車載毫米波雷達(dá)技術(shù)之EMC仿真技術(shù)

2016-12-26 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

2016年,隨著Google、Apple等互聯(lián)網(wǎng)巨頭切入到智能汽車領(lǐng)域,讓先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)以驚人的速度崛起。汽車毫米波雷達(dá)傳感器因?yàn)槟軌蛉旌蚬ぷ?不受光線、霧霾、沙塵暴等惡劣天氣的影響,已成為汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域公認(rèn)的主流選擇。但是,隨著移動(dòng)通信的發(fā)展,各種車載電子設(shè)備的增加也導(dǎo)致車內(nèi)外的電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜。毫米波雷達(dá)該如何保證可靠性和安全性的同時(shí)不會(huì)對(duì)自身以外的車載雷達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾呢?

車載毫米波雷達(dá)技術(shù)之EMC仿真技術(shù)HFSS培訓(xùn)的效果圖片1

傳統(tǒng)的汽車電磁兼容設(shè)計(jì)往往實(shí)在電子設(shè)備設(shè)計(jì)制作完成后按標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試,若未通過(guò)測(cè)試則修改設(shè)計(jì)后再測(cè)試,直到通過(guò)測(cè)試為止,導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期和成本大大增加。即使所有汽車電氣部件都要求必須滿足相應(yīng)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),這并不能保證所有零部件集成后仍然滿足電磁兼容要求。因此,針對(duì)車載毫米波雷達(dá)的EMC設(shè)計(jì),必須從系統(tǒng)級(jí)對(duì)整車電磁兼容環(huán)境進(jìn)行考慮,提高汽車的可靠性和安全性。

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北京行易道科技有限公司生產(chǎn)的毫米波雷達(dá)采用基于數(shù)值仿真的電磁兼容設(shè)計(jì)方法,可以分析各種設(shè)計(jì)條件下汽車毫米波雷達(dá)的電磁兼容性。車載天線相對(duì)于單純的天線研究有其特殊性,必須結(jié)合車體結(jié)構(gòu)共同進(jìn)行分析,在雷達(dá)設(shè)計(jì)初期運(yùn)用數(shù)值仿真技術(shù),能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的EMC問(wèn)題,并采取相應(yīng)的整改措施,使最終產(chǎn)品的電磁兼容性得到保證。

天線的安裝位置不同和所在的環(huán)境的不同都會(huì)對(duì)車載雷達(dá)天線造成影響,因此實(shí)際當(dāng)中的測(cè)試就會(huì)比較困難,所以,我們通過(guò)仿真的方法來(lái)進(jìn)行天線的干擾傳遞特性研究,這樣可以方便對(duì)天線的安裝進(jìn)行更好的調(diào)試。下圖是WLAN、GPS、FM Radio等幾種典型的車載天線仿真S參數(shù),由于幾種天線安裝距離一般較近且工作頻率相近,天線間都存在一定程度耦合。

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車載毫米波雷達(dá)采用定向天線,安裝在汽車四周,下圖對(duì)77GHz毫米波雷達(dá)天線幾種不同的安裝位置進(jìn)行了仿真對(duì)比分析。從仿真結(jié)果可以看出,無(wú)論天線安裝在車頭還是車頂,天線的輻射方向圖受車體影響都不大,天線在車內(nèi)的輻射也很小。

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由于汽車可以行駛到各種地方,因此車載毫米波天線的EMC設(shè)計(jì)不僅要考慮來(lái)自車內(nèi)、車外各種各樣的電磁干擾,還需要考慮其電磁環(huán)境差異的變化。通過(guò)對(duì)實(shí)際工作環(huán)境的場(chǎng)景模擬,在雷達(dá)設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行電磁兼容的數(shù)字仿真和預(yù)測(cè),以便在定型之前發(fā)現(xiàn)干擾問(wèn)題,采取有效的抑制和防護(hù)措施,可以起到事半功倍的作用。

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隨著世界各國(guó)的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)、汽車電子化水平不斷提高以及人們對(duì)駕駛安全需求不斷增長(zhǎng),汽車電磁兼容性逐漸受到重視。毫米波雷達(dá)技術(shù)作為ADAS關(guān)鍵核心技術(shù)之一,其在汽車電磁兼容設(shè)計(jì)中不可忽視,在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該全面的考慮電磁兼容的問(wèn)題。天線的設(shè)計(jì)不僅要考慮自身可靠性,還有考慮一些人員、其他電子設(shè)備的抗干擾性。電磁兼容數(shù)值仿真已經(jīng)發(fā)展的比較成熟,國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的軟件比如CST、HFSS、COMSOL等,都能進(jìn)行電磁場(chǎng)的仿真分析,應(yīng)用仿真的方法不僅可以加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期,為我們?cè)谘邪l(fā)初期預(yù)測(cè)EMC問(wèn)題提供了途徑和必要的手段。

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