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技術乾貨 | AoP技術如何擴展雷達感測器在汽車應用中的佈局

本文作者:德州儀器       點擊: 2021-12-09 16:26
前言:
毫米波雷達為汽車和工業應用提供了一種高度精確的感應方式,可提供富有洞察力的物體資訊,如距離、角度和速度,從而實現更智慧的感應解決方案,用於檢測幾釐米到幾百米範圍內的物體。

通常,雷達感測器安裝在由雷達收發器、天線、電源管理電路、記憶體和介面外設組成的印刷電路板(PCB)上。PCB上的天線需要使用高頻基板材料,如圖1所示的銀色材料 Rogers R03003。
 
圖 1:PCB上帶有天線的雷達感測器

封裝天線(AoP)技術消除了對高頻基板材料的需求,並降低了成本、製造複雜性和大概 30%的布板空間。TI的AoP技術利用倒裝晶片封裝技術將天線放置在無塑封基板上,防止因天線穿過塑封材料時產生損耗而降低效率並導致雜散輻射。使用多層基板可進一步減小電路板尺寸,並使得天線和矽片更容易重疊。

AWR1843AOP器件直接將天線集成到封裝基板上,如圖2所示。
 
圖 2:具有AoP技術的TI雷達感測器

使用AoP技術可實現如下優勢:
減小外形尺寸。
降低物料清單成本。
無需設計、模擬和調整天線性能,從而降低工程成本並加快產品上市時間。
通過縮短從器件到天線的佈線來降低功率損耗。

AoP如何改善外部近場感應應用

汽車製造商趨向于提供一些ADAS之外的自動化特性,例如車門和後備箱自動開啟。該特性需要一個高解析度感測器來檢測不同類型的物體,避免在打開車門和後備箱時發生碰撞。

TI的AWR1843AOP毫米波雷達感測器用於近場感應應用,通過集成AoP技術的低功耗單晶片解決方案進行三維檢測。這種高度集成的感測器足夠小,可以安裝在門把手、腳踏板和B柱等空間內。此外,AWR1843AOP的高距離解析度使其能夠檢測任何大小、形狀或結構的物體。

檢測多個靜態物體

AWR1843AOP在76GHz至81GHz的頻寬內運行,其距離解析度小於4cm。通過結合寬視野和高距離解析度特性,它可以同時檢測和區分多個靜態物體。如圖3所示,AWR1843AOP評估套件安裝在離地面43cm的車門上,交通錐標在圖形化使用者介面中標記為紅色立方體,因為車門在打開時會碰到它。離感測器較遠的金屬杆被標記為綠色,因為車門在打開時不會碰到它。
 
圖 3:檢測位於碰撞區內的塑膠錐標和位於碰撞區外的金屬杆

檢測低高度物體

車門障礙物檢測感測器需要一種具有三維視覺能力的解決方案,從而防止與感測器高度以下的物體發生碰撞。其他感應技術,如飛行時間和超聲波,可能無法檢測到遠低於或高於感測器高度的物體,它們不能提供檢測低高度物體(例如護柱和路緣)的可靠解決方案。基於攝像頭的解決方案可以檢測低高度物體,但在雨雪等惡劣天氣條下並不可靠。AWR1843AOP器件可在方位角和仰角平面上檢測低高度物體。毫米波雷達感測器在惡劣的天氣條件下也適用。圖4顯示了使用AWR1843AOP評估模組(EVM)檢測用作低高度路緣的煤渣砌塊。
 
圖 4:使用TI的AWR1843AOP EVM  檢測低高度路緣

檢測表面積很小的物體

自行車和購物車等物體因其形狀和結構而難以檢測。但憑藉高距離解析度和寬視野特性,AWR1843AOP可檢測表面積很小的物體,如圖5所示。
  
圖 5:使用AWR1843AOP EVM  檢測表面積很小的物體

多模特性

AWR1843AOP具有多模可程式設計數位訊號處理器,允許您為多個應用重新配置相同感測器。例如,您可以將AWR1843AOP器件用作障礙物檢測感測器(用於自動開車門)以及側視雷達感測器(用於在汽車行駛中檢測盲點區域的物體)。儘管實施了多種感應應用,這種多模特性仍然可以降低系統成本。圖6顯示了使用門障礙物檢測感測器檢測 5m距離處的騎行者。
 
圖 6:使用門障礙物檢測感測器檢測5m距離處的騎行者

TI的AoP技術支援在新位置(例如門把手處)靈活放置感測器。77GHz AWR1843AOP 感測器可為門障礙物檢測、後備箱障礙物檢測、基本盲點檢測和泊車輔助等應用加快上市時間並降低系統級成本。

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