毫米波雷達的材料解決方案:從ADAS到智慧城市及智能工廠

發布日期:2020-08-04 瀏覽次數:0 我要評論(0) 字號:

在過去的20多年間,雷達技術被廣泛應用于汽車行業,這些技術使得駕駛更安全、更便捷。隨著工業4.0以及智慧城市的發展,雷達系統在交通管理、安防、樓字自動化等方面的應用更加多樣化。隨著雷達PCB應用領域的不斷發展和完善,羅杰斯公司的射頻材料解決方案在高性能、高可靠性、高性價比等方面已經成為了行業的開拓者。

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適用于ADAS和自動駕駛的雷達傳感器

如今,雷達傳感器已成為高級駕駛輔助系統(ADAS)的關鍵組成部分。 隨著ADAS的發展,為滿足監管和NCAP規劃路線圖對安全功能日益增長的要求,雷達技術也被廣泛應用到其它領域中,例如:用于摩托車和行人檢測的角雷達,以及用于減少中暑悲劇發生的艙內生命體征探測雷達。此外,高分辨率雷達技術正在開發和部署在L4和L5級自動駕駛汽車中,用于個人出行以及最后一英里的物流配送。雷達技術有望發展并滿足這些汽車應用日益增長的性能要求。

長期以來,羅杰斯公司的高頻層壓板提供了PCB貼片天線所需的射頻性能和高可靠性,為這些天線應用于汽車雷達提供了關鍵性的安全保障。其中,RO4000®系列材料(例如RO4835™層壓板)廣泛用于24 GHz的應用。對于77/79 GHz的汽車雷達應用,RO3003™層壓板由于擁有優異的射頻性能和熱機械性能,而處于行業領先地位。為了滿足汽車雷達天線設計工程師提出的更高要求,羅杰斯持續投入研發,并不斷推出新產品,使得汽車雷達設計工程師、雷達芯片組供應商、PCB制造商,能進一步優化其汽車雷達應用的成本和性能。與第一代RO3003層壓板相比,新一代RO3003G2™層壓板具有更低的插入損耗,更穩定的介電常數以及更優的PCB制造性能。羅杰斯RO4830™層壓板采用了LoPro®銅箔,在射頻性能和成本之間實現了平衡。RO4830熱固性層壓板是一款十分具有競爭力的射頻層壓板材料,它在降低PCB制造成本的同時,還具有類似RO3003層壓板的低插入損耗,它的另一個優點是即使長期工作于室外環境中,也具有穩定的介電常數。

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微帶線50 ohm傳輸線測試,1/2oz。銅箔的5 mil 層壓板插入損耗對比(差分相位長度法測得)

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適用于智慧城市和工業4.0的雷達技術

現在,我們可以看到這些類似的雷達技術,正在應用于自動駕駛汽車,應用于創建智慧城市和智能工廠,用于提高人們的效率和生活質量。在全球范圍內,有超過42億人居住在城市地區。聯合國預計,到2050年,居住在人口稠密的城市地區的人口將增長到68%,特別是特大城市的人口聚集態勢還在不增加強。高人口密度有利于城市經濟的蓬勃發展,能帶來更高的效率和生產力,能為市民和企業創造機會。最大限度地利用城市的道路基礎設施、電力、建筑和社會服務,能為城市居民創造一個安全、清潔的生活環境。

在智慧城市中,數字傳感器(尤其是雷達)將成為城市的眼睛和耳朵。這些傳感器能夠最大化提高城市交通的運營效率,讓人們在最短的時間內到達公司。同時,減少交通擁堵,也可以最大程度利用現有的道路基礎設施,增加城市道路的通行效率。

缅甸玉和国际此外,在樓宇或智慧家庭中,雷達傳感器可以自動調整供暖、通風和空調(HVAC)系統,控制照明、門窗的開啟,最大程度地減少用電量。讓人們在舒適性、成本和能耗三者之間實現完美平衡。在自動化辦公室系統中,雷達可以實時提供在崗員工的相關數據,這些關鍵數據可以用來優化建筑和空間的利用率。在智能工廠中,雷達傳感器可以在安全可靠的情況下,通過預測安全和健康狀態,輔助人們管理操作機器人系統。

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在智慧城市中,交通管理系統也在采用雷達傳感器來監測車輛實時通行情況,系統可以獲取到包括行人、自行車等所有道路運動目標的隊列、速度、位置等信息。雷達系統不受天氣影響,可以全天候提供穩定可靠的數據,協助調整交通狀況和交通信號燈,節省人們的出行時間。當有交通事故發生時,交通管理系統需要迅速做出反應,以防止發生危險情況并減少交通擁堵造成的延誤。這時候,雷達系統就能體現出其優勢,它會在事故第一時間做出響應,控制攝像頭放大事故區域,來協助分析交通情況。另外,通過對所有傳感器數據的綜合分析,利用5G高速信號傳輸,以及車輛與基礎設施通信相結合,還可以完成對交通狀況的提前預測。

雷達技術在性能和成本上均優于其它交通傳感器。雷達幾乎可以在所有天氣條件下有效運行,并且其測量精度比傳導方式更高。雷達傳感器不是侵入式的,這使得道路維護人員可以方便地使用它們,從而降低系統成本。與汽車ADAS類似,交通管制中的雷達也需要采用高性能的PCB天線,用來實現發射和接收信號。這些PCB天線必須具備較高的角分辨率、側向分辨率、可重復等性能。這就要求羅杰斯的線路板材料能夠勝任這么高的頻率,并且能在如此苛刻的工作環境下保持優異的性能。

PCB天線的核心指標參數包括:增益、方向性、效率等。線路板材料的低損耗對于實現良好的天線性能至關重要。這些緊湊型天線及其高頻發射、接收電路在應用于智慧城市及智能工廠時,必須能保證連續可靠地運行。

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在智能工廠中,第四次工業革命已經開始。工業4.0是一個萬物互聯的智能時代:無處不在的云計算、人工智能、增材制造、機器人協同工作、無人機、區塊鏈以及混合現實。像雷達這樣的傳感器最適合用來獲取相關數據,這些數據將為快速改進產品的質量,提高設備的利用率,預測安全性以及降低環境影響等方面提供決策支持。產品也將通過物聯網(IoT)變得更加智能,將數據傳輸給企業,在產品生命周期內進行實時改進,為客戶提供更多額外價值。在這些嚴格的產品和生產環境中,配備GPS定位和Wi-Fi快速數據傳輸的雷達裝置將廣泛應用于判斷物體是否存在,測量其速度和距離等多種應用中。

無論是在24 GHz,60 GHz還是77/79 GHz頻率,PCB天線的性能對于這些應用都至關重要。作為汽車雷達市場中射頻材料的市場領導者,羅杰斯已準備好為行業提供易用的材料解決方案。為智慧城市的每個雷達案例量身定制天線系統,提供最佳和最可靠的射頻材料。來自羅杰斯公司的RO4835 層壓板是可靠的24GHz雷達電路材料,適用于交通管理、工廠、建筑和家庭自動化應用,如閘門、自動照明及空調系統等。

當我們逐步使用更高的頻率以實現更高的分辨率,實現對目標的分類,以及運動檢測和人數統計等應用時,電路的尺寸會隨著頻率的增加而縮小。在60GHz至77/79 GHz的工作頻率下,這些信號的波長會變得非常小。在這些頻率下需要使用各種不同類型的傳輸線電路,包括:微帶線、帶狀線、共面波導(CPWG)等。這些優良的電路特性需要極其一致且可預測的線路板材料,例如:RO3003G2™和RO4830™層壓板。羅杰斯RO4830熱固性層壓板非常適合對價格敏感的毫米波應用。羅杰斯RO3003G2層壓板是一款具有更低插入損耗和更低介電常數變化的產品,能夠在整塊電路板以及各種復雜的使用環境中保持穩定的介電常數,特別適用于對微弱信號需要具有較高靈敏度的毫米波電路。

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雷達傳感器具有成本效益高、用途廣泛、全天候工作等多方面優點,在保障社交的安全性和機動性等方面發揮了重要作用。其通用性也非常適合家庭、辦公室、工業生產等應用場合,可以提高這些場合的安全、安防等級及運行效率。隨著雷達傳感器的普及,羅杰斯公司將不斷提供高性能、高性價比的材料解決方案,持續保持創新并引領市場。