Радар миллиметрового диапазона является одним из основных методов обнаружения для автомобильного и промышленного применения, поскольку он может обнаруживать объекты размером от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров с высокой точностью., точность угла и скорости даже в суровых условиях окружающей среды.
Типичная печатная плата радара миллиметрового диапазона включает в себя набор микросхем радара и другие электронные компоненты., например, схема управления питанием, флэш-память и периферийные интерфейсные устройства, собранные на печатной плате. Передающая и приемная антенны также обычно реализуются на печатной плате., но для достижения высоких характеристик антенны, высокочастотные материалы для печатных плат, такие как Rogers RO3003 и Isola 370hr, нужно использовать.
печатная плата радара миллиметрового диапазона
Основные компоненты радара миллиметрового диапазона включают антенну приемопередатчика. (Техас&Rx), радиочастотный блок (РФ), аналого-цифровой преобразователь (Адвокат), цифровой сигнальный процессор (ЦСП), микроконтроллер (MCU), и т. д.. РФ, Адвокат, ЦСП, MCU, и т. д.. напрямую интегрированы в один SOC посредством процесса CMOS.
Радар миллиметрового диапазона в основном использует четыре частотных диапазона 24 ГГц., 60ГГц, 77ГГц и 79 ГГц. 24ГГц точно относится к сантиметровым волнам. Из-за ограниченного расстояния измерения (около 60 м) и общее разрешение, его часто проектируют как угловой радар для обнаружения препятствий на близком расстоянии в широком диапазоне углов обзора.. Потому что на частоту 60 ГГц особенно влияет атмосферное затухание., его часто проектируют как радар для обнаружения жизненно важных функций и положения персонала в транспортном средстве.. 77ГГц и 79 ГГц часто проектируются как первичные радары из-за их большого расстояния измерения. (около 200 м), которые являются мощными инструментами для дальнего восприятия. Эти два диапазона также являются основными в будущих автомобильных радиолокаторах миллиметрового диапазона..
Индукторы, конденсаторы, диоды, силовые чипы, и т. д.. плотно расположены на материнской плате блока питания, который в основном отвечает за управление питанием системы. Каждая компания обычно интегрирует в себя контроллер безопасности для обеспечения связи с транспортным средством и функций, связанных с безопасностью..
Можно сказать, что материнская плата радара является ядром всего радара миллиметрового диапазона., включая антенну, РФ, DSP и плата управления.
Если длина антенны 1/4 длины электромагнитной волны, эффективность преобразования передачи и приема антенны самая высокая. Длина волны миллиметрового диапазона составляет всего несколько миллиметров., поэтому антенну можно сделать очень маленькой. Используя несколько антенн для формирования антенной решетки., узкий луч также может быть достигнут, а узкий луч означает более высокое разрешение по азимуту.
В настоящий момент, Основная схема антенны РЛС миллиметрового диапазона представляет собой микрополосковую решетку.. Наиболее распространенной конструкцией является интеграция микрополосковой патч-антенны на высокочастотную печатную плату и интеграция высокочастотной печатной платы на материнскую плату радара.. Такая схема значительно снижает стоимость и объем РЛС миллиметрового диапазона..
Радар миллиметрового диапазона RF PCBA
RF отвечает за модуляцию сигнала, передача инфекции, демодуляция приема и эхо-сигнала. Это основная радиочастотная часть радара миллиметрового диапазона.. В настоящий момент, Основное решение — интегрировать вышеуказанное содержимое через MMIC. (Монолитная микроволновая интегральная схема) технология. MMIC — это технология изготовления пассивных и активных компонентов на полупроводниковой подложке по полупроводниковой технологии..
В области радаров миллиметрового диапазона, Интегральные функциональные схемы MMIC на основе кремниево-германиевой технологии в основном содержат малошумящий усилитель., усилитель мощности, миксер, детектор, модулятор, генератор, управляемый напряжением, фазовращатель, переключатель и другие компоненты. Передатчик, ресивер и DSP являются независимыми устройствами, что делает процесс проектирования радиолокационного комплекса миллиметрового диапазона волн и его общий объем относительно большим..
С развитием технологии COMS, MMIC становится меньше, с одной стороны, И с другой стороны, обеспечивает технологическую возможность интеграции с DSP и MCU. В конце 2016, TI выпустила высокоинтегрированный радиолокационный чип миллиметрового диапазона 77 ГГц AWR1642, основанный на технологии CMOS., интеграция внешнего интерфейса MMIC, DSP и MCU на одном процессоре. При этом существенно снижается стоимость радара миллиметрового диапазона волн., это также значительно снижает сложность разработки.
DSP радара миллиметрового диапазона PCBA
Путем внедрения различных алгоритмов обработки сигналов, DSP извлекает сигналы ПЧ, собранные с внешнего интерфейса, для получения определенных типов целевой информации.. DSP — основа стабильности и надежности радаров миллиметрового диапазона.
Схема управления радаром миллиметрового диапазона PCBA
Схема управления радаром миллиметрового диапазона осуществляет объединение данных в соответствии с информацией о цели, выдаваемой DSP, и динамической информацией о кузове транспортного средства., и, наконец, осуществляет обработку решения через главный процессор.
По разным способам излучения электромагнитных волн, РЛС миллиметрового диапазона в основном делятся на два типа: операционная система пульсовой волны и операционная система непрерывной волны.
Технология импульсных волн означает, что радар миллиметрового диапазона передает короткие импульсы с пиковой мощностью за короткое время., осуществляет измерение скорости и расстояния объекта на основе доплеровской частоты и принципа TOF, и осуществляет измерение угла на основе разности фаз пульсовой волны, отраженной той же целью, принятой параллельной приемной антенной.. Из-за своей высокой мощности, он может обнаруживать движущиеся цели с небольшой амплитудой на большом расстоянии на фоне больших помех. Но это также приносит и недостатки, связанные с высокой стоимостью., большой объем и высокое энергопотребление. В настоящий момент, этот метод редко применяется в области автомобильных радаров миллиметрового диапазона..
Технологию непрерывного действия также можно разделить на FSK. (частотная манипуляция, который может измерять расстояние и скорость одной цели), CW (постоянная частота, непрерывная волна, который можно использовать только для измерения скорости, но не для измерения расстояния) и ФМКВ (непрерывная волна с частотной модуляцией). Среди них, FMCW стала распространенной технологией в технологии непрерывного действия благодаря своим преимуществам одновременного обнаружения нескольких целей., высокое разрешение и низкая стоимость.
После приема переданной электромагнитной волны от приемной антенны РЛС миллиметрового диапазона, эхо-сигнал и передаваемый сигнал будут отправлены в микшер для микширования. Когда передаваемый сигнал достигает измеряемой цели и возвращается, частота эхо-сигнала изменилась по сравнению с передаваемым сигналом. Цель смесителя — вычислить разность частот между передаваемым сигналом и эхо-сигналом., который называется сигналом ПЧ. Сигнал ПЧ содержит секрет дальности измеряемой цели., и информация о дальности измеренной цели может быть получена после последующей обработки, такой как фильтрация., усиление, аналого-цифровое преобразование и измерение частоты.
Для измерения скорости, фаза эхо-сигнала, принимаемого радаром миллиметрового диапазона, будет разной из-за разного расстояния до измеряемой цели. Все одиночные ЛЧМ-сигналы в кадре отбираются через равные интервалы., и данные в точках выборки преобразуются Фурье, затем скорость измеряемой цели измеряется с использованием разности фаз.
Для измерения угла, несколько приемных антенн используются для приема одного и того же эхо-сигнала и расчета разности фаз между эхо-сигналами для измерения угла..
ИЗ IWR1843
3Радар миллиметрового диапазона D
Радар миллиметрового диапазона может выдавать только данные о расстоянии, информация о скорости и угле, который также называют 3D-радаром миллиметрового диапазона. А это расстояние D и угол θ. Это данные автомобиля, установленного с радаром в плоской полярной системе координат.. Путем преобразования полярной системы координат в декартову систему координат., мы можем получить расстояние от целевого автомобиля до собственного автомобиля в направлениях x и y.. В это время, обнаруживаете ли вы, что расстояние в направлении z измерения отсутствует?. Это также один из недостатков 3D-радара миллиметрового диапазона, который подвергался критике..
Однако, этот недостаток фатален для статических объектов. Крышки люков, лежачие полицейские, различные знаки, висящие в воздухе, надземные конструкции, стационарные транспортные средства, и т. д.. посреди дороги невозможно определить с помощью 3D-радара миллиметрового диапазона, влияют ли эти препятствия на движение транспорта из-за отсутствия информации о высоте. Для статических объектов, производители простые и грубые, либо прямо игнорируя, либо сильно снижая доверие. Это также одна из причин предыдущих аварий Tesla.. Камера не опознала упавший белый товарный вагон, и радар миллиметрового диапазона сделал. Однако, уверенность в принятии решений была слишком низкой, в результате автомобиль не активирует автоматическую аварийную автоматическую функцию.
4Радар миллиметрового диапазона D
Самая замечательная особенность 4D радара миллиметрового диапазона заключается в том, что он может точно определять угол тангажа., чтобы получить истинные данные о высоте измеряемой цели, то есть, расстояние до целевого объекта в направлении оси z в декартовой системе координат. С помощью этой функции, 4D-радар миллиметрового диапазона может идентифицировать неподвижные объекты, и добавлен самый короткий кусок дерева. Кроме того, Разрешение 4D радара миллиметрового диапазона также значительно улучшено.. Его горизонтальное и вертикальное разрешение составляет 1 ° и 2 ° соответственно, и его горизонтальное разрешение 5-10 раз выше, чем у обычного 3D радара миллиметрового диапазона.
