采用封装天线技术简化雷达设计万博投注网址
文章：Kishore Ramaiah
简化雷达设计，具有高度紧凑的外万博投注网址形，无需昂贵的PCB基板材料。
毫米波(毫米波)雷达是汽车和工业应用的主要传感方式之一，因为它的探测能力从几厘米到几百米的目标，高距离，角度和速度精度，即使在具有挑战性的环境条件。
典型的雷达传感器包括雷达芯片组以及其他电子元件，例如电源管理电路，闪存和在PCB上组装的接口外围设备。发送和接收天线通常也在PCB上实现，但是实现高天线性能需要诸如的高频基板材料罗杰斯“RO3003，增加了PCB成本和复杂性。此外，天线可以占用多达30%的电路板空间(图1)。
图1PCB板上的雷达传感器天线约占单板空间的30%。来源：德州仪器公司
Antenna-on-package技术
可以将天线元件直接集成到封装衬底中来设计毫米波传感器，从而减小传感器的尺寸和传感器设计的复杂性。图2.描绘了一个以60或77 GHz辐射毫米波到自由空间的e形贴片天线元件。将几个这样的天线元件排列在设备的封装上，就形成了一个多输入多输出(MIMO)阵列，可以在3D空间中感知物体和人。
图2.腔底E形贴片天线元件将MMW辐射到自由空间中。资料来源：德州仪器
图3.示出了三个发射器和四个接收器天线元件的布置awr6843aop.汽车雷达传感器。该天线使在方位角和仰角方向上的广泛视野(FoV)。
图3.包装上的天线元素的AWR6843AOP设备形成MIMO数组。来源：德州仪器公司
封装技术为开发人员提供以下好处：
- 较小的尺寸使得能够设计极小的外形传感器。在封装上设计的天线设计的雷达传感器比PCB传感器上的天线小约30％。
- 通过绕过PCB堆叠中的昂贵的高频基板材料，可以降低较低的材料（BOM）成本。
- 较低的工程成本可以实现，因为无需天线工程师设计天线，通过工具模拟性能，并设计实际板以表征不同参数的性能。
- 由于从硅晶片到天线的路径更短，可以实现更高的效率和更低的功率损耗。
对于MIMO系统，在一个小而经济的封装解决方案上实现高性能天线是非常具有挑战性的。现有的解决方案将天线元件安装在模具复合材料的顶部或底部;辐射信号通过这种有损耗的模具材料，降低效率和激发基板模式，导致杂散辐射。另一方面，倒装芯片封装技术使得将天线放置在无模具的基片上成为可能。此外，天线和硅晶片可以重叠在多层基板上，从而产生更紧凑的解决方案。
封装天线如何帮助舱内感知
像欧洲新车评估计划这样的监管机构正在留在热门车后面的儿童死亡问题。汽车制造商和第1层制造商正在转向60-GHz MMW传感器，以准确地检测在挑战环境条件下的汽车内部的儿童和宠物。
鉴于车辆可以具有非常不同的室内设计，对于传感器的形状因子至关重要，对于无缝集成，传感器的形状因子非常小。万博投注网址例如，可以难以将传感器集成到具有全景屋顶的汽车的屋顶上;相反，它必须集成在空间约束位置，如后视镜周围的顶部控制台，或在柱子中。
图4.在封装上的天线旁边显示一个在PCB上有天线的传感器。资料来源：德州仪器
传感器上的单个贴片宽FOV天线非常适合放置在前面位置的车辆的头部甚至均匀。它使机舱感应用例，如儿童，宠物或乘客的检测和定位，包括两排汽车，包括在脚仓间。在低功耗操作模式下，传感器还可以检测在挑战环境条件下的入侵者。
开发人员还可以从集成的DSP，MCU，RADAR硬件加速器和片上存储器中受益。在单个芯片上的RF，Digital和天线组件的集成占用了大量的设计复杂性，并启用更简单和更快的设计。
一种儿童在场和乘员检测参考设计使用60GHz天线封装MMW传感器捕获在各种座位位置检测儿童和成人的测试结果。将传感器放置在汽车的顶部位置。图5 - 7举例说明结果，你就可以看了这个视频为更多的细节。
图5.以下是婴儿娃娃模拟车辆后座的呼吸儿的测试结果。资料来源：德州仪器
图6.该测试检测到并位于驾驶员：司机，乘客，成人和后座中的孩子。资料来源：德州仪器
图7.这次测试发现车辆附近有入侵者。资料来源：德州仪器
封装天线技术帮助雷达传感器设计师创建非常小的形状因子传感器，更少的努力和更快的时间，同时还提供系统级的成本效益。TI公司的60ghz AWR6843AOP传感器通过使多种应用程序，如儿童在场检测、安全带提醒、驾驶员生命体征检测和手势控制，简化了机舱感知。
本文最初发布经济日报。
基肖尔Ramaiah是德克萨斯乐器的MMWVEAVE RADAR产品营销经理。
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