車載毫米波雷達技術之EMC仿真技術

2016-12-26 by:CAE仿真在線來源:互聯網

2016年,隨著Google、Apple等互聯網巨頭切入到智能汽車領域,讓先進駕駛輔助系統(ADAS)以驚人的速度崛起。汽車毫米波雷達傳感器因為能夠全天候工作,不受光線、霧霾、沙塵暴等惡劣天氣的影響,已成為汽車主動安全領域公認的主流選擇。但是,隨著移動通信的發展,各種車載電子設備的增加也導致車內外的電磁環境越來越復雜。毫米波雷達該如何保證可靠性和安全性的同時不會對自身以外的車載雷達系統產生干擾呢?

傳統的汽車電磁兼容設計往往實在電子設備設計制作完成后按標準對其進行試驗測試,若未通過測試則修改設計后再測試,直到通過測試為止,導致設計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的電磁兼容標準,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的EMC設計,必須從系統級對整車電磁兼容環境進行考慮,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的毫米波雷達采用基于數值仿真的電磁兼容設計方法,可以分析各種設計條件下汽車毫米波雷達的電磁兼容性。車載天線相對于單純的天線研究有其特殊性,必須結合車體結構共同進行分析,在雷達設計初期運用數值仿真技術,能及時發現潛在的EMC問題,并采取相應的整改措施,使最終產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境的不同都會對車載雷達天線造成影響,因此實際當中的測試就會比較困難,所以,我們通過仿真的方法來進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行更好的調試。下圖是WLAN、GPS、FM Radio等幾種典型的車載天線仿真S參數,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。

車載毫米波雷達采用定向天線,安裝在汽車四周,下圖對77GHz毫米波雷達天線幾種不同的安裝位置進行了仿真對比分析。從仿真結果可以看出,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設計不僅要考慮來自車內、車外各種各樣的電磁干擾,還需要考慮其電磁環境差異的變化。通過對實際工作環境的場景模擬,在雷達設計階段就進行電磁兼容的數字仿真和預測,以便在定型之前發現干擾問題,采取有效的抑制和防護措施,可以起到事半功倍的作用。

隨著世界各國的汽車安全標準、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。毫米波雷達技術作為ADAS關鍵核心技術之一,其在汽車電磁兼容設計中不可忽視,在產品的設計之初就應該全面的考慮電磁兼容的問題。天線的設計不僅要考慮自身可靠性,還有考慮一些人員、其他電子設備的抗干擾性。電磁兼容數值仿真已經發展的比較成熟,國內外應用的軟件比如CST、HFSS、COMSOL等,都能進行電磁場的仿真分析,應用仿真的方法不僅可以加快產品設計周期,為我們在研發初期預測EMC問題提供了途徑和必要的手段。

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