O radar de ondas milimétricas é um dos principais métodos de detecção para aplicações automotivas e industriais porque pode detectar objetos de alguns centímetros a várias centenas de metros com distância de alta precisão, precisão de ângulo e velocidade mesmo sob condições ambientais adversas.
O radar de ondas milimétricas típico PCBA inclui um chipset de radar e outros componentes eletrônicos, como um circuito de gerenciamento de energia, memória flash e dispositivos de interface periférica montados em PCB. As antenas de transmissão e recepção também são geralmente realizadas em PCB, mas para alcançar alto desempenho da antena, materiais PCB de alta frequência, como Rogers RO3003 e Isola 370hr, precisa ser usado.
PCB de radar de ondas milimétricas
Os principais componentes do radar de ondas milimétricas incluem uma antena transceptora (Texas&RX), unidade de radiofrequência (RF), conversor analógico para digital (ADC), processador de sinal digital (DSP), microcontrolador (UCM), etc.. RF, ADC, DSP, UCM, etc.. são diretamente integrados em um SOC através do processo CMOS.
O radar de ondas milimétricas usa principalmente quatro bandas de frequência de 24 GHz, 60GHz, 77GHz e 79GHz. 24GHz pertence à onda centimétrica com precisão. Devido à distância de medição limitada (cerca de 60m) e resolução geral, muitas vezes é projetado como um radar angular para detectar obstáculos próximos em um amplo campo de visão.. Porque 60GHz é particularmente afetado pela atenuação atmosférica, muitas vezes é projetado como um radar de detecção de sinais vitais para detectar os sinais vitais e a postura do pessoal no veículo. 77GHz e 79GHz são frequentemente projetados como radares primários devido à sua longa distância de medição (cerca de 200m), que são ferramentas poderosas para percepção direta de longa distância. Essas duas bandas também são as bandas principais no futuro campo de radar de ondas milimétricas montado em veículos..
Indutores, capacitores, diodos, chips de energia, etc.. estão densamente erguidos na placa-mãe da fonte de alimentação, que é o principal responsável pelo gerenciamento de energia do sistema. Cada empresa geralmente integrará um controlador de segurança para fornecer comunicação do veículo e funções relacionadas à segurança.
Pode-se dizer que a placa-mãe do radar é o núcleo de todo o radar de ondas milimétricas, incluindo a antena, RF, DSP e placa de circuito de controle.
Quando o comprimento da antena é 1/4 do comprimento da onda eletromagnética, a eficiência de conversão de transmissão e recepção da antena é a mais alta. O comprimento de onda da onda milimétrica é de apenas alguns milímetros, então a antena pode ser feita bem pequena. Usando múltiplas antenas para formar um conjunto de antenas, feixe estreito também pode ser alcançado, e feixe estreito significa maior resolução de azimute.
Atualmente, o esquema principal da antena de radar de ondas milimétricas é o arranjo microstrip. O projeto mais comum é integrar a antena microstrip na PCB de alta frequência e integrar a PCB de alta frequência na placa-mãe do radar. Este esquema reduz muito o custo e o volume do radar de ondas milimétricas.
Radar de ondas milimétricas RF PCBA
RF é responsável pela modulação do sinal, transmissão, recepção e demodulação de sinal de eco. É a parte central de RF do radar de ondas milimétricas. Atualmente, a solução principal é integrar o conteúdo acima através do MMIC (Circuito Integrado Monolítico de Microondas) tecnologia. MMIC é uma tecnologia para fabricação de componentes passivos e ativos em substrato semicondutor por tecnologia de semicondutores.
No campo do radar de ondas milimétricas, Os circuitos funcionais integrados MMIC baseados na tecnologia de silício germânio incluem principalmente amplificador de baixo ruído, amplificador de potência, misturador, detector, modulador, oscilador controlado por tensão, deslocador de fase, interruptor e outros componentes. O transmissor, receptor e DSP são unidades independentes, o que torna o processo de design do radar de ondas milimétricas complexo e o volume geral relativamente grande.
Com o desenvolvimento da tecnologia COMS, MMIC fica menor por um lado, E por outro lado, fornece viabilidade tecnológica para sua integração com DSP e MCU. No final de 2016, A TI lançou um chip de radar de ondas milimétricas de 77 GHz altamente integrado AWR1642 baseado na tecnologia CMOS, integrando MMIC front-end, DSP e MCU em um único SOC. Ao mesmo tempo que reduz significativamente o custo do radar de ondas milimétricas, também reduz muito a dificuldade de desenvolvimento.
DSP do radar de ondas milimétricas PCBA
Incorporando diferentes algoritmos de processamento de sinal, O DSP extrai sinais IF coletados do front-end para obter tipos específicos de informações de destino. DSP é o núcleo da estabilidade e confiabilidade do radar de ondas milimétricas.
Circuito de controle do radar de ondas milimétricas PCBA
O circuito de controle do radar de ondas milimétricas realiza a fusão de dados de acordo com as informações do alvo emitidas pelo DSP e as informações dinâmicas da carroceria do veículo, e finalmente realiza o processamento de decisão através do processador principal.
De acordo com as diferentes formas de irradiar ondas eletromagnéticas, radares de ondas milimétricas são divididos principalmente em dois tipos: sistema operacional de onda de pulso e sistema operacional de onda contínua.
A tecnologia de ondas de pulso refere-se a que o radar de ondas milimétricas transmite pulsos curtos com potência de pico em um curto espaço de tempo, realiza medição de velocidade e distância de objetos com base na frequência Doppler e no princípio TOF, e realiza medição de ângulo com base na diferença de fase da onda de pulso refletida pelo mesmo alvo recebido pela antena receptora paralela. Devido ao seu alto poder, ele pode detectar alvos móveis com pequena amplitude a longa distância no fundo de grande confusão. Mas também traz as desvantagens do alto custo, alto volume e alto consumo de energia. Atualmente, este método raramente é adotado no campo de radares de ondas milimétricas montados em veículos.
A tecnologia de ondas contínuas também pode ser dividida em FSK (codificação por mudança de frequência, que pode medir a distância e a velocidade de um único alvo), CW (onda contínua de frequência constante, que só pode ser usado para medição de velocidade, mas não para medição de distância) e FMCW (onda contínua modulada em frequência). Entre eles, FMCW tornou-se uma tecnologia comum na tecnologia de ondas contínuas devido às suas vantagens de detecção simultânea de múltiplos alvos, alta resolução e baixo custo.
Depois de receber a onda eletromagnética transmitida da antena receptora do radar de ondas milimétricas, o sinal de eco e o sinal transmitido serão enviados ao mixer para mixagem. À medida que o sinal transmitido encontra o alvo medido e retorna, a frequência do sinal de eco mudou em comparação com o sinal transmitido. O objetivo do mixer é calcular a diferença de frequência entre o sinal transmitido e o sinal de eco, que é chamado de sinal IF. O sinal IF contém o segredo do alcance do alvo medido, e as informações de alcance do alvo medido podem ser obtidas após processamento subsequente, como filtragem, amplificação, conversão analógico-digital e medição de frequência.
Para medição de velocidade, a fase do sinal de eco recebido pelo radar de ondas milimétricas será diferente devido à distância diferente do alvo medido. Todos os sinais de chirp únicos em um quadro são amostrados em intervalos iguais, e os dados nos pontos de amostragem são transformados em Fourier, então a velocidade do alvo medido é medida usando diferença de fase.
Para medição de ângulo, múltiplas antenas receptoras são usadas para receber o mesmo sinal de eco e calcular a diferença de fase entre os sinais de eco para obter a medição do ângulo.
DE IWR1843
3Radar de ondas milimétricas D
O radar de ondas milimétricas só pode gerar distância, informações de velocidade e ângulo, que também é chamado de radar de ondas milimétricas 3D. E esta distância D e ângulo θ São os dados do veículo próprio instalado com radar no sistema de coordenadas polares planas. Ao converter o sistema de coordenadas polares para o sistema de coordenadas cartesianas, podemos obter a distância do veículo alvo ao veículo próprio nas direções x e y. Neste momento, você acha que falta a distância na direção z da dimensão. Esta também é uma das deficiências do radar de ondas milimétricas 3D que tem sido criticada.
No entanto, esta desvantagem é fatal para objetos estáticos. As tampas dos bueiros, redutores de velocidade, vários sinais pendurados no ar, estruturas elevadas, veículos estacionários, etc.. no meio da estrada não pode ser determinado pelo radar de ondas milimétricas 3D se esses obstáculos afetam o tráfego devido à falta de informações de altura. Para objetos estáticos, os fabricantes são simples e brutos, ignorando diretamente ou reduzindo bastante a confiança. Esta também é uma das razões dos acidentes anteriores de Tesla. A câmera não identificou o vagão branco caído, e o radar de ondas milimétricas fez. No entanto, a confiança na tomada de decisões era muito baixa, resultando no veículo não acionando a função automática de emergência automática.
4Radar de ondas milimétricas D
A característica mais notável do radar de ondas milimétricas 4D é que ele pode detectar com precisão o ângulo de inclinação, de modo a obter os dados reais da altura do alvo medido, aquilo é, a distância do objeto alvo na direção do eixo z no sistema de coordenadas cartesianas. Com esse recurso, o radar de ondas milimétricas 4D pode identificar objetos estacionários, e o pedaço de madeira mais curto foi adicionado. Além disso, a resolução do radar de ondas milimétricas 4D também foi bastante melhorada. Suas resoluções horizontal e vertical são 1 ° e 2 ° respectivamente, e sua resolução horizontal é 5-10 vezes maior do que o radar de ondas milimétricas 3D comum.
