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AoP技术如何扩展雷达传感器在汽车应用中的布局

2021-09-19 23:51:25·  来源:德州仪器  
 
毫米波雷达为汽车和工业应用提供了一种高度精确的感应方式,可提供富有洞察力的物体信息,如距离、角度和速度,从而实现更智能的感应解决方案,用于检测几厘米到
毫米波雷达为汽车和工业应用提供了一种高度精确的感应方式,可提供富有洞察力的物体信息,如距离、角度和速度,从而实现更智能的感应解决方案,用于检测几厘米到几百米范围内的物体。
通常,雷达传感器安装在由雷达收发器、天线、电源管理电路、存储器和接口外设组成的印刷电路板 (PCB) 上。PCB 上的天线需要使用高频基板材料,如图 1 所示的银色材料 Rogers R03003。

图 1:PCB 上带有天线的雷达传感器

封装天线 (AoP) 技术消除了对高频基板材料的需求,并降低了成本、制造复杂性和大概 30% 的布板空间。TI 的 AoP 技术利用倒装芯片封装技术将天线放置在无塑封基板上,防止因天线穿过塑封材料时产生损耗而降低效率并导致杂散辐射。使用多层基板可进一步减小电路板尺寸,并使得天线和硅片更容易重叠。
AWR1843AOP 器件直接将天线集成到封装基板上,如图 2 所示。


图 2:具有 AoP 技术的 TI 雷达传感器

使用 AoP 技术可实现如下优势:
  • 减小外形尺寸。
  • 降低物料清单成本。
  • 无需设计、仿真和调整天线性能,从而降低工程成本并加快产品上市时间。
  • 通过缩短从器件到天线的布线来降低功率损耗。
AoP 如何改善外部近场感应应用

汽车制造商趋向于提供一些 ADAS 之外的自动化特性,例如车门和后备箱自动开启。该特性需要一个高分辨率传感器来检测不同类型的物体,避免在打开车门和后备箱时发生碰撞。
TI 的 AWR1843AOP 毫米波雷达传感器用于近场感应应用,通过集成 AoP 技术的低功耗单芯片解决方案进行三维检测。这种高度集成的传感器足够小,可以安装在门把手、脚踏板和 B 柱等空间内。此外,AWR1843AOP 的高距离分辨率使其能够检测任何大小、形状或结构的物体。

检测多个静态物体

AWR1843AOP 在 76GHz 至 81GHz 的带宽内运行,其距离分辨率小于 4cm。通过结合宽视野和高距离分辨率特性,它可以同时检测和区分多个静态物体。如图 3 所示,AWR1843AOP 评估套件安装在离地面 43cm 的车门上,交通锥标在图形用户界面中标记为红色立方体,因为车门在打开时会碰到它。离传感器较远的金属杆被标记为绿色,因为车门在打开时不会碰到它。


图 3:检测位于碰撞区内的塑料锥标
和位于碰撞区外的金属杆

检测低高度物体

车门障碍物检测传感器需要一种具有三维视觉能力的解决方案,从而防止与传感器高度以下的物体发生碰撞。其他感应技术,如飞行时间和超声波,可能无法检测到远低于或高于传感器高度的物体,它们不能提供检测低高度物体(例如护柱和路缘)的可靠解决方案。基于摄像头的解决方案可以检测低高度物体,但在雨雪等恶劣天气条下并不可靠。AWR1843AOP 器件可在方位角和仰角平面上检测低高度物体。毫米波雷达传感器在恶劣的天气条件下也适用。图 4 显示了使用 AWR1843AOP 评估模块 (EVM) 检测用作低高度路缘的煤渣砌块。


图 4:使用 TI 的 AWR1843AOP EVM
检测低高度路缘

检测表面积很小的物体

自行车和购物车等物体因其形状和结构而难以检测。但凭借高距离分辨率和宽视野特性,AWR1843AOP 可检测表面积很小的物体,如图 5 所示。



图 5:使用 AWR1843AOP EVM
检测表面积很小的物体

多模特性

AWR1843AOP 具有多模可编程数字信号处理器,允许您为多个应用重新配置相同传感器。例如,您可以将 AWR1843AOP 器件用作障碍物检测传感器(用于自动开车门)以及侧视雷达传感器(用于在汽车行驶中检测盲点区域的物体)。尽管实施了多种感应应用,这种多模特性仍然可以降低系统成本。图 6 显示了使用门障碍物检测传感器检测 5m 距离处的骑行者。


图 6:使用门障碍物检测传感器
检测 5m 距离处的骑行者

TI 的 AoP 技术支持在新位置(例如门把手处)灵活放置传感器。77GHz AWR1843AOP 传感器可为门障碍物检测、后备箱障碍物检测、基本盲点检测和泊车辅助等应用加快上市时间并降低系统级成本。
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