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毫米波 (mmWave) 雷達是一種適合汽車和工業應用的高準確感測模態,可提供深入的物件資訊,如距離、角度和速度,並利用智慧感測解決方案,幫助在數公分到數百公尺範圍內偵測物件。

雷達感測器通常會安裝在由雷達收發器、天線、電源管理電路、記憶體和介面周邊設備所組成的印刷電路板 (PCB)上。放置在 PCB 上的天線需使用 Rogers R03003 等高頻率基板材質,如圖1中銀色的佈線材質。

  

1PCB 上具天線的雷達感測器 

天線封裝 (AoP) 配置可省去對高頻率基板材質的需求,進而降低成本、製造複雜度和大約 30% 電路板空間。TI AoP 技術採用覆晶式封裝技術將天線放置在無模封基板上,避免天線通過受損的模封材質,因而降低效率並造成雜波輻射。使用多層基板可進一步縮小電路板尺寸,也更易於讓天線和矽晶重疊。 

AWR1843AOP 裝置可將天線直接整合在封裝基板中,如圖2所示。

  

2:搭載 AoP 技術的 TI 雷達感測器

採用 AoP 的優點有:

  • 體積可縮到非常小。
  • 降低物料清單成本。
  • 由於不需進行天線效能設計、模擬或特性分析,可降低工程成本並加快上市時間。
  • 透過縮短矽晶到天線的路由減少功率損失。

 

AoP 如何幫助外部近場感測應用 

汽車製造發展朝向提供非 ADAS 功能,以達到自動化,例如車門和後車廂自動開啟。此功能需要能夠偵測不同物件類型的高解析度感測器,以避免在開啟車門和後車廂時發生碰撞。

TI 的 AWR1843AOP 毫米波雷達感測器適合近場感測應用,其採用與 AoP 整合的低功耗單晶片解決方案,可於三向進行偵測。這款高度整合的感測器體積小巧,可安裝在車門把手、車門側樑和 B 柱等空間內。此外,AWR1843AOP 的高距離解析度使其可偵測各種尺寸、形狀或結構的物件。

 

多個靜態物件偵測

AWR1843AOP 以 76- 至 81-GHz 頻寬運作,可提供小於 4 cm 的解析度。由於結合寬廣視野和高距離解析度,因此可同時在多個靜止物件間進行偵測和區別。舉例來說,圖 3 中的 AWR1843AOP 評估套件安裝在離地面 43 cm 的車門上。在圖形使用者介面中,將車門開啟時可能會造成碰撞的交通錐標示為紅色方塊。離感測器更遠的金屬柱則標示為綠色,因為其不在車門開啟時的碰撞區域內。

  

3:塑膠錐 (位於碰撞區域內) 和金屬柱 (位於碰撞區域外) 的偵測

 

低高度物件偵測

車門障礙物偵測感測器需要能夠「看到」三向空間的解決方案,以避免與位於感測器高度以下的物件發生碰撞。飛行時間和超音波等其他感測技術可能無法偵測到位於感測器高度上方或下方的物件。這些解決方案在偵測車阻和路緣等低高度物件時可能不夠可靠。攝影機式解決方案可偵測低高度物件,但在下雨或下雪等較嚴苛的天氣條件下,結果並不可靠。AWR1843AOP 裝置可提供方位角和垂直面偵測,幫助偵測低高度物件。mmWave 雷達感測器也適合在嚴苛的天氣條件下使用。圖 4 說明如何使用 AWR1843AOP 評估模組 (EVM) 偵測做為低高度路緣使用的煤渣塊。

  

4:使用 TI AWR1843AOP EVM 偵測低高度物件

 

偵測表面面積非常小的物件

因為形狀和結構的關係,腳踏車和購物拉車等物件並不容易偵測。高距離解析度和寬廣視野讓 AWR1843AOP 能夠偵測表面面積非常小的物件,如圖 5 中所示。

  

5:使用 AWR1843AOP EVM 偵測表面面積非常小的物件

 

多模功能

AWR1843AOP 配備多模且可程式編輯的數位訊號處理器,讓您可為多個應用進行相同感測器的重新組態。例如您可將 AWR1843AOP 裝置做為障礙物偵測感測器 (適合自動車門開啟) 或是車側影像雷達感測器 (適合車輛移動時偵測盲點中的物件) 使用。不論多感測應用的執行方式為何,運用此多模功能都可降低整體系統成本。圖 6 說明使用車門障礙物偵測感測器偵測 5 公尺處的自行車騎士。

 

6:使用車門障礙物偵測感測器偵測 5 公尺處的自行車騎士

 

TI AoP 技術可靈活地在新位置提供感測器配置,像是車門把手。77-GHz AWR1843AOP 感測器可加快車門障礙物偵測、後車箱障礙物偵測、基本盲點偵測與停車輔助等應用的上市速度並降低系統級成本。

 

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