Radar à ondes millimétriques PCBA

Le radar à ondes millimétriques est l'une des principales méthodes de détection pour les applications automobiles et industrielles car il peut détecter des objets de quelques centimètres à plusieurs centaines de mètres avec une distance de haute précision., précision de l'angle et de la vitesse, même dans des conditions environnementales difficiles.

Le PCBA radar à ondes millimétriques typique comprend un chipset radar et d'autres composants électroniques, tel qu'un circuit de gestion de l'énergie, mémoire flash et dispositifs d'interface périphériques assemblés sur PCB. Les antennes d'émission et de réception sont également généralement réalisées sur PCB, mais pour obtenir des performances d'antenne élevées, matériaux PCB haute fréquence, comme Rogers RO3003 et Isola 370hr, il faut utiliser.

PCB radar à ondes millimétriques

Les composants principaux du radar à ondes millimétriques comprennent une antenne émettrice-réceptrice (Émission&RX), unité de radiofréquence (RF), convertisseur analogique-numérique (CDA), processeur de signal numérique (DSP), microcontrôleur (MCU), etc.. RF, CDA, DSP, MCU, etc.. sont directement intégrés dans un SOC via le processus CMOS.

Le radar à ondes millimétriques utilise principalement quatre bandes de fréquences de 24 GHz, 60GHz, 77GHz et 79 GHz. 24GHz appartient avec précision à l'onde centimétrique. En raison de la distance de mesure limitée (environ 60m) et résolution générale, il est souvent conçu comme un radar angulaire pour détecter les obstacles à courte distance dans un large champ d'angle de vue. Parce que 60 GHz est particulièrement affecté par l'atténuation atmosphérique, il est souvent conçu comme un radar de détection de signes vitaux pour détecter les signes vitaux et la posture du personnel dans le véhicule. 77Les GHz et 79 GHz sont souvent conçus comme radars principaux en raison de leur longue distance de mesure (environ 200m), qui sont des outils puissants pour la perception longue distance. Ces deux bandes sont également les bandes dominantes dans le domaine des futurs radars à ondes millimétriques montés sur véhicule..

Inducteurs, condensateurs, diodes, puces de puissance, etc.. sont densément érigés sur la carte mère d'alimentation, qui est principalement responsable de la gestion de l'alimentation du système. Chaque entreprise y intégrera généralement un contrôleur de sécurité pour assurer la communication du véhicule et les fonctions liées à la sécurité..

La carte mère du radar peut être considérée comme le cœur de tout le radar à ondes millimétriques., y compris l'antenne, RF, DSP et circuit imprimé de contrôle.

Lorsque la longueur de l'antenne est 1/4 de la longueur d'onde électromagnétique, l'efficacité de conversion de transmission et de réception de l'antenne est la plus élevée. La longueur d'onde de l'onde millimétrique n'est que de quelques millimètres, donc l'antenne peut être très petite. En utilisant plusieurs antennes pour former une antenne réseau, un faisceau étroit peut également être obtenu, et un faisceau étroit signifie une résolution azimutale plus élevée.

À l'heure actuelle, le schéma principal de l'antenne radar à ondes millimétriques est un réseau de microrubans. La conception la plus courante consiste à intégrer l'antenne patch microruban sur le PCB haute fréquence et à intégrer le PCB haute fréquence sur la carte mère du radar.. Ce schéma réduit considérablement le coût et le volume du radar à ondes millimétriques.

Radar à ondes millimétriques RF PCBA

RF est responsable de la modulation du signal, transmission, réception et démodulation du signal d'écho. C'est la partie RF centrale du radar à ondes millimétriques. À l'heure actuelle, la solution principale consiste à intégrer le contenu ci-dessus via MMIC (Circuit intégré micro-onde monolithique) technologie. MMIC est une technologie de fabrication de composants passifs et actifs sur substrat semi-conducteur par technologie semi-conductrice.

Dans le domaine des radars à ondes millimétriques, Les circuits fonctionnels intégrés MMIC basés sur la technologie silicium-germanium comprennent principalement un amplificateur à faible bruit, amplificateur de puissance, mixer, détecteur, modulateur, oscillateur commandé en tension, déphaseur, interrupteur et autres composants. L'émetteur, le récepteur et le DSP sont tous des unités indépendantes, ce qui rend le processus de conception du radar à ondes millimétriques complexe et le volume global relativement important.

Avec le développement de la technologie COMS, MMIC devient plus petit d'une part, et d'autre part, il offre une faisabilité technologique pour son intégration avec DSP et MCU. À la fin de 2016, TI a lancé une puce radar à ondes millimétriques de 77 GHz AWR1642 hautement intégrée basée sur la technologie CMOS, intégration du MMIC frontal, DSP et MCU sur un seul SOC. Tout en réduisant considérablement le coût du radar à ondes millimétriques, cela réduit également considérablement la difficulté de développement.

DSP du radar à ondes millimétriques PCBA

En embarquant différents algorithmes de traitement du signal, Le DSP extrait les signaux IF collectés depuis le frontal pour obtenir des types spécifiques d'informations sur la cible.. Le DSP est au cœur de la stabilité et de la fiabilité du radar à ondes millimétriques.

Circuit de contrôle du radar à ondes millimétriques PCBA

Le circuit de commande du radar à ondes millimétriques effectue la fusion des données en fonction des informations cibles émises par DSP et des informations dynamiques de la carrosserie du véhicule., et effectue enfin le traitement des décisions via le processeur principal.

Selon les différentes manières de rayonner les ondes électromagnétiques, les radars à ondes millimétriques sont principalement divisés en deux types: système d'exploitation à ondes de pouls et système d'exploitation à ondes continues.

La technologie des ondes de pouls fait référence au fait que le radar à ondes millimétriques transmet des impulsions courtes avec une puissance maximale en peu de temps., réalise des mesures de vitesse et de distance d'objet basées sur la fréquence Doppler et le principe TOF, et réalise une mesure d'angle basée sur la différence de phase de l'onde de pouls réfléchie par la même cible reçue par l'antenne de réception parallèle. En raison de sa grande puissance, il peut détecter des cibles mobiles de faible amplitude sur une longue distance en arrière-plan d'un grand fouillis. Mais cela présente également les inconvénients d'un coût élevé, volume élevé et consommation d'énergie élevée. À l'heure actuelle, cette méthode est rarement adoptée dans le domaine des radars à ondes millimétriques montés sur véhicule.

La technologie à ondes continues peut également être divisée en FSK (modulation par déplacement de fréquence, qui peut mesurer la distance et la vitesse d'une seule cible), CW (onde continue à fréquence constante, qui ne peut être utilisé que pour la mesure de la vitesse mais pas pour la mesure de la distance) et FMCW (onde continue modulée en fréquence). Parmi eux, FMCW est devenu une technologie courante dans la technologie à ondes continues en raison de ses avantages de détection simultanée de plusieurs cibles., haute résolution et faible coût.

Après avoir reçu l'onde électromagnétique transmise par l'antenne de réception du radar à ondes millimétriques, le signal d'écho et le signal transmis seront envoyés dans le mélangeur pour le mixage. Lorsque le signal transmis rencontre la cible mesurée et revient, la fréquence du signal d'écho a changé par rapport au signal transmis. Le but du mélangeur est de calculer la différence de fréquence entre le signal transmis et le signal d'écho, qui est appelé signal IF. Le signal IF contient le secret de portée de la cible mesurée, et les informations de portée de la cible mesurée peuvent être obtenues après un traitement ultérieur tel qu'un filtrage, amplification, conversion analogique-numérique et mesure de fréquence.

Pour la mesure de la vitesse, la phase du signal d'écho reçu par le radar à ondes millimétriques sera différente en raison de la distance différente de la cible mesurée. Tous les signaux chirp uniques d'une trame sont échantillonnés à intervalles égaux, et les données aux points d'échantillonnage sont transformées de Fourier, puis la vitesse de la cible mesurée est mesurée en utilisant la différence de phase.

Pour la mesure d'angle, plusieurs antennes de réception sont utilisées pour recevoir le même signal d'écho et calculer la différence de phase entre les signaux d'écho afin d'obtenir une mesure d'angle.

DE IWR1843

3Radar à ondes millimétriques D

Le radar à ondes millimétriques ne peut produire que la distance, informations sur la vitesse et l'angle, également appelé radar à ondes millimétriques 3D. Et cette distance D et cet angle θ Ce sont les données du véhicule autonome installé avec radar dans le système de coordonnées polaires du plan. En convertissant le système de coordonnées polaires en système de coordonnées cartésiennes, nous pouvons obtenir la distance entre le véhicule cible et le véhicule lui-même dans les directions x et y. A cette époque, trouvez-vous qu'il manque la distance dans la direction z de la dimension. C’est aussi l’un des défauts du radar 3D à ondes millimétriques qui a été critiqué.

Cependant, cet inconvénient est fatal aux objets statiques. Les plaques d'égout, ralentisseurs, divers panneaux suspendus dans les airs, structures surélevées, véhicules stationnaires, etc.. au milieu de la route, le radar à ondes millimétriques 3D ne peut pas déterminer si ces obstacles affectent la circulation en raison du manque d'informations sur la hauteur. Pour les objets statiques, les fabricants sont simples et bruts, soit en ignorant directement, soit en réduisant considérablement la confiance. C’est aussi l’une des raisons des premiers accidents de Tesla. La caméra n'a pas identifié le wagon de marchandises blanc tombé, et le radar à ondes millimétriques l'a fait. Cependant, la confiance dans la prise de décision était trop faible, ce qui fait que le véhicule ne déclenche pas la fonction automatique d'urgence automatique.

4Radar à ondes millimétriques D

La caractéristique la plus remarquable du radar à ondes millimétriques 4D est qu'il peut détecter avec précision l'angle de tangage., afin d'obtenir les vraies données de hauteur de la cible mesurée, c'est, la distance de l'objet cible dans la direction de l'axe z dans le système de coordonnées cartésiennes. Avec cette fonctionnalité, le radar à ondes millimétriques 4D peut identifier des objets stationnaires, et le morceau de bois le plus court a été ajouté. En outre, la résolution du radar à ondes millimétriques 4D a également été grandement améliorée. Ses résolutions horizontale et verticale sont 1 ° et 2 ° respectivement, et sa résolution horizontale est 5-10 fois supérieur à celui d'un radar à ondes millimétriques 3D ordinaire.