動駕駛汽車和先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)技術促進了汽車毫米波雷達傳感器的快速發(fā)展和技術的迭代更新,也使汽車駕駛和出行變得更加的安全。毫米波雷達憑借其自身所具有分辨率高、抗干擾性能強、探測性能好、尺寸較小等的優(yōu)點,成為了汽車自動駕駛和ADAS系統(tǒng)里面不可或缺的傳感器。隨著國內(nèi)毫米波雷達設計以及國產(chǎn)車型的裝機率與日俱增,也促使毫米波雷達應用擴展到更多的方面。
毫米波雷達系統(tǒng)模塊基于FMCW雷達的設計方案,大多采用如TI、Infineon、NXP或者RUNCHIP等的完整的單芯片解決方案,片內(nèi)集成了射頻前端、信號處理單元和控制單元,提供多個信號發(fā)射和接收通道。雷達模塊的線路板板設計依據(jù)客戶在天線設計的不同而有所不同,但主要有這幾種方式。
第一種以超低損耗的線路板材料作為最上層天線設計的載板,天線設計通常采用微帶貼片天線,疊層的第二層作為天線和其饋線的地層。疊層的其他線路板材料均采用FR-4的材料。這種設計相對簡單,加工容易,成本低。但由于超低損耗線路板材料的厚度較?。ㄍǔ?/span>0.127mm),需要關注銅箔粗糙度對損耗和一致性的影響。同時,微帶貼片天線較窄的饋線需要關注加工的線寬精度控制。 第二種設計方法用介質(zhì)集成波導(SIW)電路進行雷達的天線設計,雷達天線不再是微帶貼片天線。除天線外,其他線路板疊層仍和第一種方式一樣采用FR-4的材料作為雷達控制和電源層。這種SIW的天線設計所采用的線路板材料仍選用超低損耗的線路板材料,降低損耗增大天線輻射。材料的厚度選擇通常較厚線路板增大帶寬,也可以減小銅箔粗糙度帶來的影響,且不存在加工較窄線寬時的其他問題。但需要考慮SIW的過孔加工和位置精度問題 第三種設計方法是超低損耗材料設計多層板的疊層結構。依據(jù)不同的需求,可能其中幾層使用超低損耗材料,也有可能全部疊層均使用超低損耗材料。這種設計方式大大增加了電路設計的靈活性,可以增大集成度,進一步減小雷達模塊的尺寸。但缺點是相對成本較高,加工過程相對復雜。 適用于77GHz毫米波雷達的線路板材料性能需要從這幾個方面考慮: 首先是材料的電氣特性,這是設計雷達傳感器和選擇線路板材料的首要因素。選擇具有穩(wěn)定介電常數(shù)和超低損耗的線路板材料對于77GHz毫米波雷達的性能至關重要。穩(wěn)定的介電常數(shù)和損耗可以使收發(fā)天線獲得準確的相位,從而提高天線增益和掃描角度或范圍,提高雷達探測和定位精度。線路板的介電常數(shù)和損耗性的穩(wěn)定性不僅要確保不同批次材料的穩(wěn)定性,也需要確保同一板內(nèi)的變化小,具有非常好的穩(wěn)定性。 其次需要考慮材料的可靠性。材料的可靠性不僅指材料在線路板加工中的疊合、受加工過程影響、過孔、銅箔結合力等方面具有高可靠性,還包括材料的長期可靠性。線路板材料的電氣性能是否隨著時間的增加仍能保持穩(wěn)定,是否能夠在不同的工作環(huán)境,如不同溫度或濕度下仍能保持穩(wěn)定,這對于汽車雷達傳感器的可靠性以及汽車ADAS系統(tǒng)應用的重要性不言而喻。 77GHz毫米波雷達傳感器的獨特優(yōu)勢使其成為自動駕駛汽車不可缺少的部件。更寬帶寬,更高分辨率的77GHz / 79GHz雷達傳感器逐漸成為主流,正對于各種不同的雷達傳感器設計方案,線路板電路材料的特性都很多程度上決定著雷達傳感器天線的性能。 PS:圖片來源于網(wǎng)絡,如有侵權,請聯(lián)系刪除。
對于毫米波雷達傳感器的不同線路板設計,有一個共同的特點就是都需要使用超低損耗的線路板材料,從而降低電路損耗,增大天線的輻射。線路板材料是雷達傳感器設計的關鍵器件。選擇合適的線路板材料可確保毫米波雷達傳感器具有較高的穩(wěn)定性和性能一致性。
線路板材料所使用銅箔的表面粗糙度對會對電路的介電常數(shù)和損耗產(chǎn)生影響,越薄的材料上銅箔表面粗糙度對電路的影響越大。越粗糙的銅箔類型其自身粗糙度變化也就越大,也會造成的了介電常數(shù)和損耗的較大變化,影響電路的相位特性。
總的來說,對于77GHz雷達傳感器的天線設計,需要考慮選擇具有穩(wěn)定介電常數(shù)、具有超低損耗的材料,選擇更光滑的銅箔可進一步降低電路損耗和減小介電常數(shù)容差變化;同時,材料要具有隨時間、溫度,濕度等外界工作環(huán)境而仍具有可靠的電氣性能和機械特性等特性。