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19
Apr

汽車防撞雷達

發佈 Antenna
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現在汽車不再只是保護車內駕駛與乘客的安全,行人安全更是當前考量的重點之一,在NCAP(New Car Assessment Programme)的評分標準中包含成人乘客、幼兒乘客、行人與安全輔助等四項評分標準,其中安全輔助的部分包含雷達偵測與自動剎車系統。國際制定的汽車雷達有許多產品定義在77GHz的頻段上,可相對增加雷達的辨識率,因此,在毫米波(mm-wave)汽車防撞雷達的應用有其一定的市場需求性。

而在如此高的頻率下設計的遠距雷達系統,勢必要增加相當高的天線增益(gain)以及高效能的功率放大器,才能符合自動剎車系統在偵測上的需求;而近距離的雷達系統,可偵測低速行進間有行人突然出現或穿越馬路的狀況,進而自動剎車以降低意外發生。

radar range

long range

short range

一般在毫米波的頻段下,常用砷化鎵的技術設計射頻前端(frontend)系統,但是價格昂貴,最後又需要與silicon-based技術整合,因此增加不少封裝與組裝上的困難度,甚至在開發過程中遇到的debug階段更是難上加難。不過,在2009年德國已開發silicon-based的雷達前端模組,相對地降低了不少成本,也增加多系統上的整合度,並在2010年相繼將此系統配備在Audi A8, Porsche Panamera, 以及Volkswagen Touareg等車款上。

radar module在天線方面,毫米波與高增益的設計需求讓模擬的複雜度大幅提高,天線工程師必須跳脫一般手機通訊或無線網路6 GHz以下的設計思維,以大尺度的陣列天線設計搭配SIW(Substrate Integrated with Waveguide)傳輸架構,以往較屬於軍事用途的設計架構來思考防撞雷達系統,在基板製程變異度的要求也是非常高的標準,如此才能增加天線增益與降低旁波辦的影響, 另一方面在如此高的頻率下,有許多機構元素相對於波長都是相當大的尺度,極易影響天線的特徵,這些在天線設計時都是需要考慮的。

CST MICRWAVE STUDIO®提供不同的演算法,在單一的界面下,整合不同的高頻算法,包括Time domain solver, Frequency solver, Integral Equation solver及Asymptotic solver,完整的支援在汽車防撞電達的設計。附圖為採用Asymptotic solver(ray tracing)計算安裝後天線與角反射器的近場反射結果。

corner reflection

angle


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標籤: Automobile 天線

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