车载毫米波雷达技术之EMC仿真技术

2016-12-26 by:CAE仿真在线来源:互联网

2016年,随着Google、Apple等互联网巨头切入到智能汽车领域,让先进驾驶辅助系统(ADAS)以惊人的速度崛起。汽车毫米波雷达传感器因为能够全天候工作,不受光线、雾霾、沙尘暴等恶劣天气的影响,已成为汽车主动安全领域公认的主流选择。但是,随着移动通信的发展,各种车载电子设备的增加也导致车内外的电磁环境越来越复杂。毫米波雷达该如何保证可靠性和安全性的同时不会对自身以外的车载雷达系统产生干扰呢?

传统的汽车电磁兼容设计往往实在电子设备设计制作完成后按标准对其进行试验测试,若未通过测试则修改设计后再测试,直到通过测试为止,导致设计周期和成本大大增加。即使所有汽车电气部件都要求必须满足相应的电磁兼容标准,这并不能保证所有零部件集成后仍然满足电磁兼容要求。因此,针对车载毫米波雷达的EMC设计,必须从系统级对整车电磁兼容环境进行考虑,提高汽车的可靠性和安全性。

北京行易道科技有限公司生产的毫米波雷达采用基于数值仿真的电磁兼容设计方法,可以分析各种设计条件下汽车毫米波雷达的电磁兼容性。车载天线相对于单纯的天线研究有其特殊性,必须结合车体结构共同进行分析,在雷达设计初期运用数值仿真技术,能及时发现潜在的EMC问题,并采取相应的整改措施,使最终产品的电磁兼容性得到保证。

天线的安装位置不同和所在的环境的不同都会对车载雷达天线造成影响,因此实际当中的测试就会比较困难,所以,我们通过仿真的方法来进行天线的干扰传递特性研究,这样可以方便对天线的安装进行更好的调试。下图是WLAN、GPS、FM Radio等几种典型的车载天线仿真S参数,由于几种天线安装距离一般较近且工作频率相近,天线间都存在一定程度耦合。

车载毫米波雷达采用定向天线,安装在汽车四周,下图对77GHz毫米波雷达天线几种不同的安装位置进行了仿真对比分析。从仿真结果可以看出,无论天线安装在车头还是车顶,天线的辐射方向图受车体影响都不大,天线在车内的辐射也很小。

由于汽车可以行驶到各种地方,因此车载毫米波天线的EMC设计不仅要考虑来自车内、车外各种各样的电磁干扰,还需要考虑其电磁环境差异的变化。通过对实际工作环境的场景模拟,在雷达设计阶段就进行电磁兼容的数字仿真和预测,以便在定型之前发现干扰问题,采取有效的抑制和防护措施,可以起到事半功倍的作用。

随着世界各国的汽车安全标准、汽车电子化水平不断提高以及人们对驾驶安全需求不断增长,汽车电磁兼容性逐渐受到重视。毫米波雷达技术作为ADAS关键核心技术之一,其在汽车电磁兼容设计中不可忽视,在产品的设计之初就应该全面的考虑电磁兼容的问题。天线的设计不仅要考虑自身可靠性,还有考虑一些人员、其他电子设备的抗干扰性。电磁兼容数值仿真已经发展的比较成熟,国内外应用的软件比如CST、HFSS、COMSOL等,都能进行电磁场的仿真分析,应用仿真的方法不仅可以加快产品设计周期,为我们在研发初期预测EMC问题提供了途径和必要的手段。

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