar gelombang 77GHz sepadan dengan tahap lanjutan automatasi kereta. Dengan pembangunan kenderaan pemandu automatik dan peningkatan kadar pemasangan ADAS, kebanyakan sensor radar kenderaan 24 GHz akan berubah ke band 77 GHz, dan permintaan dan aplikasi mereka akan bertambah secara perlahan-lahan meningkat.

Trend pasar sensor radar dalam bands frekuensi berbeza

Modul sistem radar gelombang 77GHz berdasarkan skema reka radar FMCW, dan kebanyakan mengadopsi penyelesaian satu-cip lengkap seperti Ti, Infineon atau NXP, yang menyertai ujung depan RF, unit pemprosesan isyarat dan unit kawalan, dan menyediakan saluran penghantaran dan menerima isyarat berbilang. Rancangan PCB modul radar berbeza mengikut rancangan antena pelanggan, tetapi terdapat kebanyakan cara-cara ini.

Yang pertama adalah papan pembawa dengan bahan PCB kehilangan rendah-rendah sebagai lapisan atas desain antena. Antena patch microstrip biasanya digunakan dalam desain antena, dan lapisan kedua tumpukan digunakan sebagai lapisan antena dan penyedianya. FR-4 digunakan untuk bahan-bahan PCB lain. Rancangan ini relatif mudah, mudah diproses dan biaya rendah. Bagaimanapun, kerana tebal rendah PCB kehilangan ultra rendah (biasanya 0,127mm), perlu memperhatikan pengaruh keras foli tembaga pada kehilangan dan konsistensi. Pada masa yang sama, penyedia sempit antena patch microstrip perlu memperhatikan kawalan ketepatan lebar garis.

Kaedah reka kedua menggunakan sirkuit SIW untuk reka antena radar, yang bukan lagi antena patch microstrip. Selain antena, tumpuan PCB lain masih menggunakan bahan FR-4 sebagai kawalan radar dan lapisan kuasa sebagai cara pertama. Bahan PCB yang digunakan dalam desain antena SIW ini masih bahan PCB kehilangan yang sangat rendah, yang boleh mengurangi kehilangan dan meningkatkan radiasi antena. Ketebusan bahan biasanya lebih tebal daripada yang PCB untuk meningkatkan lebar band, yang juga boleh mengurangkan pengaruh kekasaran foli tembaga, dan tiada masalah lain bila memproses lebar baris sempit. Tetapi kita perlu mempertimbangkan masalah SIW melalui mesin lubang dan ketepatan kedudukan.

Kaedah reka ketiga adalah untuk reka struktur berbilang lapisan dengan bahan kehilangan yang sangat rendah. Menurut keperluan yang berbeza, sebahagian daripada mereka mungkin menggunakan bahan-bahan kehilangan yang sangat rendah, atau semuanya mungkin menggunakan bahan-bahan kehilangan yang sangat rendah. Rancangan ini meningkatkan kelebihan rancangan sirkuit, meningkatkan integrasi, dan mengurangkan saiz modul radar. Tetapi kesukaran adalah biaya relatif tinggi, proses pemprosesan relatif kompleks.

Rancangan PCB berbeza bagi sensor radar

Pertimbangan bahan PCB

Untuk rancangan PCB berbeza bagi sensor radar gelombang milimeter, terdapat fitur umum bahawa bahan PCB kehilangan ultra-rendah diperlukan untuk mengurangi kehilangan sirkuit dan meningkatkan radiasi antena. Bahan PCB adalah komponen kunci desain sensor radar. Pilih bahan PCB yang sesuai boleh memastikan kestabilan tinggi dan konsistensi prestasi sensor radar gelombang milimeter.

Performasi bahan PCB bagi radar gelombang 77GHz patut dianggap dari aspek berikut

Yang pertama ialah ciri-ciri elektrik bahan, yang merupakan faktor utama dalam desain sensor radar dan pemilihan bahan PCB. Pemilihan bahan PCB dengan konstan dielektrik stabil dan kehilangan ultra-rendah sangat penting untuk prestasi radar gelombang 77GHz milimeter. Kebenaran dan kehilangan stabil boleh membuat antena penerima dan penghantaran mendapatkan fasa yang tepat, untuk meningkatkan keuntungan antena dan pengimbasan sudut atau julat, dan meningkatkan pengesan radar dan ketepatan posisi. Kestabilan konstan dielektrik dan kehilangan PCB tidak hanya perlu memastikan kestabilan batch-batch bahan yang berbeza, tetapi juga perlu memastikan perubahan dalam papan yang sama adalah kecil dan mempunyai kestabilan yang sangat baik.

Kekerasan permukaan foil tembaga yang digunakan dalam bahan PCB akan mempengaruhi konstan dielektrik dan kehilangan sirkuit. Semakin halus bahan itu, semakin besar pengaruh permukaan kasar foil tembaga pada sirkuit. Semakin kasar jenis foil tembaga, semakin besar perubahan kasarnya sendiri, yang juga akan menyebabkan perubahan yang lebih besar konstan dielektrik dan kehilangan, dan mempengaruhi ciri fasa sirkuit.

Kedua, kepercayaan bahan perlu dipertimbangkan. Kekepercayaan bahan tidak hanya merujuk kepada kepercayaan tinggi bahan dalam pemprosesan PCB, seperti laminasi, pengaruh proses pemprosesan, melalui lubang, lembaran foli tembaga, tetapi juga termasuk kepercayaan jangka panjang bahan. Sama ada prestasi elektrik bahan PCB boleh kekal stabil dengan meningkatkan masa, dan sama ada ia boleh kekal stabil dalam persekitaran kerja yang berbeza, seperti suhu atau kelembapan berbeza, adalah jelas untuk kepercayaan sensor radar kereta dan aplikasi sistem ADAS kereta.

Secara umum, untuk desain antena bagi sensor radar 77GHz, perlu mempertimbangkan pemilihan bahan-bahan dengan konstan dielektrik stabil dan kehilangan ultra-rendah. Pilih foil tembaga yang lebih lembut boleh mengurangi kehilangan sirkuit dan toleransi kebenaran; Pada masa yang sama, bahan patut mempunyai ciri-ciri elektrik dan mekanik yang boleh dipercayai dengan masa, suhu, kelembapan dan persekitaran kerja luaran lain.

Pemilihan bahan PCB

Rogers telah bekerja sama dengan pembuat modul radar terbaik di dunia sejak pembangunan awal radar gelombang milimeter kereta. Ia meluncurkan ro3003 tanpa kain kaca Performance bahan telah diperiksa secara ketat dalam berbagai aspek, dan boleh memenuhi keperluan sensor radar 77GHz. RO3003 Bahan ini digunakan secara luas dalam radar gelombang 77GHz milimeter, dan mempunyai konstan dielektrik yang sangat stabil dan ciri-ciri kehilangan ultra-rendah (faktor kehilangan ialah 0.001 pada 10GHz oleh ujian konvensional); Pada masa yang sama, struktur tanpa kain kaca mengurangkan lagi perubahan konstan dielektrik setempat dalam band gelombang milimeter, menghapuskan kesan serat kaca isyarat, dan meningkatkan lagi kestabilan fasa sensor radar. RO3003 Bahan juga mempunyai ciri-ciri penyorban air yang sangat rendah (0.04% @d48 / 50), konstan dielektrik yang sangat rendah dengan kestabilan suhu (tcdk) (-3ppm / ° C), yang juga memastikan kestabilan ro3003 Sensor radar gelombang milimeter bahan ini masih boleh mengekalkan prestasi yang baik dengan perubahan masa, suhu dan persekitaran. Pemilihan berbagai jenis foli tembaga dan tebal tembaga rendah juga membantu untuk meningkatkan ketepatan pemprosesan dan hasil produk, dan membuat sensor radar mencapai prestasi yang lebih baik.

Dengan pembangunan sensor radar 79ghz (77-81ghz), ia mempunyai lebar band isyarat yang lebih luas, yang boleh meningkatkan resolusi sensor radar, meningkatkan sudut imbas, dan bahkan menyedari imej 4D. Rogers berdasarkan ro3003 berdasarkan bahan, ro3003g2 telah dikembangkan dan dilancarkan "Material" untuk sepadan dengan keperluan yang lebih tinggi bagi sensor radar untuk prestasi bahan PCB. Berbanding dengan bahan ro3003, ro3003g2 Dalam sistem bahan-bahan, sistem pengimbangan istimewa diterapkan untuk mengurangkan partikel penuh, meningkatkan keseluruhan sistem bahan-bahan, dan mengurangkan toleransi kebenaran antara keseluruhan piring dan batch; Sistem pakej yang lebih kecil dan seragam juga memungkinkan untuk mencapai lebih kecil melalui desain dalam pemprosesan PCB; RO3003G2 Foil tembaga yang lebih licin dipilih untuk mengurangi kerugian penyisipan dalam sirkuit, dan prestasinya sangat dekat dengan yang ro3003 Ciri-ciri kerugian penyisipan tembaga tergulung telah dipelajari.

Perbandingan antara ro3003g2 dan ro3003

Selain itu, Rogers clte-mw dan ro4835 bahan-bahan juga boleh memenuhi keperluan yang berbeza pelanggan dalam rancangan sensor radar 77GHz. CLTE-MW Ia berdasarkan sistem resin PTFE dan mempunyai faktor kehilangan yang sangat kecil (DF 0 0015@10GHz )Ia dikuasai oleh kain kaca serat terbuka yang hilang rendah khusus, yang, bersama dengan penuh seragam, menyediakan kestabilan dimensi yang baik dan mengurangkan pengaruh efek serat kaca. Terdapat pelbagai pilihan tebal dari 3mil hingga 10mil untuk membuat clte-mw Bahan ini sangat sesuai untuk aplikasi sensor radar RF berbilang lapisan 77GHz.

Kehilangan ciri-ciri bahan yang berbeza

RO4835 Bahan ini berdasarkan Rogers ro4000 konstan dielektrik sepadan dengan konstan dielektrik rendah (DK) yang biasanya digunakan dalam sensor radar 77GHz. Pada masa yang sama, ia mempunyai ciri-ciri kehilangan penyisihan yang sangat rendah dan prosesibilitas yang sama dengan produk seri ro4000. Pemilihan kain kaca serat terbuka kerugian khusus rendah juga meningkatkan kesistensi prestasi bahan dalam band gelombang milimeter, sehingga antena boleh mendapatkan karakteristik fasa yang lebih konsisten dan keuntungan antena yang lebih tinggi. RO4835 Bahan kosong rendah dan efektif kosong adalah pilihan pertama dalam desain sensor radar 77GHz / 79ghz.

Kabel kaca serat terbuka dari bahan ro4835

Keuntungan unik dari sensor radar gelombang 77GHz membuatnya sebahagian yang tidak diperlukan dari kenderaan pemandu automatik. Sensor radar 77GHz / 79ghz dengan lebar band yang lebih luas dan resolusi yang lebih tinggi telah secara perlahan-lahan menjadi aliran utama. Untuk pelbagai skema rancangan sensor radar, ciri-ciri bahan sirkuit PCB menentukan prestasi antena sensor radar dalam jangkauan yang besar. Sebagai pemimpin global dalam bahan teknik maju, teknologi Rogers berkomitmen untuk mengembangkan berbagai bahan untuk memenuhi keperluan desain pelanggan. RO3003G2 / RO3003 / CLTE-MW / RO4835 Dan penyelesaian bahan lain, tepat masa untuk pelanggan untuk menyelesaikan masalah desain. Pada masa yang sama, pelanggan global dan pasukan sokongan teknikal syarikat Rogers boleh memastikan kerjasama lebih dekat dengan pelanggan, menyelesaikan sejumlah masalah dalam rancangan pelanggan, pemprosesan dan ujian, dan mempercepat siklus rancangan pelanggan.