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Technologie PCB
Comment choisir les matériaux de circuit pour différents types d'applications de capteurs radar dans le système avancé d'aide au conducteur automobile (Adas)
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Comment choisir les matériaux de circuit pour différents types d'applications de capteurs radar dans le système avancé d'aide au conducteur automobile (Adas)

Comment choisir les matériaux de circuit pour différents types d'applications de capteurs radar dans le système avancé d'aide au conducteur automobile (Adas)

2021-08-22
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Author:Aure

How to choose circuit materials for different types of radar sensor applications in automotive advanced driver assistance systems (ADAS)

One day in the future, Les véhicules automoteurs peuvent être plus sûrs que les véhicules actuels.. But before the driver starts to let go of the steering wheel, Certaines fonctions électroniques doivent devenir des fonctions standard dans les véhicules utilitaires., including millimeter wave radar systems, Caméras et/or lidars. Besoin d'une variété Matériel de circuit. Comparaison Routes, radar seems to be more easily associated with the battlefield. Mais il devient progressivement une technologie de détection très fiable, as part of the advanced driver assistance system (ADAS) technology in modern cars to provide electronic safety functions for modern commercial vehicles. Le système radar à ondes millimétriques est une technologie mature dans l'industrie automobile. En tant que première fonction de sécurité active, it has been used by Mercedes-Benz since 1996 and is now commonly used in modern ADAS systems. Détection des points morts et protection contre les collisions.

Le radar à ondes millimétriques permettra de conduire automatiquement la voiture, but they require a combination of multiple elements, Y compris les matériaux de circuit capables de fournir des performances stables pour les équipements électroniques et les circuits dont la fréquence est supérieure à 77 GHz. Par exemple:, in ADAS applications, Les matériaux des circuits doivent être conçus pour supporter les lignes de transmission des signaux micro - ondes et millimétriques en 24 heures.,77 (or 79) GHz, Pour minimiser les pertes, while providing consistent repeatable performance over a wide operating temperature range. Heureusement..., Rogers can provide this circuit material with the consistent performance required for ADAS applications ranging from microwave to high-frequency millimeter wave frequency bands.

Dans le cadre de la protection électronique de détection du système Adas du véhicule, le système radar embarqué sera utilisé en conjonction avec d'autres technologies. Le système radar envoie des signaux électromagnétiques (EM) sous forme d'ondes radio et reçoit des signaux réfléchis d'ondes radio d'une cible qui est habituellement une cible multiple, comme un autre véhicule. Le système radar peut extraire les informations cibles correspondantes de ces signaux réfléchissants reçus, y compris leur position, leur distance, leur vitesse relative et leur section efficace de diffusion Radar (RCS). La plage (R) peut être déterminée en fonction de la vitesse de la lumière (c) et du temps aller - retour requis pour le signal (Ï㎡). Le temps aller - retour est le temps pendant lequel l'onde radio se propage de la source d'énergie Radar (émetteur radar) à la cible, puis retourne à la source d'énergie radar. Dans le système radar embarqué, l'apparition du signal radar est transmise à l'antenne Circuits imprimés. La valeur de R peut être obtenue par une formule mathématique simple, c'est - à - dire le produit de la vitesse de la lumière et du temps de transmission aller - retour de la source du signal radar à la cible et à la source du radar de retour divisé par 2: r = c Ï㎡ / 2.

Dans le cadre du système de sécurité active Adas, le véhicule est équipé de divers capteurs, y compris une caméra, un lidar et un système radar.

Figure 1: dans le cadre du système de sécurité active Adas, le véhicule est équipé de divers capteurs, y compris une caméra, un lidar et un système radar.

Lorsque plusieurs cibles radar sont relativement proches, comme deux véhicules sur une route encombrée, une résolution précise de la portée radar est nécessaire pour distinguer les cibles détectées. Une impulsion radar plus courte peut être utilisée pour détecter une cible, bien qu'une impulsion plus courte ou tout type de signal reflète moins d'énergie de la cible au récepteur radar. En utilisant la compression des impulsions, il est possible d'ajouter plus d'énergie à des impulsions plus courtes, et la modulation de phase ou de fréquence peut augmenter leur niveau de puissance. Par conséquent, les radars basés sur des signaux d'ondes continues modulées en fréquence (FMCW), également appelés signaux « chirés», sont généralement utilisés dans les systèmes radar des véhicules.

L'estimation de la vitesse de la cible peut être réalisée par l'effet Doppler, c'est - à - dire la variation de la fréquence du signal réfléchi de la cible obtenue du radar en fonction du Mouvement de la cible par rapport à l'émetteur / récepteur radar. Le déplacement de fréquence Doppler est inversement proportionnel à la longueur d'onde: la valeur est positive ou négative selon que la cible radar est proche ou loin de la source radar.

Le système radar FMCW ou Chirp peut mesurer la vitesse, la distance et l'angle de plusieurs cibles. Bien que les radars FMCW à bande étroite (Nb) et à très large bande (UWB) Fonctionnant à 24 GHz soient largement utilisés, l'utilisation de cette bande diminue progressivement. Les systèmes radar à bande étroite de 77 GHz, d'une largeur de bande de 1 GHz, sont de plus en plus utilisés dans les systèmes de sécurité des véhicules. En outre, l'industrie automobile étudie les applications futures du radar UWB 79ghz. Le radar CW est relativement simple et peut détecter la vitesse de la cible, mais pas la distance de la cible. Les radars à ondes continues pulsées peuvent également utiliser plusieurs fréquences Doppler pour estimer la distance. La largeur des impulsions et la fréquence de répétition des impulsions (PRF) sont deux paramètres clés pour concevoir un système radar à ondes continues pulsées fiable.

En raison de la compression des impulsions, la résolution de portée du radar FMCW est inversement proportionnelle à la largeur de bande du signal FMCW et indépendante de la largeur des impulsions. Le radar FMCW à courte portée utilise la forme d'onde UWB pour mesurer de petites distances à haute résolution. La résolution Doppler est fonction de la largeur de l'impulsion et du nombre d'impulsions utilisées pour l'estimation. Tout encombrement dans un système radar est le bruit généré par les signaux radar réfléchis par des objets autres que la cible. Dans tout système radar, le radar doit identifier une cible valide à partir d'un grand nombre d'objets que le signal radar éclaire, comparativement à d'autres objets environnants.

Le système de sécurité électronique embarqué fournit les données disponibles au Contrôleur de domaine Adas du véhicule en utilisant d'autres paramètres physiques tels que la vision et la lumière. Le Contrôleur de domaine est un centre de traitement de l'information qui effectue la fusion de l'information des capteurs pour aider à guider le véhicule en toute sécurité. La caméra avant est utilisée pour l'imagerie des avertissements de sortie de voie et de détection d'objets, tandis que la caméra arrière fournit l'imagerie inversée et supplémentaire au besoin. Le système de détection et de mesure de la distance lumineuse (lidar, lidar) transmet des impulsions de lumière infrarouge (IR) à une cible (par exemple, un mur d'un autre véhicule ou d'un parking) et détecte les impulsions infrarouges retournées à la source en fonction de la propagation de la vitesse de la lumière pour calculer la distance entre la source et la cible. La position et le mouvement relatif des objets irradiés par l'infrarouge peuvent être calculés à l'aide de paramètres détaillés tels que la longueur et la longueur d'onde des impulsions infrarouges et le temps nécessaire pour réfléchir et retourner au détecteur / récepteur infrarouge dans le véhicule. Malheureusement, le rendement et l'efficacité des systèmes lidar embarqués sont extrêmement vulnérables aux conditions environnementales défavorables, comme la neige, la pluie et le brouillard.

Le système radar embarqué peut fonctionner comme un système lidar, mais la longueur d'onde correspondante du radar à fréquence millimétrique est plus petite. Les Radars Embarqués sont affectés à des gammes de fréquences spécifiques, telles que 24, 77 et 79 GHz. De nombreux organismes de normalisation ont approuvé l'utilisation de ces bandes de fréquences, comme la Federal Communications Commission des États - Unis et l'European Telecommunications Standards Association.

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À l'heure actuelle, divers radars sont utilisés dans le cadre de l'application de l'Adas et les signaux FMCW sont largement utilisés en raison de leur efficacité dans la mesure de la vitesse, de la distance et de l'angle de plusieurs cibles. Les radars automobiles utilisent parfois des conceptions à bande étroite NB et UWB fonctionnant dans la bande de 24 GHz. Les radars embarqués à bande étroite de 24 GHz ont une gamme de fréquences de 200 MHz, de 24,05 à 24,25 GHz, tandis que les radars à très large bande de 24 GHz ont une largeur de bande totale de 5 GHz, de 21,65 GHz à 26,65 GHz. Le système radar embarqué à bande étroite de 24 GHz peut fournir une détection efficace des cibles de trafic à courte portée et peut être utilisé pour la détection des angles morts et d'autres fonctions simples. Le système radar des véhicules à très large bande a été utilisé pour des fonctions à plus haute résolution de portée telles que le régulateur de vitesse adaptatif (ACC), l'avertissement de collision avant (FCW) et le système automatique de freinage d'urgence (AEB).

Toutefois, à mesure que les applications des communications mobiles mondiales continuent de consommer du spectre à des fréquences « inférieures» (y compris des accessoires de 24 GHz), la fréquence des systèmes radar embarqués devient plus élevée et le spectre des ondes millimétriques disponibles à des longueurs d'onde plus courtes devient une option, avec des fréquences de 77 et 79 GHz, respectivement. En fait, le Japon n'utilise plus la technologie Radar embarquée à très large bande de 24 GHz. Conformément au calendrier établi respectivement par l'ETSI et la FCC, les organismes régionaux de normalisation, le système sera progressivement éliminé en Europe et aux États - Unis et remplacé par des systèmes radar embarqués à bande étroite de 77 GHz et à très large bande de 79 GHz à des fréquences plus élevées. Les radars 77ghz et 79ghz seront utilisés sous une forme ou une autre comme modules fonctionnels pour les véhicules automoteurs.

Exigences relatives aux matériaux

Les voitures automotrices utiliseront de nombreuses technologies électroniques différentes pour fournir des conseils, control and safety, Y compris les capteurs utilisant des ondes optiques et électromagnétiques. The signal frequency range and circuit technology widely used by millimeter wave frequency radars were once considered unique, Expérimental, and even only used for military purposes. À mesure que de plus en plus de technologies et de circuits électroniques sont intégrés dans les véhicules automobiles, le radar à ondes millimétriques est de plus en plus utilisé., Facilitation et soutien des conducteurs, making vehicles safer, Et empêcher les propriétaires et les exploitants de conduire. Freed from the "task". L'utilisation d'appareils électroniques à haute fréquence dans les véhicules utilitaires peut même déclencher de nouvelles approches entre le conducteur et le véhicule.. At the very least, L'utilisation de technologies telles que le radar à ondes millimétriques modifiera la définition de « conduite» d'un véhicule à moteur..

The design of these vehicular millimeter wave radar systems usually starts with an antenna, Les antennes sont généralement des circuits imprimés haute performance (Circuits imprimés) antenna, which are installed in different positions, Détecter ou « éclairer» une cible en émettant et en recevant des signaux d’ondes millimétriques de faible puissance. Le radar et les autres systèmes électroniques du véhicule utilisent différentes méthodes pour fournir des informations sur l'environnement environnant du véhicule à l'aide d'algorithmes de détection et de classification des objets environnants..

The signal of the vehicle-mounted radar may be in the form of pulsed or modulated CW. Le système radar embarqué est utilisé pour la détection des points morts à 24 GHz depuis un certain temps. However, Au fil du temps, la concurrence du spectre pour d'autres fonctions, comme les communications sans fil, s'est intensifiée., Le système radar embarqué évolue vers la haute fréquence et réduit sa largeur de bande, Par exemple, la large bande de 1 GHz centrée sur 77 GHz et la bande de 79 GHz.

24 ans ou plus, 77 or 79 GHz, Performance Circuits imprimés antennas is critical to these vehicle radar systems. Si la cible est un signal réfléchi d'un autre véhicule, elle doit être envoyée à la cible et reçue presque immédiatement.. Les clés. Circuits imprimés antenna performance parameters include gain, Orientation et efficacité. Low-loss circuit materials are essential to obtain good Circuits imprimés antenna performance (Figure 2). The long-term reliability of Circuits imprimés Les antennes sont également très importantes, because these compact antennas and their high-frequency transceiver circuits must also continue to work uninterruptedly (when the vehicle is running) and be able to operate in a more challenging operating environment-commercial Motor vehicles-run reliably on top.