新材料提升ADAS性能的方法

為了實現(xiàn)乘客和行人的安全，汽車制造商及其供應(yīng)商必須不斷提高輔助駕駛技術(shù)的性能和可靠性。但是隨著每輛車的安全性能和車載電子系統(tǒng)的增加，工程師們不得不尋找更輕的材料和更大的設(shè)計靈活性。近日，SABIC開發(fā)的材料可促進輕量化和金屬的替換，特別是在雷達方面，可降低整體系統(tǒng)成本和設(shè)計靈活性。

雷達系統(tǒng)是ADAS傳感器套件的組成部分，它支持自適應(yīng)巡航控制（ACC）、自動緊急制動（AEB）和前向碰撞預警（FCW）等功能。雷達傳感器需要提供有效的電磁干擾（EMI）屏蔽組件的材料解決方案，以及雷達信號吸收特性，以確保反射和交叉干擾不會干擾正確的目標探測、距離和速度測量。

SABIC專業(yè)業(yè)務(wù)首席科學家MartinSas強調(diào)了材料必須為ADAS系統(tǒng)的性能做出貢獻。具體而言，SABIC的材料提供EMI屏蔽，以保護電路組件;消除串音和射頻干擾（RFI）;使雷達能夠吸收，減弱反射對感應(yīng)器讀數(shù)的影響，并為散熱提供良好的導熱性，優(yōu)越的機械性能和抵抗汽車化學品。

未來基于雷達和無線通信的汽車電子安全系統(tǒng)將嚴重依賴天線、高效RFIC和低損耗的緊湊電子電路。它們所使用的材料將有助于實現(xiàn)預期更好的性能，為此，實現(xiàn)這些系統(tǒng)需要制造適當?shù)碾娐凡牧稀?/p>

SABIC的專業(yè)業(yè)務(wù)部門強調(diào)了汽車雷達傳感器的兩個主要部分。一種是高集成度的小外形，專注于低功率和中短程檢測和測距。另一種類型在中遠距離探測和測距中提供高性能、精度和保真度（高角度分辨率）。

Sas概述了每種雷達傳感器有多少不同的要求。雷達罩的解決方案，包括玻璃纖維增強聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）化合物，聚醚酰亞胺（PEI）樹脂和泡沫夾層板，提供低介電性能，低翹曲，耐高溫和激光焊接能力。

Sas：“射頻吸收材料，如LNPSTAT-KON化合物，可以幫助調(diào)節(jié)傳輸和接收信號，減輕反射，從而避免錯誤檢測。SABIC的LNPKONDUIT熱管理材料的注塑成型散熱器可以減輕破壞性熱積聚，而LNPFARADEX化合物提供內(nèi)在的電磁干擾屏蔽雷達傳感器外殼。SABIC的特殊材料可以用作雷達天線基片，支持激光直接結(jié)構(gòu)（LDS）和選擇性電鍍或化學鍍等技術(shù)。

汽車雷達傳感器設(shè)計在兩個工作頻率波段：24和77GHz。到2022年，24GHz將變得太窄，無法滿足未來需求，但還能用。77GHz頻段從76到81GHz。24GHz雷達傳感器通常用于中短程功能。77GHz雷達傳感器也可用于遠程目標探測。

材料的重要性

雷達傳感器依靠高性能材料，同時也要考慮到其安全因素。在設(shè)計過程中介電常數(shù)、損耗因子、插入損耗、材料的電-熱-機械穩(wěn)定性和基材的均勻性這些特性都需要考慮。

MartinSas：“在選擇傳感器材料時，有幾件事需要考慮。首先是傳感器的位置以及它將如何集成到汽車上：它是可見的嗎？”它會受到環(huán)境影響，是否包括化學物質(zhì)？它是在高溫還是低溫條件下工作？對于雷達傳感器來說，確定信號失真的可接受程度是很重要的，這將指導雷達天線罩和射頻吸收器的材料要求。另一個因素是整體功耗，是每個雷達傳感器電子級（RF單元，處理單元）產(chǎn)生的熱量?！?/p>

由于空間有限，尤其是射頻噪聲必須經(jīng)過處理和衰減，以避免在傳輸和測量中產(chǎn)生干擾，因此越來越多的通訊天線在車輛內(nèi)的集成將會帶來許多挑戰(zhàn)。。

其中主要的挑戰(zhàn)在于雷達傳感器的分辨率，以及（MIMO）天線架構(gòu)來創(chuàng)建所謂的“成像雷達”。SABIC強調(diào)，SABIC將在分辨率上與激光雷達展開正面競爭。但由于沒有光學傳感器的缺點，它可能會增加對材料性能各方面的要求。

雷達傳感器系統(tǒng)應(yīng)用解決方案

MartinSas“例如，SABIC的LNP熱合成化合物，LNP共聚物，以及Noryl和Ultem樹脂可能會對相對介電常數(shù)接近于空氣的天線罩超低介電材料的需求帶來顯著好處?！?/p>

“射頻信號調(diào)節(jié)和信號吸收所用材料的需求將根據(jù)特定的設(shè)計和場景而增加。SABIC最新雷達吸收LNPStat-Kon化合物基于聚對苯二甲酸丁二酯（PBT），旨在與使用PBT材料制造的雷達罩進行集成。其他LNPStat-Kon化合物是基于能承受較高加工溫度的聚醚酰亞胺樹脂，或基于需要高耐久性和物理性能平衡的一般應(yīng)用的聚碳酸酯（PC）樹脂。雷達吸波材料的廣泛選擇可以讓制造商設(shè)計出適合車輛尺寸、傳感器位置、功能和其他變量的傳感器?！?/p>

另一個需要考慮的是較長距離和高分辨率雷達單元所需的處理能力，這將需要顯著的熱管理以避免過熱和EMI保護。其他短程雷達傳感器將無縫集成到車輛其他零部件上。

Sas強調(diào)，其他挑戰(zhàn)與ECU的未來有關(guān)。今天，一輛典型的汽車可以有二十幾個分布式ECU來實現(xiàn)特定功能，它們被分為兩種主要架構(gòu)：分散的和集中的。在未來，大多數(shù)功能可以集中在統(tǒng)一的域控制器上。根據(jù)麥肯錫的說法，這種合并尤其可能發(fā)生在與ADAS相關(guān)的棧上。業(yè)界正朝著域控制ECU解決方案的方向發(fā)展，這是為了對ADAS多個方面和汽車其他基于電子的行動進行高效管理。SABIC的特殊熱塑性塑料為傳統(tǒng)的ADAS傳感器材料（如金屬和玻璃）提供了有力的替代品，主要是因為它們的關(guān)鍵性能可以根據(jù)客戶和應(yīng)用的具體需求進行調(diào)整?！?/p>

天線的性能要求和汽車工業(yè)中其他電子設(shè)備的設(shè)計需求將指導材料的選擇，這些材料也可能受到天線定位和覆蓋要求的影響。基于雷達的解決方案檢測ADAS的潛在實現(xiàn)，與人工智能應(yīng)用程序的集成，可幫助駕駛員做出安全駕駛決策。
責任編輯人：CC