实现乘客、乘客和行人的安全迫使汽车制造商及其供应商不断提高辅助驾驶技术的性能和可靠性。但随着每辆车的安全功能和车载电子系统数量的增加，工程师们不得不寻找重量更轻的材料替代品和更大的设计灵活性。Sabic开发的材料可以促进轻量化和金属替代，降低整体系统成本，并提高设计灵活性，尤其是在雷达方面。


雷达系统是阿达斯传感器套件，支持自适应巡航控制（ACC）、自动紧急制动（AEB）和前向碰撞警告（FCW）等功能。雷达传感器需要材料解决方案，为各种系统组件提供有效的电磁干扰（EMI）屏蔽，并具有雷达信号吸收特性，以确保反射和交叉干扰不会干扰正确的物体检测、距离和速度测量。


Sabic特种业务首席科学家Martin Sas在接受《EE时报》采访时强调了材料必须如何为ADAS系统。特别是，Sabic的材料提供EMI屏蔽，以保护电路组件；消除串扰和射频干扰（RFI）；使雷达吸收能够减弱反射对传感器读数的影响；并为散热提供良好的导热性、优异的机械性能和对汽车化学品的耐受性。


高级驾驶员辅助系统


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、高效射频集成电路和低损耗紧凑型电子电路。它们全部采用的材料将有助于实现预期的性能。这些系统的实现需要制造适当的电路材料。


Sabic的Specialties业务部门重点介绍了汽车雷达传感器的两个主要领域。一种类型是具有高集成度的小型外形，专注于低功耗和短距离到中距离的检测和测距。另一种类型在中远程检测和测距中提供高性能、高精度和高保真度（高角度分辨率）。


Sas概述了每种类型的雷达传感器如何具有略微不同的要求。天线罩解决方案，包括玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）化合物、聚醚酰亚胺（PEI）树脂和泡沫夹芯板，具有低介电性能、低翘曲、耐高温和激光焊接能力。


他补充道，“射频（RF）诸如LNP STAT-KON化合物之类的吸收材料可以帮助调节传输和接收的信号，以减轻可能导致错误检测的反射。SABIC用于注塑散热器的LNP KONDUIT热管理材料可以减轻损坏性的热量积聚，而LNP FARADEX化合物在雷达传感器外壳中提供固有的EMI屏蔽。Sabic的特种材料可以用作雷达天线的基底，支持激光直接结构化（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段：24和77 GHz。到2022年，第一个分配的带宽将变得过于狭窄，无法满足未来的需求，但将继续可用。77千兆赫频带从76千兆赫扩展到81千兆赫。24 GHz雷达传感器通常用于短程和中程功能。77GHz雷达传感器也可以用于远程目标探测。


材料的重要性


雷达传感器依赖高性能材料，同时考虑到其安全目标。设计者应该记住的特性是介电常数、耗散因子、插入损耗、材料的电-热-机械稳定性和衬底的均匀性。


“在选择传感器材料时，应从传感器的位置以及如何将其集成到车辆上开始，应考虑以下几点：它是否可见？它是否会受到包括化学品在内的环境影响？它是否在高温或低温条件下工作？对于雷达传感器，确定可接受的信号失真水平很重要，这将天线罩和射频吸收器的指导材料要求。另一个因素是整体功耗，因此每个雷达传感器电子级（RF单元、处理单元）产生的热量，”Sas说。


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图1。雷达传感器系统应用解决方案。（来源：沙特基础工业公司）

一个主要的挑战是雷达传感器的分辨率，多输出（MIMO）Sabic强调，该项目将在分辨率上与激光雷达展开正面竞争。尽管如此，如果没有光学传感器的弱点，它可能会增加对材料性能各个方面的需求。


Sas说：“例如，预计天线罩需要相对介电常数接近空气的超低介电材料，这将带来显著的好处。潜在的解决方案包括Sabic的LNP Thermocomp化合物、LNP共聚物以及Noryl和Ultem树脂，具体取决于介电性能和耐热性等具体要求。”。


他补充道，“根据具体设计和场景，对射频信号调节和信号吸收所用材料的要求将增加。沙特基础工业公司最新的雷达吸收LNP Stat Kon化合物基于聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT），旨在与使用聚对苯二甲酸丁二酯材料制造的雷达罩集成。其他LNP Stat-Kon化合物基于聚醚酰亚胺（PEI）用于承受更高加工温度的树脂或用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。广泛选择雷达吸收材料可以让制造商设计针对车辆尺寸、传感器位置、功能和其他变量进行优化的传感器。”


另一个需要考虑的挑战是，远程和高分辨率雷达单元所需的处理能力预计会增加，这将需要大量的热管理来避免过热和EMI保护。其他短程雷达传感器将无缝集成到其他车辆零部件中。


Sas强调，其他挑战与电子控制单元（ECU）的未来有关。如今，一辆典型的汽车可以有二十多个用于特定功能的分布式ECU，这些ECU分为两种主要架构：去中心化和集中式。“未来，大多数功能都可以集中在整合的域控制器上。麦肯锡表示，这种整合尤其可能适用于与ADAS相关的堆栈。该行业正在朝着域控制ECU解决方案的方向发展，以管理ADAS的多个方面以及汽车所采取的其他基于电子的行动。沙特基础工业公司目前和未来的特种热塑性塑料提供传统ADAS传感器材料（如金属和玻璃）的替代品，部分原因是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，”Sas说。


天线的性能要求和汽车行业的其他电子设备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可检测ADAS的潜在实现。与人工智能应用程序的集成有助于驾驶员做出安全的驾驶决策和安全驾驶。


>>这篇文章最初发表在我们的姐妹网站上，EE时间.