Bosch gen6 4D成像雷达解析

1年前浏览1866

本期主要更新Bosch-4D成像雷达。

下图是Bosch官网上的新一代4D成像雷达，采用哪家的2发4收芯片方案目前未知（NXP的概率居大）。相比如上一代gen5，本款新雷达的探测距离由原来的210m增加到302米，由于采用4芯片级联方案，雷达整体尺寸由63mm×72mm×19mm扩大至110mm×143mm×30mm(H×W×D)。随着性能的提升，意味着功耗的增加。第5代雷达功耗小于4W，而第5代雷达功耗为15W。具体参数信息见下表。

https://www.bosch-mobility.com/en/solutions/sensors/front-radar-sensor/

Bosch gen6 Radar

Part 1 基本功能解析

Bosh的新一代雷达依旧采用紧凑的结构设计和低剖面的微带天线，相比于波导天线，微带天线可以让雷达轻松集成到车辆中。这也顺应目前市场上对雷达小尺寸的要求。安装位置可以是保险杠后或者散热器栅格中。在本次雷达的升级中，配备了自校准功能。一旦雷达安装在车辆上，它会在第一次行驶时自动搜索参考点，然后使用这些参考点计算雷达轴向与动态驱动轴的偏差，系统软件补偿这个偏差。当系统“学习”此参考信息时，其他的功能是不能同时使用的。为了在交付时实现最佳性能，整个系统会在批量生产的最后阶段使用定义的参考点进行校准。不需要耗时且昂贵的机械校准过程。

雷达外观图

由于雷达安装位置的特殊，Bosch也给了一些设计的参考意见：

A：前保险杠及其曲率

推荐使用在77 GHz 时具有低介电常数 (εr) 和低介电损耗因数tanδ 的材料，如基于聚丙烯（PP）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的材料，聚碳酸酯（PC）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）等材料也可以。保险杠材料应均匀，不建议使用包括玻璃纤维、碳纤维或金属颗粒的化合物。根据电磁波的特性以及穿透能力，保险杠的厚度应为半波长（在材料中）的倍数，以尽量减少性能的衰减。总厚度的公差和所用材料的介电常数会影响天线罩/面板处的反射量。保险杠的曲率会产生额外的影响。因此，在整车设计中的保险杠的曲率必须尽可能大。对于锋利的边缘结构，会增加电磁能量的反射和折射，多径效应明显增加。

保险杠的曲率R可能会影响雷达性能，尤其是在垂直倾斜角较低的情况下。曲率的最小半径应符合下列规定：

（推荐）前保险杠厚度 4 毫米：R > 500 mm，预计无重大影响；R < 500 mm，可能有重大影响，必须评估R< 300 mm，预计会产生重大影响，

（不推荐）前保险杠厚度 8 毫米：R > 900 mm，预计无重大影响；R < 900mm，可能有重大影响，必须评估R < 700 mm，预计会产生重大影响，且需要避免来自位于雷达之外的结构的反射。

此外，应通过为传感器前面的部件保持5 毫米至 10 毫米的最小距离 (d) 来避免雷达天线接收外部的干扰信号。

部分反射对接收天线造成干扰信号，部分反射在保险杠处进行第二次反射（多径反射）后到达接收天线。由金属或高反射材料制成的支架和面罩的封闭表面需要设置一个倾角，使反射不被传感器的接收天线接收到；

多径反射入射射频波在组件（例如雷达本身、雷达支架等）和雷达透波面板之间反射。如果反射到达雷达并被接收天线吸收，性能可能会下降。因此从设计之初，就应当评估雷达周边结构的表面倾斜度及其位置。（目前做天线的基本不会考虑这点）

B：油漆

油漆涂层对天线性能的影响类似于塑料保险杠，较厚的油漆喷涂及不同层数的油漆喷刷，会影响油漆的有效介电常数值εr,eff和介电损耗因子tanδ。高损耗会降低雷达的作用距离和角度估计方面的性能。因此，建议实现低于 3 dB 的双向雷达损耗。Bosch建议保险杠的油漆面平均粗糙度高度不应超过20 μm（对应于 ISO 1302 N10 级；VDI 3400 45 级）。

Part 2 内部架构

堆叠结构基本和前一代相似，不过由于使用4芯片级联，因此在散热模块上做了相应的处理。天线罩下方是屏蔽罩及吸波材料。