多层雷达:
传统雷达由多层堆叠的组件构成,每层组件承担不同的任务。雷达罩是外层保护层,必须允许无线电波畅通无阻地穿过。天线阵列负责将发射的无线电波转换为电信号,并接收无线电回波并将其转换回电信号。屏蔽层将天线阵列与雷达电路板隔开,雷达电路板上包含收发器和处理器等关键组件。
这类雷达依然存在,但它们往往会利用更大的空间来集成尽可能多的功能。例如,大陆集团、Arbe 等公司推出的新型高性能雷达体积仍然相当大。这些雷达通常安装在车辆前部,因为那里需要高分辨率和远距离探测。但在车辆的其他位置,探测距离可以缩短,而且探测目标的精确定位不如视场角和近距离测量重要。这些需求的变化使得雷达尺寸得以缩小,并为进一步缩小整体尺寸开辟了更多可能性。.
板载集成:
目前,博世、大陆集团、英飞凌和恩智浦等雷达供应商的趋势是将雷达电路板和天线集成在一起。这种集成方式省去了屏蔽层和单独的天线板,从而缩小了外壳尺寸。这一进步部分归功于频率从24 GHz到77 GHz的转变,这使得无线电波的波长更短,天线阵列也更小。第二个因素是芯片高度集成化的发展。硅-CMOS技术无需在雷达电路板上放置多个分立芯片,即可使收发器执行雷达所需的几乎所有任务,例如信号处理和目标识别。这释放了雷达电路板上的空间,并为天线留出了空间。然而,并非所有供应商都直接转向硅-CMOS技术,IDTechEx在其《2022-2042年汽车雷达》报告中对此进行了阐述。
封装内天线:
一些创新者和供应商,例如德州仪器,更进一步,将天线直接放置在收发器芯片的顶部。这意味着整个雷达的尺寸可以缩小到每个方向仅几十毫米。这是尖端的雷达技术,很难想象雷达还能如何做得更小。
车载天线:
设计人员在缩小雷达尺寸时必须权衡性能下降的问题。较小的天线阵列可能探测距离短、分辨率低。那么,有没有办法既能获得大型天线阵列的所有优势,又能保持高度集成呢?
一种可能的解决方案是将天线嵌入车辆外表面。这方面的研究已经有所涉及;例如,弗劳恩霍夫研究所正在研发雷达玻璃(RadarGlass),该技术可以将车头灯改造成雷达。IDTechEx认为,这项技术同样可以应用于车身面板,将天线嵌入塑料中,从而打造出规模庞大、功能多样且性能强大的天线阵列。此外,通过分散天线,多个天线阵列可以通过单个控制器进行协调。大型天线阵列协同工作,有望显著提升车辆性能。.
为了将雷达天线集成到车身面板内部或表面,可以使用多种电子增材制造工艺。其中最成熟的方法之一是激光直接成型(LDS),它利用激光选择性地激活注塑成型塑料部件内部的增材材料,然后进行化学电镀。这种方法已被广泛应用于各种消费电子设备的天线制造。其他一些尚处于早期发展阶段的方法包括模内电子(IME),即在热成型和后续注塑成型之前沉积导电线路;应用预先印刷有金属图案的功能化薄膜;以及直接在三维表面上印刷导电图案。IDTechEx 的报告《2020-2030 年三维电子:技术、预测与参与者》详细概述了如何将电子元件集成到三维结构内部或表面。.
然而,人们不禁要问,这种整合方式如何融入现有的价值链?因为以这种方式制造雷达远比供应商简单地向OEM厂商提供一个盒子进行组装要复杂得多。例如,车身面板由谁来制造?宝马和奔驰不太可能希望博世来设计他们的车门,但同时,像博世这样的供应商又如何能为宝马和奔驰提供的每种车门型号都设计雷达天线呢?对于像特斯拉这样拥有高度垂直整合制造流程的公司来说,这种概念或许很有吸引力,但特斯拉似乎正在放弃雷达技术。这种技术很可能在未来一段时间内仍停留在纸面上。.
