ミリ波レーダーPCBA

ミリ波レーダーは、数センチメートルから数百メートルの範囲の物体を高精度の距離で検出できるため、自動車や産業用途での主要なセンシング方法の 1 つです。, 過酷な環境条件下でも角度と速度の精度が向上.

一般的なミリ波レーダー PCBA には、レーダー チップセットとその他の電子部品が含まれています, パワーマネジメント回路など, PCB 上に組み立てられたフラッシュ メモリおよび周辺インターフェイス デバイス. 送受信アンテナも通常は PCB 上に実現されます, 高いアンテナ性能を実現するには, 高周波PCB材料, Rogers RO3003やIsola 370hrなど, 使用する必要があります.

ミリ波レーダー基板

ミリ波レーダーのコアコンポーネントには送受信アンテナが含まれます (テキサス州&RX), 高周波ユニット (RF), アナログデジタルコンバーター (ADC), デジタル信号プロセッサ (DSP), マイクロコントローラー (MCU), 等. RF, ADC, DSP, MCU, 等. CMOSプロセスを通じて1つのSOCに直接統合されています.

ミリ波レーダーは主に24GHzの4つの周波数帯を使用します, 60GHz, 77GHzと79GHz. 24GHzは正確にはセンチメートル波に属します. 測定距離が限られているため (約60m) そして一般的な解決策, 多くの場合、広い視野角度範囲で近距離の障害物を検出する角度レーダーとして設計されています。. 60GHzは特に大気減衰の影響を受けるため, 多くの場合、車内のバイタルサインや人の姿勢を検出するバイタルサイン検出レーダーとして設計されています。. 77GHz と 79GHz は測定距離が長いため、主レーダーとして設計されることがよくあります。 (約200m), 前方の長距離知覚のための強力なツールです. この2つの帯域は将来の車載ミリ波レーダー分野でも主流となる帯域です.

インダクタ, コンデンサ, ダイオード, パワーチップ, 等. 電源マザーボード上に密集して設置されている, 主にシステムの電源管理を担当します. 各社は通常、車両通信および安全関連機能を提供するために安全コントローラを統合します。.

ミリ波レーダー全体の心臓部ともいえるレーダーマザーボード, アンテナも含めて, RF, DSPと制御基板.

アンテナの長さが次の場合 1/4 電磁波の波長, アンテナの送受信変換効率が最も高い. ミリ波の波長はわずか数ミリ, そのため、アンテナを非常に小さくすることができます. 複数のアンテナを使用してアレイ アンテナを形成することによって, 狭ビームも実現可能, 狭いビームはより高い方位分解能を意味します.

現在のところ, ミリ波レーダーアンテナの主流方式はマイクロストリップアレイ. 最も一般的な設計は、マイクロストリップ パッチ アンテナを高周波 PCB に統合し、高周波 PCB をレーダー マザーボードに統合することです。. この方式によりミリ波レーダーのコストと体積が大幅に削減されます.

ミリ波レーダーRF PCBA

RF は信号変調を担当します, 伝染 ; 感染, 受信とエコー信号の復調. ミリ波レーダーの心臓部であるRF部分です. 現在のところ, 主流のソリューションは、MMIC を通じて上記の内容を統合することです (モノリシックマイクロ波集積回路) テクノロジー. MMICは、半導体技術を利用して半導体基板上に受動部品や能動部品を製造する技術です。.

ミリ波レーダー分野では, シリコンゲルマニウム技術に基づく MMIC 集積機能回路には、主に低ノイズアンプが含まれます, パワーアンプ, ミキサー, 検出器, 変調器, 電圧制御発振器, 移相器, スイッチとその他のコンポーネント. 送信機, レシーバーとDSPはすべて独立したユニットです, そのため、ミリ波レーダーの設計プロセスが複雑になり、全体の体積が比較的大きくなります.

COMS技術の発展により, MMICが小型化する一方で, そして一方で, DSP および MCU との統合に技術的な実現可能性を提供します。. 終わりに 2016, TI は、CMOS テクノロジーに基づいた高度に統合された 77GHz ミリ波レーダー チップ AWR1642 を発売しました, フロントエンド MMIC の統合, 単一の SOC 上の DSP と MCU. ミリ波レーダーのコストを大幅に削減しながら, 開発の難易度も大幅に軽減されます.

ミリ波レーダー用DSP PCBA

さまざまな信号処理アルゴリズムを組み込むことにより, DSPはフロントエンドから収集したIF信号を抽出し、特定の種類のターゲット情報を取得します. DSPはミリ波レーダーの安定性と信頼性の核となる.

ミリ波レーダー制御回路基板

ミリ波レーダーの制御回路は、DSPから出力される物標情報と車体動態情報に応じてデータ融合を行います。, そして最後にメインプロセッサを通じて決定処理を実行します。.

電磁波の放射方法の違いによると, ミリ波レーダーは大きく2種類に分けられる: パルス波動作方式と連続波動作方式.

パルス波技術とは、ミリ波レーダーが短時間にピークパワーの短いパルスを送信することを指します。, ドップラー周波数とTOF原理に基づいて物体の速度と距離の測定を実現, 並列受信アンテナで受信した同一対象物から反射したパルス波の位相差に基づいて角度測定を実現. パワーが高いので, 大きなクラッターの背景で、長距離にある小さな振幅で移動するターゲットを検出できます。. しかし、コストが高いというデメリットもあります, 大容量かつ高消費電力. 現在のところ, この方式は車載ミリ波レーダーの分野ではほとんど採用されていない.

連続波技術は FSK にも分類できます (周波数シフトキーイング, 単一のターゲットの距離と速度を測定できる), CW (一定周波数連続波, 速度測定のみに使用でき、距離測定には使用できません。) とFMCW (周波数変調された連続波). その中で, FMCW は、複数のターゲットを同時に検出できるという利点により、連続波技術の一般的な技術となっています。, 高解像度かつ低コスト.

ミリ波レーダー受信アンテナから送信電磁波を受信後, エコー信号と送信信号はミキシングのためにミキサーに送信されます。. 送信された信号が測定対象に到達して戻ってくると、, エコー信号の周波数が送信信号と比較して変化した. ミキサーの目的は、送信信号とエコー信号の間の周波数差を計算することです。, IF信号と呼ばれるもの. IF信号には測定対象の距離秘密が含まれています, フィルタリングなどの後続処理を経て、測定対象の距離情報を取得できます。, 増幅, アナログデジタル変換と周波数測定.

速度測定用, ミリ波レーダーが受信するエコー信号の位相は、測定対象の距離が異なるため異なります。. フレーム内のすべての単一チャープ信号が等間隔でサンプリングされます, サンプリング点のデータはフーリエ変換されます, 位相差を利用して測定対象の速度を測定します。.

角度測定用, 複数の受信アンテナを使用して同じエコー信号を受信し、エコー信号間の位相差を計算して角度測定を実現します。.

IWR1843 の

3Dミリ波レーダー

ミリ波レーダーは距離しか出力できない, 速度と角度の情報, 3Dミリ波レーダーとも呼ばれます. そしてこの距離Dと角度θを平面極座標系でレーダーを搭載した自車のデータとします. 極座標系をデカルト座標系に変換することで, 対象車両から自車両までのx、y方向の距離を求めることができます。. 現時点では, 寸法の z 方向の距離が欠落していることに気づきましたか?. これも批判されている3Dミリ波レーダーの欠点の一つです。.

しかし, この欠点は静的オブジェクトにとって致命的です. マンホールの蓋は, スピードバンプ, 空中にぶら下がっているさまざまな看板, 高層構造物, 静止車両, 等. 道路の真ん中では、高さ情報が不足しているため、これらの障害物が交通に影響を与えるかどうかを3Dミリ波レーダーで判断することはできません. 静的オブジェクトの場合, メーカーは単純で粗雑です, 直接無視するか、信頼性を大幅に低下させる. これはテスラの以前の事故の理由の一つでもあります. カメラは倒れた白い貨車を確認できなかった, そしてミリ波レーダーは. しかし, 意思決定に対する信頼が低すぎた, その結果、車両が自動緊急自動機能を作動させないことになる.

4Dミリ波レーダー

4Dミリ波レーダーの最大の特徴は、ピッチ角を正確に検出できることです。, 測定対象物の真の高さデータを取得するため, つまり, デカルト座標系における対象物体のz軸方向の距離. この機能により, 4Dミリ波レーダーで静止物体を識別可能, 最も短い木材が追加されました. 加えて, 4Dミリ波レーダーの解像度も大幅に向上. 水平解像度と垂直解像度は次のとおりです。 1 °と 2 それぞれ°, そしてその水平解像度は 5-10 通常の3Dミリ波レーダーの2倍以上.