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2020年12月08日 | 新材料如何提升ADAS性能
2020-12-08 来源：EEWORLD
为了实现乘客和行人的安全，汽车制造商及其供应商必须不断提高辅助驾驶技术的性能和可靠性。但是随着每辆车的安全性能和车载电子系统的增加，工程师们不得不寻找更轻的材料和更大的设计灵活性。近日，SABIC开发的材料可促进轻量化和金属的替换，特别是在雷达方面，可降低整体系统成本和设计灵活性。
雷达系统是ADAS传感器套件的组成部分，它支持自适应巡航控制(ACC)、自动紧急制动(AEB)和前向碰撞预警(FCW)等功能。雷达传感器需要提供有效的电磁干扰(EMI)屏蔽组件的材料解决方案，以及雷达信号吸收特性，以确保反射和交叉干扰不会干扰正确的目标探测、距离和速度测量。
SABIC专业业务首席科学家Martin Sas强调了材料必须为ADAS系统的性能做出贡献。具体而言，SABIC的材料提供EMI屏蔽，以保护电路组件;消除串音和射频干扰(RFI);使雷达能够吸收，减弱反射对感应器读数的影响，并为散热提供良好的导热性，优越的机械性能和抵抗汽车化学品。
未来基于雷达和无线通信的汽车电子安全系统将严重依赖天线、高效RFIC和低损耗的紧凑电子电路。它们所使用的材料将有助于实现预期更好的性能，为此，实现这些系统需要制造适当的电路材料。
SABIC的专业业务部门强调了汽车雷达传感器的两个主要部分。一种是高集成度的小外形，专注于低功率和中短程检测和测距。另一种类型在中远距离探测和测距中提供高性能、精度和保真度(高角度分辨率)。
Sas概述了每种雷达传感器有多少不同的要求。雷达罩的解决方案，包括玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)化合物，聚醚酰亚胺(PEI)树脂和泡沫夹层板，提供低介电性能，低翘曲，耐高温和激光焊接能力。
Sas:“射频吸收材料，如LNP STAT-KON化合物，可以帮助调节传输和接收信号，减轻反射，从而避免错误检测。SABIC的LNP KONDUIT热管理材料的注塑成型散热器可以减轻破坏性热积聚，而LNP FARADEX化合物提供内在的电磁干扰屏蔽雷达传感器外壳。SABIC的特殊材料可以用作雷达天线基片，支持激光直接结构(LDS)和选择性电镀或化学镀等技术。
汽车雷达传感器设计在两个工作频率波段:24和77 GHz。到2022年，24GHz将变得太窄，无法满足未来需求，但还能用。77GHz频段从76到81 GHz。24GHz雷达传感器通常用于中短程功能。77 GHz雷达传感器也可用于远程目标探测。
材料的重要性
雷达传感器依靠高性能材料，同时也要考虑到其安全因素。在设计过程中介电常数、损耗因子、插入损耗、材料的电-热-机械稳定性和基材的均匀性这些特性都需要考虑。
Martin Sas：“在选择传感器材料时，有几件事需要考虑。首先是传感器的位置以及它将如何集成到汽车上:它是可见的吗?”它会受到环境影响，是否包括化学物质?它是在高温还是低温条件下工作?对于雷达传感器来说，确定信号失真的可接受程度是很重要的，这将指导雷达天线罩和射频吸收器的材料要求。另一个因素是整体功耗，是每个雷达传感器电子级(RF单元，处理单元)产生的热量。”
由于空间有限，尤其是射频噪声必须经过处理和衰减，以避免在传输和测量中产生干扰，因此越来越多的通讯天线在车辆内的集成将会带来许多挑战。。
其中主要的挑战在于雷达传感器的分辨率，以及(MIMO)天线架构来创建所谓的“成像雷达”。SABIC强调，SABIC将在分辨率上与激光雷达展开正面竞争。但由于没有光学传感器的缺点，它可能会增加对材料性能各方面的要求。
雷达传感器系统应用解决方案
Martin Sas “例如，SABIC的LNP热合成化合物，LNP共聚物，以及Noryl和Ultem树脂可能会对相对介电常数接近于空气的天线罩超低介电材料的需求带来显著好处。”
“射频信号调节和信号吸收所用材料的需求将根据特定的设计和场景而增加。SABIC最新雷达吸收LNP Stat-Kon化合物基于聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，旨在与使用PBT材料制造的雷达罩进行集成。其他LNP Stat-Kon化合物是基于能承受较高加工温度的聚醚酰亚胺树脂，或基于需要高耐久性和物理性能平衡的一般应用的聚碳酸酯(PC)树脂。雷达吸波材料的广泛选择可以让制造商设计出适合车辆尺寸、传感器位置、功能和其他变量的传感器。”
另一个需要考虑的是较长距离和高分辨率雷达单元所需的处理能力，这将需要显著的热管理以避免过热和EMI保护。其他短程雷达传感器将无缝集成到车辆其他零部件上。
Sas强调，其他挑战与ECU的未来有关。今天，一辆典型的汽车可以有二十几个分布式ECU来实现特定功能，它们被分为两种主要架构:分散的和集中的。在未来，大多数功能可以集中在统一的域控制器上。根据麦肯锡的说法，这种合并尤其可能发生在与ADAS相关的栈上。业界正朝着域控制ECU解决方案的方向发展，这是为了对ADAS多个方面和汽车其他基于电子的行动进行高效管理。SABIC的特殊热塑性塑料为传统的ADAS传感器材料(如金属和玻璃)提供了有力的替代品，主要是因为它们的关键性能可以根据客户和应用的具体需求进行调整。”
天线的性能要求和汽车工业中其他电子设备的设计需求将指导材料的选择，这些材料也可能受到天线定位和覆盖要求的影响。基于雷达的解决方案检测ADAS的潜在实现，与人工智能应用程序的集成，可帮助驾驶员做出安全驾驶决策。
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