汽車高級駕駛員輔助系統（ADAS）中不同類型雷達傳感器應用的電路材料的選擇方法

　　除了使用雷達，激光雷達和聲納之類的引導/警告系統之外，機動車輛也將使用與其他車輛的無線通信來創建對周圍環境的電子感知，例如交通和障礙物。這種無線通信將包含PCB天線和高頻電路，作為“車聯網”或“V2X”通信系統的一部分，以保持對其他車輛及其周圍交通的感知。包括通信、激光雷達和雷達在內的多種電子技術的結合，將有助于在每輛汽車周圍形成一個安全屏障，并為其中央控制計算機提供安全自動駕駛汽車所需的輸入數據。

　　雷達技術與其他車載電子安全技術相比，具有以下優勢：在各種惡劣天氣條件下，即使在基于聲光的ADAS技術(包括攝像機)可能嚴重退化的情況下，它也能有效運行。雷達系統具有能全天候工作的優勢，但是用于自動駕駛汽車的雷達系統也需要穩定的高性能PCB天線來實現發送和接收功能。要PCB天線實現角度和高橫向分辨率以及可重復一致性能，這就要求電路材料的特性能夠支持其在如此高的頻率與環境中進行工作。

　　用于毫米波頻率下的高性能PCB天線材料必須具有低損耗特性，并且材料的不同批次以及車輛環境(例如溫度和濕度)的變化條件下仍具有良好的介電常數(Dk)容差變化。 此外，車載毫米波雷達PCB天線的電路材料還應具有光滑的銅箔表面，低損耗因數(Df)和低吸濕性。

　　用于這種高頻毫米波PCB天線的電路材料的常用選擇就是來自Rogers Corp.的5-mil RO3003 TM層壓板(圖3)。它具有毫米波電路所需的嚴格控制的介電常數(DK)，其10 GHz的DK值為3.00±0.04之內。其Dk值隨溫度的變化，即介電常數溫度系數(TCDk)很小，僅為-3 ppm /oC(圖4)。 RO3003層壓板還具有毫米波電路所需的光滑銅箔表面，10 GHz時Df值為0.0010，以及低的吸濕率0.04%。 此外，它不含有玻璃布，避免了毫米波頻率下的玻璃編織效應產生的不穩定和不一致性。

　　圖3：RO3003?電路層壓板具有汽車高性能毫米波雷達PCB天線所必需的特性。

　　圖4：RO3003?電路層壓板在不同溫度下的Dk變化幾乎可以忽略不計，TCDk僅為-3 ppm /oC。

　　羅杰斯公司的RO4000?層壓板已成為24 GHz車載雷達傳感器與ADAS中用于短距離、盲點檢測等雷達天線應用中可靠的電路材料。自動駕駛汽車的發展將會在每一輛車輛中使用許多不同的傳感器系統，作為一種“系統之系統”的形式，協調多個雷達系統、聲納、激光雷達和照相機等傳感器，為自動駕駛汽車提供許多不同的電子“有利點”。較低頻率的24-GHz雷達已用于停車輔助功能和較短距離的防碰撞預警。高頻的車載雷達系統，目前頻率在77 GHz——最終會是79 GHz頻段——將用于中距離功能，如變道輔助(LCA)和遠程功能、自適應巡航控制( ACC)、前方碰撞警告以及自動緊急制動系統。自動駕駛汽車在移動時的電子檢測和警報系統產生的數據量將非常龐大，顯著需要很高的的車載信號處理和微處理器。

　　當然，在這樣高的頻率下產生和維持信號性能從來都不是一件簡單的事。對于這些高頻毫米波天線和電路，即使在車輛環境中，羅杰斯公司的RO3000?和RO4000層壓板也可以提供高頻率下穩定可靠的電氣性能。真正完全自主的自動駕駛汽車需要對所有面進行檢測，以形成車輛周圍360度的環境監視并根據不同情況引導車輛，從而取代人類駕駛員對外部環境的反應。

　　雷達只是未來自動駕駛汽車的電子技術之一。自動駕駛汽車必須被不同類型的傳感器包圍，從而有助于不斷收集環境數據，以保障汽車及其乘客的安全(其中一個可能被認為是駕駛員)。自動駕駛汽車也將依賴一個被稱為“傳感器融合”(sensor fusion)的信息處理，將許多不同傳感器收集到的數據整合為可用的信息，并將其轉化為安全、舒適的駕駛體驗。

　　為準確收集周外環境如自行車，自行駕駛車輛等所需的數據，許多小型多層印刷電路板天線和其他傳感器電路將需要采用穩定的低損耗電路材料，例如羅杰斯公司的RO3000，RO4000和Kappa?438層壓板，其在射頻到毫米波頻率具有電路所需的性能和穩定性。

　　電路的尺寸隨著頻率的增加而減小，特別是工作頻率為77和79 GHz時，因為這些信號波長非常小。各種工作在該頻段下的電路傳輸線，包括微帶線、帶狀線、和共面波導(CPW)電路等，由于電路尺寸很小就要求非常材料具有良好的一致和可預測性，如RO3003?和RO4830?層壓板。高頻電路材料，例如Rogers RO3003層壓板，在不同電路和不斷變化的環境下仍保持一致性特別良好的Dk性能，同時，具有毫米波頻率下所需的低損耗因子(Df)或損耗(圖5)。 RO4830熱固性層壓板非常適合對價格敏感的毫米波產品應用，它也是傳統PTFE基層壓板的可靠、低成本的替代產品。 RO4830層壓板在77 GHz時的介電常數為3.2。 LoPro?反轉銅箔技術有助于RO4830層壓板在77GHz時的插入損耗優化，其插入損耗值為每英寸2.2dB。

　　RO3000和RO4000電路材料的出色機械和電氣性能水平可以與RO4400?粘接材料的相結合，并在79 GHz時表現非常好和一致的低損耗電路特性。這些關鍵的電路材料將提供可重復性且可靠的電氣性能，并使傳感器獲得自動駕駛汽車的車載處理器使用的可靠的數據，以保證可以車輛的安全行駛。