技术干货 | AoP技术如何扩展雷达传感器在汽车应用中的布局

2021-12-09 来源：EEWORLD

毫米波雷达为汽车和工业应用提供了一种高度精确的感应方式，可提供富有洞察力的物体信息，如距离、角度和速度，从而实现更智能的感应解决方案，用于检测几厘米到几百米范围内的物体。

通常，雷达传感器安装在由雷达收发器、天线、电源管理电路、存储器和接口外设组成的印刷电路板(PCB)上。PCB上的天线需要使用高频基板材料，如图1所示的银色材料 Rogers R03003。

图 1：PCB上带有天线的雷达传感器

封装天线(AoP)技术消除了对高频基板材料的需求，并降低了成本、制造复杂性和大概 30%的布板空间。TI的AoP技术利用倒装芯片封装技术将天线放置在无塑封基板上，防止因天线穿过塑封材料时产生损耗而降低效率并导致杂散辐射。使用多层基板可进一步减小电路板尺寸，并使得天线和硅片更容易重叠。

AWR1843AOP器件直接将天线集成到封装基板上，如图2所示。

图 2：具有AoP技术的TI雷达传感器

使用AoP技术可实现如下优势：

• 减小外形尺寸。

• 降低物料清单成本。

• 无需设计、仿真和调整天线性能，从而降低工程成本并加快产品上市时间。

• 通过缩短从器件到天线的布线来降低功率损耗。

AoP如何改善外部近场感应应用

汽车制造商趋向于提供一些ADAS之外的自动化特性，例如车门和后备箱自动开启。该特性需要一个高分辨率传感器来检测不同类型的物体，避免在打开车门和后备箱时发生碰撞。

TI的AWR1843AOP毫米波雷达传感器用于近场感应应用，通过集成AoP技术的低功耗单芯片解决方案进行三维检测。这种高度集成的传感器足够小，可以安装在门把手、脚踏板和B柱等空间内。此外，AWR1843AOP的高距离分辨率使其能够检测任何大小、形状或结构的物体。

检测多个静态物体

AWR1843AOP在76GHz至81GHz的带宽内运行，其距离分辨率小于4cm。通过结合宽视野和高距离分辨率特性，它可以同时检测和区分多个静态物体。如图3所示，AWR1843AOP评估套件安装在离地面43cm的车门上，交通锥标在图形用户界面中标记为红色立方体，因为车门在打开时会碰到它。离传感器较远的金属杆被标记为绿色，因为车门在打开时不会碰到它。

图 3：检测位于碰撞区内的塑料锥标和位于碰撞区外的金属杆

检测低高度物体

车门障碍物检测传感器需要一种具有三维视觉能力的解决方案，从而防止与传感器高度以下的物体发生碰撞。其他感应技术，如飞行时间和超声波，可能无法检测到远低于或高于传感器高度的物体，它们不能提供检测低高度物体（例如护柱和路缘）的可靠解决方案。基于摄像头的解决方案可以检测低高度物体，但在雨雪等恶劣天气条下并不可靠。AWR1843AOP器件可在方位角和仰角平面上检测低高度物体。毫米波雷达传感器在恶劣的天气条件下也适用。图4显示了使用AWR1843AOP评估模块(EVM)检测用作低高度路缘的煤渣砌块。

图 4：使用TI的AWR1843AOP EVM

检测低高度路缘

检测表面积很小的物体

自行车和购物车等物体因其形状和结构而难以检测。但凭借高距离分辨率和宽视野特性，AWR1843AOP可检测表面积很小的物体，如图5所示。

图 5：使用AWR1843AOP EVM

检测表面积很小的物体

多模特性

AWR1843AOP具有多模可编程数字信号处理器，允许您为多个应用重新配置相同传感器。例如，您可以将AWR1843AOP器件用作障碍物检测传感器（用于自动开车门）以及侧视雷达传感器（用于在汽车行驶中检测盲点区域的物体）。尽管实施了多种感应应用，这种多模特性仍然可以降低系统成本。图6显示了使用门障碍物检测传感器检测 5m距离处的骑行者。