毫米波車載雷達(dá)原理

毫米波雷達(dá)本質(zhì)是利用電磁波信號被其發(fā)射路徑上的物體阻擋繼而會發(fā)生反射。通過捕捉反射信號，來確定物體的距離、速度和角度。其波長范圍為 1~10mm，頻率范圍為 30~300GHz。按工作方式來看，毫米波雷達(dá)分為脈沖類型和連續(xù)波類型，連續(xù)波類型又細(xì)分為 CW（恒頻連續(xù)波，只能測速不能測距）、FSK（頻移鍵控連續(xù)波、可探測單個(gè)目標(biāo)的具體和速度）、FMCW（調(diào)頻連續(xù)波，可對多個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)測距和測速，分辨率高，技術(shù)成熟）。

• 脈沖雷達(dá)工作原理：脈沖工作方式可以將發(fā)射波和回波區(qū)分出來，同時(shí)可對比接收回波與發(fā)射信號中不同頻率，利用多普勒效應(yīng)得到目標(biāo)的速度信息。也可以利用回波的時(shí)間信息得到距離信息。該方式數(shù)據(jù)處理原理較簡單，但由于單次脈沖需求功率大，存在間歇期的盲區(qū)，在當(dāng)前毫米波雷達(dá)產(chǎn)品中未被采用。

• CW 恒頻連續(xù)波雷達(dá)工作原理：對接收信號與發(fā)射信號的混頻可以得到目標(biāo)的多普勒頻率進(jìn)而得到速度信息。但是由于是連續(xù)波，不能測得發(fā)射信號的來回時(shí)間。因此 CW 雷達(dá)不能進(jìn)行距離測量，只能實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的速度測量。

• FMCW 雷達(dá)工作原理：FMCW 雷達(dá)的發(fā)射頻率隨時(shí)間變化呈線性變化，這樣在發(fā)射信號里面可攜帶時(shí)間信息。高頻信號由壓控振蕩器產(chǎn)生，通過功率分配器將一部分經(jīng)過額外放大后饋送至發(fā)射天線，另一部分耦合至混頻器，與接收的回波混頻后低通濾波，得到基帶差頻信號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至信號處理器處理。這樣得到的信號既能得到時(shí)間信息，也可以得到多普勒效應(yīng)特征點(diǎn)。因此可同時(shí)測量速度和距離信息。

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毫米波車載雷達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：具有穿透力強(qiáng)（不受煙、霧、灰塵影響）、可全天候使用、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。 缺點(diǎn)：無法提供高度信息，空間分辨率一般，對于靜態(tài)目標(biāo)易產(chǎn)生漏檢的情況，導(dǎo)致自動駕駛系統(tǒng)做出錯(cuò)誤的決策。另外由于毫米波雷達(dá)芯片基本被博世、NXP、TI 壟斷，其中博世和 NXP 又不對外供貨，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)基本用的是 TI 的芯片，這也導(dǎo)致同質(zhì)化競爭特別嚴(yán)重，另外在 PCB 基材以及結(jié)構(gòu)布局對雷達(dá)性能很敏感，基本上這一塊也受國外企業(yè)壟斷，比如羅杰斯等。

毫米波車載雷達(dá)的發(fā)展方向

1. 前向 MRR 和 LRR 往高頻率 77/79GHz 方向演化。

2. 毫米波雷達(dá)對方位的探測，利用的是波長短的特性，使用陣列天線來構(gòu)成窄波束。實(shí)現(xiàn)一個(gè)雷達(dá)覆蓋較寬的方位角。

3. 提高雷達(dá)頻率，在保持相同增益的條件下，天線孔徑可隨波長的平方倍數(shù)減少。對應(yīng)雷達(dá)尺寸也可降低。

4. 同時(shí)孔徑減小可提供更窄的波束，雷達(dá)的速度，位移，物體尺寸的探測精度可大幅度提高。

毫米波車載雷達(dá)的應(yīng)用

毫米波雷達(dá)在汽車上的應(yīng)用主要是通過電磁波束對于目標(biāo)進(jìn)行探測。但毫米波雷達(dá)發(fā)射功率、探測距離以及天線排布、探測角度之間互相制約。因此汽車領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)被分為了三類：遠(yuǎn)距 LRR、中距 MRR、近距 SRR。SRR 目前價(jià)格大約 45 - 60 美元一只，MRR 大約 45 美元，LRR 大約 80 - 90 美元。車載雷達(dá)的頻率主要分為 24GHz 頻段和 77GHz 頻段，其中 77gHz 頻段代表著未來的趨勢：這是國際電信聯(lián)盟專門劃分給車用雷達(dá)的頻段。嚴(yán)格來說 77GHz 的雷達(dá)才屬于毫米波雷達(dá)，但是實(shí)際上 24GHz 的雷達(dá)也被稱為毫米波雷達(dá)。長距離與中距離毫米波雷達(dá)都是 77GHz，短距離是 24GHz。其中，77GHz 毫米波雷達(dá)主要用在車的正前方，用于對中遠(yuǎn)距離物體的探測，24GHz 毫米波雷達(dá)一般被安裝在車側(cè)方和后方，用于盲點(diǎn)檢測，輔助停車系統(tǒng)等。目前的主流自動駕駛車型中，通常 L2 級別配備 3 個(gè) 24GHz 和 1 個(gè) 77/79GHz 毫米波雷達(dá)，L3/L4 級別車一般配備 4 - 6 個(gè) 24GHz 和 2 - 4 個(gè) 77/79GHz 毫米波雷達(dá)。完全實(shí)現(xiàn) ADAS 各項(xiàng)功能一般需要“1 長+4 中短”5 個(gè)毫米波雷達(dá)。奧迪 A8 搭載 5 個(gè)毫米波雷達(dá)（1LRR + 4MRR），奔馳 S 級搭載 6 個(gè)毫米波雷達(dá)（1LRR + 6SRR）。雷達(dá)通過天線向外發(fā)射毫米波，接收目標(biāo)反射信號，經(jīng)后方處理快速準(zhǔn)確地獲取汽車周圍的物理環(huán)境信息（如汽車與其他物體之間的相對距離、相對速度、角度、運(yùn)動方向等），然后根據(jù)所探知的物體信息進(jìn)行目標(biāo)追蹤和識別分類，進(jìn)而結(jié)合車身動態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最終通過 ECU 進(jìn)行智能處理。經(jīng)合理決策后，以聲、光及觸覺等多種方式告知或警告駕駛員，或及時(shí)對汽車做出主動干預(yù)，從而保證駕駛過程的安全性和舒適性，減少事故發(fā)生幾率。

毫米波車載雷達(dá)的內(nèi)部架構(gòu)

因?yàn)橛邪l(fā)送和接收信號兩部分，信號也是主要從兩個(gè)部分來走的，一個(gè)是接收天線，通過 LNA 信號放到器，再到混頻器，最終進(jìn)入 DSP 的信號進(jìn)行 AD 采樣，然后進(jìn)行低通濾波，最終傅里葉變換進(jìn)入 MCU。發(fā)送信號類似的原理，調(diào)制方式這里需要重點(diǎn)注意一下，90%的毫米波雷達(dá)都是選擇 FMCW 調(diào)制方式。FMCW 是主流的毫米波雷達(dá)工作方式。根據(jù)輻射電磁波方式不同，毫米波雷達(dá)主要有脈沖體制以及連續(xù)波體制兩種工作體制。毫米波雷達(dá)芯片正在逐步走向集成。一個(gè)在 76 - 81 千兆赫（對應(yīng)波長約 4 毫米）工作的毫米波系統(tǒng)，將有能力探測到小于一毫米的移動系統(tǒng)組件的尺寸，也就是相當(dāng)于要識別出來一個(gè)硬幣大小尺寸的物體。完整的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)包括發(fā)射（TX）和接收（RX）射頻（RF）組件；模擬元件，如時(shí)鐘、模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）；微控制器（MCUs）和數(shù)字信號處理器（dsp）等數(shù)字組件。

毫米波車載雷達(dá)天線

毫米波雷達(dá)天線設(shè)計(jì)包括 2 部分：天線陣元設(shè)計(jì)和天線陣列的布局設(shè)計(jì)。目前車載毫米波雷達(dá)天線陣元主要包括 4 種：

天線陣列布局方面，在收發(fā)通道數(shù)比較少的情況下，為了增大天線陣列孔徑，最小冗余陣列是常用的設(shè)計(jì)方法。

傳感器芯片封裝清洗：

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

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