技術干貨|AoP技術如何擴展雷達傳感器在汽車應用中的布局

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信息，如距離、角度和速度，從而實現更智能的感應解決方案，用于檢測幾厘米到幾百米范圍內的物體。

通常，雷達傳感器安裝在由雷達收發器、天線、電源管理電路、存儲器和接口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上帶有天線的雷達傳感器

封裝天線(AoP)技術消除了對高頻基板材料的需求，并降低了成本、制造復雜性和大概 30%的布板空間。TI的AoP技術利用倒裝芯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并導致雜散輻射。使用多層基板可進一步減小電路板尺寸，并使得天線和硅片更容易重疊。

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雷達傳感器

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、仿真和調整天線性能，從而降低工程成本并加快產品上市時間。

●   通過縮短從器件到天線的布線來降低功率損耗。

AoP如何改善外部近場感應應用

汽車制造商趨向于提供一些ADAS之外的自動化特性，例如車門和后備箱自動開啟。該特性需要一個高分辨率傳感器來檢測不同類型的物體，避免在打開車門和后備箱時發生碰撞。

TI的AWR1843AOP毫米波雷達傳感器用于近場感應應用，通過集成AoP技術的低功耗單芯片解決方案進行三維檢測。這種高度集成的傳感器足夠小，可以安裝在門把手、腳踏板和B柱等空間內。此外，AWR1843AOP的高距離分辨率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的帶寬內運行，其距離分辨率小于4cm。通過結合寬視野和高距離分辨率特性，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，交通錐標在圖形用戶界面中標記為紅色立方體，因為車門在打開時會碰到它。離傳感器較遠的金屬桿被標記為綠色，因為車門在打開時不會碰到它。

圖3 檢測位于碰撞區內的塑料錐標和位于碰撞區外的金屬桿

檢測低高度物體

車門障礙物檢測傳感器需要一種具有三維視覺能力的解決方案，從而防止與傳感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于或高于傳感器高度的物體，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。基于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并不可靠。AWR1843AOP器件可在方位角和仰角平面上檢測低高度物體。毫米波雷達傳感器在惡劣的天氣條件下也適用。圖4顯示了使用AWR1843AOP評估模塊(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。但憑借高距離分辨率和寬視野特性，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具有多模可編程數字信號處理器，允許您為多個應用重新配置相同傳感器。例如，您可以將AWR1843AOP器件用作障礙物檢測傳感器（用于自動開車門）以及側視雷達傳感器（用于在汽車行駛中檢測盲點區域的物體）。盡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傳感器檢測 5m距離處的騎行者。

圖6 使用門障礙物檢測傳感器檢測5m距離處的騎行者

TI的AoP技術支持在新位置（例如門把手處）靈活放置傳感器。77GHz AWR1843AOP 傳感器可為門障礙物檢測、后備箱障礙物檢測、基本盲點檢測和泊車輔助等應用加快上市時間并降低系統級成本。