毫米波雷達的材料解決方案：從ADAS到智慧城市及智能工廠

毫米波雷達的材料解決方案：從ADAS到智慧城市及智能工廠在過去的20多年間，雷達技術(shù)被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)，這些技術(shù)使得駕駛更安全、更便捷。隨著工業(yè)4.0以及智慧城市的發(fā)展，雷達系統(tǒng)在交通管理、安防、樓字自動化等方面的應(yīng)用更加多樣化。隨著雷達PCB應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展和完善，羅杰斯公司的射頻材料解決方案在高性能、高可靠性、高性價比等方面已經(jīng)成為了行業(yè)的開拓者。適用于ADAS和自動駕駛的雷達傳感器如今，雷達傳感器已成為高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的關(guān)鍵組成部分。隨著ADAS的發(fā)展，為滿足監(jiān)管和NCAP規(guī)劃路線圖對安全功能日益增長的要求，雷達技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到其它領(lǐng)域中，例如：用于摩托車和行人檢測的角雷達，以及用于減少中暑悲劇發(fā)生的艙內(nèi)生命體征探測雷達。此外，高分辨率雷達技術(shù)正在開發(fā)和部署在L4和L5級自動駕駛汽車中，用于個人出行以及最后一英里的物流配送。雷達技術(shù)有望發(fā)展并滿足這些汽車應(yīng)用日益增長的性能要求。長期以來，羅杰斯公司的高頻層壓板提供了PCB貼片天線所需的射頻性能和高可靠性，為這些天線應(yīng)用于汽車雷達提供了關(guān)鍵性的安全保障。其中，RO4000?系列材料（例如RO4835?層壓板）廣泛用于24GHz的應(yīng)用。對于77/79GHz的汽車雷達應(yīng)用，RO3003?層壓板由于擁有優(yōu)異的射頻性能和熱機械性能，而處于行業(yè)領(lǐng)先地位。為了滿足汽車雷達天線設(shè)計工程師提出的更高要求，羅杰斯持續(xù)投入研發(fā)，并不斷推出新產(chǎn)品，使得汽車雷達設(shè)計工程師、雷達芯片組供應(yīng)商、PCB制造商，能進一步優(yōu)化其汽車雷達應(yīng)用的成本和性能。與第一代RO3003層壓板相比，新一代RO3003G2?層壓板具有更低的插入損耗，更穩(wěn)定的介電常數(shù)以及更優(yōu)的PCB制造性能。羅杰斯RO4830?層壓板采用了LoPro?銅箔，在射頻性能和成本之間實現(xiàn)了平衡。RO4830熱固性層壓板是一款十分具有競爭力的射頻層壓板材料，它在降低PCB制造成本的同時，還具有類似RO3003層壓板的低插入損耗，它的另一個優(yōu)點是即使長期工作于室外環(huán)境中，也具有穩(wěn)定的介電常數(shù)。微帶線50ohm傳輸線測試，1/2oz.銅箔的5mil層壓板插入損耗對比（差分相位長度法測得）適用于智慧城市和工業(yè)4.0的雷達技術(shù)現(xiàn)在，我們可以看到這些類似的雷達技術(shù)，正在應(yīng)用于自動駕駛汽車，應(yīng)用于創(chuàng)建智慧城市和智能工廠，用于提高人們的效率和生活質(zhì)量。在全球范圍內(nèi)，有超過42億人居住在城市地區(qū)。聯(lián)合國預(yù)計，到2050年，居住在人口稠密的城市地區(qū)的人口將增長到68％，特別是特大城市的人口聚集態(tài)勢還在不增加強。高人口密度有利于城市經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，能帶來更高的效率和生產(chǎn)力，能為市民和企業(yè)創(chuàng)造機會。最大限度地利用城市的道路基礎(chǔ)設(shè)施、電力、建筑和社會服務(wù)，能為城市居民創(chuàng)造一個安全、清潔的生活環(huán)境。在智慧城市中，數(shù)字傳感器（尤其是雷達）將成為城市的眼睛和耳朵。這些傳感器能夠最大化提高城市交通的運營效率，讓人們在最短的時間內(nèi)到達公司。同時，減少交通擁堵，也可以最大程度利用現(xiàn)有的道路基礎(chǔ)設(shè)施，增加城市道路的通行效率。此外，在樓宇或智慧家庭中，雷達傳感器可以自動調(diào)整供暖、通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)，控制照明、門窗的開啟，最大程度地減少用電量。讓人們在舒適性、成本和能耗三者之間實現(xiàn)完美平衡。在自動化辦公室系統(tǒng)中，雷達可以實時提供在崗員工的相關(guān)數(shù)據(jù)，這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)可以用來優(yōu)化建筑和空間的利用率。在智能工廠中，雷達傳感器可以在安全可靠的情況下，通過預(yù)測安全和健康狀態(tài)，輔助人們管理操作機器人系統(tǒng)。在智慧城市中，交通管理系統(tǒng)也在采用雷達傳感器來監(jiān)測車輛實時通行情況，系統(tǒng)可以獲取到包括行人、自行車等所有道路運動目標的隊列、速度、位置等信息。雷達系統(tǒng)不受天氣影響，可以全天候提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)，協(xié)助調(diào)整交通狀況和交通信號燈，節(jié)省人們的出行時間。當(dāng)有交通事故發(fā)生時，交通管理系統(tǒng)需要迅速做出反應(yīng)，以防止發(fā)生危險情況并減少交通擁堵造成的延誤。這時候，雷達系統(tǒng)就能體現(xiàn)出其優(yōu)勢，它會在事故第一時間做出響應(yīng)，控制攝像頭放大事故區(qū)域，來協(xié)助分析交通情況。另外，通過對所有傳感器數(shù)據(jù)的綜合分析，利用5G高速信號傳輸，以及車輛與基礎(chǔ)設(shè)施通信相結(jié)合，還可以完成對交通狀況的提前預(yù)測。雷達技術(shù)在性能和成本上均優(yōu)于其它交通傳感器。雷達幾乎可以在所有天氣條件下有效運行，并且其測量精度比傳導(dǎo)方式更高。雷達傳感器不是侵入式的，這使得道路維護人員可以方便地使用它們，從而降低系統(tǒng)成本。與汽車ADAS類似，交通管制中的雷達也需要采用高性能的PCB天線，用來實現(xiàn)發(fā)射和接收信號。這些PCB天線必須具備較高的角分辨率、側(cè)向分辨率、可重復(fù)等性能。這就要求羅杰斯的線路板材料能夠勝任這么高的頻率，并且能在如此苛刻的工作環(huán)境下保持優(yōu)異的性能。PCB天線的核心指標參數(shù)包括：增益、方向性、效率等。線路板材料的低損耗對于實現(xiàn)良好的天線性能至關(guān)重要。這些緊湊型天線及其高頻發(fā)射、接收電路在應(yīng)用于智慧城市及智能工廠時，必須能保證連續(xù)可靠地運行。在智能工廠中，第四次工業(yè)革命已經(jīng)開始。工業(yè)4.0是一個萬物互聯(lián)的智能時代：無處不在的云計算、人工智能、增材制造、機器人協(xié)同工作、無人機、區(qū)塊鏈以及混合現(xiàn)實。像雷達這樣的傳感器最適合用來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將為快速改進產(chǎn)品的質(zhì)量，提高設(shè)備的利用率，預(yù)測安全性以及降低環(huán)境影響等方面提供決策支持。產(chǎn)品也將通過物聯(lián)網(wǎng)(IoT)變得更加智能，將數(shù)據(jù)傳輸給企業(yè)，在產(chǎn)品生命周期內(nèi)進行實時改進，為客戶提供更多額外價值。在這些嚴格的產(chǎn)品和生產(chǎn)環(huán)境中，配備GPS定位和Wi-Fi快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦走_裝置將廣泛應(yīng)用于判斷物體是否存在，測量其速度和距離等多種應(yīng)用中。無論是在24GHz，60GHz還是77/79GHz頻率，PCB天線的性能對于這些應(yīng)用都至關(guān)重要。作為汽車雷達市場中射頻材料的市場領(lǐng)導(dǎo)者，羅杰斯已準備好為行業(yè)提供易用的材料解決方案。為智慧城市的每個雷達案例量身定制天線系統(tǒng)，提供最佳和最可靠的射頻材料。來自羅杰斯公司的RO4835層壓板是可靠的24GHz雷達電路材料，適用于交通管理、工廠、建筑和家庭自動化應(yīng)用，如閘門、自動照明及空調(diào)系統(tǒng)等。當(dāng)我們逐步使用更高的頻率以實現(xiàn)更高的分辨率，實現(xiàn)對目標的分類，以及運動檢測和人數(shù)統(tǒng)計等應(yīng)用時，電路的尺寸會隨著頻率的增加而縮小。在60GHz至77/79GHz的工作頻率下，這些信號的波長會變得非常小。在這些頻率下需要使用各種不同類型的傳輸線電路，包括：微帶線、帶狀線、共面波導(dǎo)（CPWG）等。這些優(yōu)良的電路特性需要極其一致且可預(yù)測的線路板材料，例如：RO3003G2?和RO4830?層壓板。羅杰斯RO4830熱固性層壓板非常適合對價格敏感的毫米波應(yīng)用。羅杰斯RO3003G2層壓板是一款具有更低插入損耗和更低介電常數(shù)變化的產(chǎn)品，能夠在整塊電路板以及各種復(fù)雜的使用環(huán)境中保持穩(wěn)定的介電常數(shù)，特別適用于對微弱信號需要具有較高靈敏度的毫米波電