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車載毫米波雷達(dá)技術(shù)之EMC仿真技術(shù)
2018-03-31 12:37:30· 來源：Autoroad
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。
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)對自身以外的車載雷達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾呢？
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)對其進(jìn)行試驗(yàn)測試，若未通過測試則修改設(shè)計(jì)后再測試，直到通過測試為止，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，針對車載毫米波雷達(dá)的EMC設(shè)計(jì)，必須從系統(tǒng)級對整車電磁兼容環(huán)境進(jìn)行考慮，提高汽車的可靠性和安全性。
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)對車載雷達(dá)天線造成影響，因此實(shí)際當(dāng)中的測試就會(huì)比較困難，所以，我們通過仿真的方法來進(jìn)行天線的干擾傳遞特性研究，這樣可以方便對天線的安裝進(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。
車載毫米波雷達(dá)采用定向天線，安裝在汽車四周，下圖對77GHz毫米波雷達(dá)天線幾種不同的安裝位置進(jìn)行了仿真對比分析。從仿真結(jié)果可以看出，無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。
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。通過對實(shí)際工作環(huán)境的場景模擬，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，以便在定型之前發(fā)現(xiàn)干擾問題，采取有效的抑制和防護(hù)措施，可以起到事半功倍的作用。
隨著世界各國的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)、汽車電子化水平不斷提高以及人們對駕駛安全需求不斷增長，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，國內(nèi)外應(yīng)用的軟件比如CST、HFSS、COMSOL等，都能進(jìn)行電磁場的仿真分析，應(yīng)用仿真的方法不僅可以加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，為我們在研發(fā)初期預(yù)測EMC問題提供了途徑和必要的手段。
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)對其進(jìn)行試驗(yàn)測試，若未通過測試則修改設(shè)計(jì)后再測試，直到通過測試為止，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，針對車載毫米波雷達(dá)的EMC設(shè)計(jì)，必須從系統(tǒng)級對整車電磁兼容環(huán)境進(jìn)行考慮，提高汽車的可靠性和安全性。
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)對車載雷達(dá)天線造成影響，因此實(shí)際當(dāng)中的測試就會(huì)比較困難，所以，我們通過仿真的方法來進(jìn)行天線的干擾傳遞特性研究，這樣可以方便對天線的安裝進(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。
車載毫米波雷達(dá)采用定向天線，安裝在汽車四周，下圖對77GHz毫米波雷達(dá)天線幾種不同的安裝位置進(jìn)行了仿真對比分析。從仿真結(jié)果可以看出，無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。
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。通過對實(shí)際工作環(huán)境的場景模擬，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，以便在定型之前發(fā)現(xiàn)干擾問題，采取有效的抑制和防護(hù)措施，可以起到事半功倍的作用。
隨著世界各國的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)、汽車電子化水平不斷提高以及人們對駕駛安全需求不斷增長，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，國內(nèi)外應(yīng)用的軟件比如CST、HFSS、COMSOL等，都能進(jìn)行電磁場的仿真分析，應(yīng)用仿真的方法不僅可以加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，為我們在研發(fā)初期預(yù)測EMC問題提供了途徑和必要的手段。
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