PCB Teknik - Otomatik gelişmiş sürücü yardım sistemlerinde farklı tür radar sensör uygulamaları için devre materyalleri nasıl seçilecek?

Otomatik gelişmiş sürücü yardım sistemlerinde farklı tür radar sensör uygulamaları için devre materyalleri nasıl seçilecek?

Bir gün gelecekte, kendi sürücü araçları bugünkü sürücüler tarafından sürücü motor araçlarından daha güvenli olacak. Fakat sürücü sürücü sürücünü bırakmadan önce bazı elektronik fonksiyonel komponentler, milimetre dalga radar sistemlerini, kameraları ve/veya lidarları dahil de reklam araçlarının standart özellikleri olmalı. Bir çeşit devre maddeleri lazım. Yollarla karşılaştığında, radar savaş alanına daha kolay bağlı görünüyor. Ama modern reklam araçları için elektronik güvenlik fonksiyonlarını sağlamak için modern arabalardaki gelişmiş sürücü yardım sisteminin (ADAS) teknolojisinin bir parças ı olarak sürekli güvenilir bir sensör teknolojisi haline geliyor. Millimeter dalga radar sistemi otomatik endüstrisinde büyüyen bir teknolojidir. İlk aktif güvenlik fonksiyonu frenleme yardım sistemi olarak, 1996 yılından beri Mercedes-Benz tarafından kullanılır ve şimdi genellikle modern ADAS sistemlerinde kullanılır. Kör noktalar keşfetmesi ve çatışma karşı koruması.

Millimeter dalga radarları otonomik araçların mümkün olmasına yardım edecekler, fakat 77 GHz üzerindeki frekanslar olan elektronik aygıtlar ve devreler için stabil performansı sağlayan devre maddeleri de dahil bir çeşit elementin kombinasyonu gerekiyor. Örneğin, ADAS uygulamalarında devre materyalleri, mikrodalga ve milimetre dalga sinyallerini 24,77 (ya da 79) GHz'de destekleyebilen transmis hatlarının tasarımına ihtiyaç duyuyor, geniş çalışma sıcaklığı menzilinde sürekli tekrarlanabilen performansını sağlayarak küçük kaybı sağlamak için. Neyse ki Rogers bu devre maddelerini, mikrodalgadan yüksek frekans milimetre dalga frekans bandlarına kadar, ADAS uygulamaları için gerekli sürekli performans sağlayabilir.

Aracın ADAS sisteminin elektronik görüntülerinin koruması olarak araç yüklenmiş radar sistemi diğer teknolojilerle birlikte kullanılacak. Radar sistemleri radyo dalgaları şeklinde elektromagnetik (EM) sinyalleri gönderir ve hedefden (diğer araba gibi), genellikle birçok hedef olan radyo dalgalarının sinyallerini alır. Radar sistemi, bu alınan yansıtılmış sinyallerden uyumlu hedef bilgilerini, mevcut, mesafe, yaklaşık hızlı ve radar karşılaştırma bölümü (RCS) dahil olabilir. Aralık (R) ışık hızına (c) ve sinyalin gerekli çevre gezi zamana (Ï›) dayanabilir. Tören seyahat zamanı radar enerji kaynağından (radar transmitörü) hedefine yolculuk yapma zamanı ve radar enerji kaynağına geri dönmek zamanı. Araç yüklenmiş radar sisteminde, radar sinyalinin oluşumu PCB antene'ye yayılır. R değeri basit bir matematiksel formül tarafından alınabilir, yani ışık hızının ve radar sinyal kaynağından hediye kadar ve 2 ile bölünen radar kaynağına geri dönebilir: R = c Ï›/2.

ADAS aktif güvenliğin bir parçası olarak, araç kameralar, lidar ve radar sistemleri dahil çeşitli sensörler ile ekipmektedir.

Şekil 1: ADAS aktif güvenliğin bir parçası olarak, araç, kameralar, lidar ve radar sistemleri dahil olmak üzere çeşitli sensörlerle hazırlanmış.

Birçok radar hedefleri relativ yaklaştığında, bir yolda iki araç gibi, tanınmış nesneleri ayırmak için kesin radar menzili çözümlemesi gerekiyor. Bir hedef keşfetmek için daha kısa bir radar pulsu kullanılabilir, ama kısa bir puls ya da herhangi bir tür sinyal hedefinden radar alıcısına kadar daha az enerji etkileyebilir. Fazla ya da frekans modülasyonu güç seviyesini arttırabilir, puls sıkıştırmasını kullanarak daha kısa pulslere eklenebilir. Bu nedenle, frekans modullendirilmiş sürekli dalga (FMCW) sinyallerine dayanan radarlar (ayrıca "chirp" sinyalleri) genelde araç radar sistemlerinde kullanılır.

Hedef hızının değerlendirmesi Doppler etkisi ile ulaşılabilir. Bu, radar yayıcısı/alıcısı ile ilgili hedefin hareketine göre radardan alınan hedefden alınan sinyal frekansiyasının değiştirmesini anlatır. Doppler frekans değiştirmesi dalga uzunluğuna tersiyle proporcional: radar hedefinin radar kaynağından yakın ya da uzak olduğuna göre, değer pozitif ya da negatif.

FMCW veya chirp radar sistemi çoklu hedeflerin hızını, uzağını ve açını ölçebilir. Kısa grup (NB) ve ultra-geniş grup (UWB) FMCW radarları 24 GHz'de çalışan geniş olarak kullanılmış olsa da, bu frekans grubunun uygulaması yavaşça azalıyor. Daha fazla, yaklaşık grup 77-GHz radar sistemleri 1 GHz bandwidth ile araç güvenlik sistemlerinde kullanılır. Ayrıca, otomatik endüstri gelecek uygulamalar için UWB 79-GHz radar ını çalışıyor. CW radar relatively basit ve hedefin hızını tanıyabilir ama hedefin uzağını tanıyamaz. Puls sürekli dalga radar ı mesafeyi tahmin etmek için çoklu Doppler frekanslarını da kullanabilir. Puls süresi ve puls tekrarlama frekansı (PRF) güvenilir bir dalga radar sistemi tasarlamak için iki anahtar parametre.

Puls sıkıştırması yüzünden FMCW radar ının menzili çözümlenmesi FMCW sinyalinin bandgenişliği ile tersiyle proporsyonal ve puls genişliği ile ilgisi yok. Kısa menzil FMCW radar ı yüksek çözümler ile küçük uzakları ölçülemek için UWB dalga formlarını kullanır. Doppler çözümlenmesi, hesaplamak için kullanılan puls genişliğinin fonksiyonudur. Her radar sistemindeki çarpma, ilgi hedefinden başka nesneler tarafından refleks edilen radar sinyali tarafından oluşturduğu gürültür. Her radar sisteminde, diğer çevre nesnelerle karşılaştığında radar radar sinyali tarafından aydınlatan birçok nesnelerin etkili hedeflerini belirlemeli.

Gemide elektronik güvenlik sistemi aracının ADAS alan kontrolörüne kullanılabilir verileri sağlamak için diğer fiziksel parametreleri (görüntü ve ışık gibi) kullanır. Domain kontrolörü aracı güvenle yönlendirmeye yardım etmek için sensör bilgi fizisyonu gerçekleştiren bilgi işleme merkezdir. Ön kamera yol çıkış uyarısı ve nesne değerlendirmesi için kullanılır, arka kamera ihtiyacıyla geri dönüş ve ekleme görüntülerini sağlayabilir. Işık tanıma ve menzil (LiDAR, lidar) sistemleri, kızıl-kızıl (IR) ışığının pulslerini bir hediye (meselâ, bir araba veya bir duvara park alanında) gönderir ve kaynağa dönen IR pulslerini tanıma, kaynak ve hedef arasındaki mesafeyi hesaplamak için kullanılır. IR pulusunun uzunluğu ve dalga uzunluğunu ve aracıdaki IR detektörüne/alıcısına geri dönmek için gereken zamanı gibi detaylı parametreleri kullanarak, IR ışıklandırılmış nesnesinin pozisyonu ve relative hareket hesaplanabilir. Ne yazık ki, araç lidar sistemlerinin performansı ve etkinliği, kar, yağmur ve duman gibi ciddi çevre koşullarına çok mantıklı.

Araç yüklenmiş radar sistemi LiDAR sistemi şeklinde çalışabilir, fakat millimetre dalga frekansı radar ının uyumlu dalga uzunluğu daha küçük. Vehicle bağlanmış radarlar, 24, 77 ve 79 GHz gibi özel frekans menzillerinde kullanılmak için belirlenmiş. Bu frekans grupları, Amerika'daki Federal İletişim Komisyonu ve Avrupa Telekomunikasyon Standardı Enstitüsü kullanımını onayladı.

Şu anda, çeşitli radarlar ADAS uygulamalarının bir parças ı olarak kullanılır ve FMCW sinyalleri çoklu hedeflerinin hızlı, uzakta ve açısını ölçüde etkinliği yüzünden geniş kullanılır. Automotiv radarları bazen 24GHz frekans grubunda çalışan kısa grup NB ve ultra-geniş UWB tasarımlarını kullanır. 24GHz kısa banda aracı radar ı 24,05'den 24,25 GHz'e kadar 200 MHz aralığını alıyor ve 24 GHz ultra-geniş banda radarının toplam bandwidth 5 GHz'e sahiptir, 21,65 GHz'den 26,65 GHz'e kadar. Kısa grup 24 GHz araç bağlı radar sistemi etkili kısa uzakta trafik hedefi keşfetmesi sağlayabilir ve kör nokta keşfetmesi gibi basit fonksiyonlar için kullanılır. Ultra-genişli araç radar sistemleri, adaptiv krüs kontrolü (ACC), ileri çarpma uyarı (FCW) ve otomatik acil frenme sistemi (AEB) gibi yüksek menzil çözüm fonksiyonlarına uygulandı.

Fakat küresel mobil iletişim uygulamaları "düşük" frekanslarda spektrumu tüketmeye devam ettiğinde araç yükselmiş radar sistemlerinin frekansiyeti daha yükseliyor, ve daha kısa dalga uzunluğuyla bulunan milimetre dalga spektrumu seçeneğine dönüyor ve frekanslar sayesinde 77 ve 79 GHz. Aslında Japonya artık 24-GHz ultra-geniş araç radar teknolojisini kullanmıyor. Bölgesel standart kurumları ETSI ve FCC tarafından ayarlanan zamanlama tabloslarına göre, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde fazla aşılacak ve daha yüksek frekans kırmızı bandı 77GHz ve ultra-geniş bandı 79GHz araç radar sistemleri ile değiştirilecek. 77GHz ve 79GHz radarları otonomo araçları için bir şekilde kullanılacak.

Materiyal ihtiyaçları

Kendi sürücü arabalar, ışık ve elektromagnet dalgalarını kullanan sensörler de dahil olmak için birçok farklı elektronik teknolojiyi kullanacak. Sinyal frekans menzili ve devre teknolojisi, milimetre dalga frekans radarları tarafından geniş kullanılan bir zamanlar eşsiz, deneysel ve sadece askeri amaçları için kullanıldı. Millimeter dalga radar ının kullanımını arttırması, daha fazla elektronik teknolojiler ve devreler motor araçlara birleştirilmesi ve sürücüler için uygun ve destek sağlaması, araçları daha güvenli yapması ve araç sahiplerini ve operatörlerini sürücüler araçlarından kaçırmasına izin verilen bir trendir. "Görevden uzak". Komerci motor araçlarında yüksek frekans elektroniğin in kullanımı sürücü ve aracı arasında tamamen yeni yollar tetikleyebilir. En azından, milimetre dalga radar ı gibi teknolojilerin kullanımı bir motor aracının "sürücü" tanımını değiştirir.

Bu araç milimetre dalga radar sistemlerinin tasarımı genellikle antene ile başlar ve antene genellikle yüksek performanslı bir devre tahtası (PCB) antene, farklı pozisyonlarda yerleştirilmiş, düşük güç milimetre dalga sinyallerini tespit etmek veya "ışık" hedeflerine ulaşmak için yüksek performanslı bir devre tahtasıdır. Arabaların radar ı ve diğer elektronik sistemleri araçların çevre nesne tanıması ve klasifikasyon algoritmaları tarafından kullanılacak çevre çevresinin bilgi sağlamak için farklı yöntemleri kullanır.

Araç yüklenmiş radar ın sinyali pulsuz veya modüle CW şeklinde olabilir. Vehicle bağlanmış radar sistemleri 24 GHz'de bir süreliğine kör nokta değerlendirmesi için kullanıldı. Ancak, kablosuz iletişim gibi diğer fonksiyonlar için zamanın geçmesi ve spektrum yarışması arttırması ile araç yükselmiş radar sistemleri yüksek frekanslara doğru ilerliyor ve bandviyetlerini azaltıyor, yani 77 GHz ve 79 GHz frekanslar grubu gibi 1 GHz geniş frekans grubu.

24, 77 ya da 79 GHz'de, PCB antenelerin performansı bu araç radar sistemlerine kritik oluyor. Hedef'e göndermeli ve hedef başka bir aracın yansıtılmış sinyali olduğunda neredeyse hemen alırlar. Anahtar PCB antene performansı parametreleri kazanç, yönlendirme ve etkileşimliliği dahil ediyor. Daha düşük kaybeden devre maddeleri iyi PCB antene performansını elde etmek için önemlidir (2. görüntü). PCB antenelerin uzun süredir güveniliği de çok önemlidir, çünkü bu kompakt anteneler ve yüksek frekans aktarıcı devreleri ayrıca sürekli (araç çalıştığı zaman) çalışmaya devam etmeli ve daha zor bir çalışma çevresinde ve ticaret motor araçlarının üstünde güvenilir olarak çalıştığı daha zor bir çevrede çalışabilir.