O Radar PCB, Postęp technologiczny zmusił nas do stworzenia systemów, które wchodzą w interakcję z otoczeniem i podejmują odpowiednie decyzje. Taki poziom automatyzacji wymaga wydajnego sprzętu, który jest specjalnie przystosowany do wysyłania i odbierania sygnałów z otoczenia. Płytki radarowe są kluczowym sprzętem w tym zadaniu, ponieważ pomagają w wykrywaniu obiektów lub dostrzeganiu celów. Jest wiele więcej do nauczenia się o tych obwodach, więc przejdźmy do tego.
Co to jest radarowa płytka drukowana?
Radarowa płytka drukowana to obwód elektryczny odpowiedzialny za wytwarzanie, nadawanie i odbieranie sygnałów o częstotliwości radiowej.
Aby wyjaśnić, zawiera on strukturę antenową zamontowaną na materiale laminatu wysokiej częstotliwości, który transmituje płat radarowy generowany przez obwód RF.
Ponadto, ta sama antena odbiera odbity impuls radarowy po uderzeniu w obiekt, a obwód RF analizuje go.
Płytka drukowana tuby radaru
Zazwyczaj nowoczesne PCB radaru posiada z tyłu obwód cyfrowy do analizy echa, podczas gdy sekcje RF i anteny znajdują się z przodu.
Podstawowe części radarowej płytki drukowanej
Podstawowe części radarowej płytki drukowanej obejmują:
Nadajnik: Sygnał z generatora fal nie jest wystarczająco silny dla radaru. Dlatego celem nadajnika jest wzmocnienie sygnału za pomocą wzmacniacza mocy.
Układ generatora sygnału RF
Odbiornik: Odbiornik wykrywa i przetwarza odbity sygnał za pomocą procesora odbiorczego, jak np. superheterodyna.
Antena: Zawiera paraboliczne reflektory, planarne tablice lub elektronicznie sterowane tablice fazowane. Jest odpowiedzialna za wysyłanie i odbieranie impulsów.
Duplexer: Duplekser to urządzenie, które umożliwia antenie wykonywanie zadań nadajnika i odbiornika.
Jak działa duplekser
Waveguides: Falowody to linie transmisyjne służące do przesyłania sygnałów radarowych.
Decyzja progowa: Ta część porównuje wyjście z odbiornika do progu, aby określić obecność obiektu. Po porównaniu, jeśli praca spada poniżej punktu, zakłada się istnienie szumu.
Krytyczne aspekty płytki radarowej
Zasięg
Radar posiada antenę, która wysyła do celu sygnał o prędkości światła. Po trafieniu w obiekt, sygnał ten odbija się od anteny. Ta odległość pomiędzy radarem a obiektem określa zasięg. Zazwyczaj szeroki zasięg jest lepszy, ponieważ umożliwia dotarcie do odległych celów.
Moduł radaru
Częstotliwość powtarzania impulsów
Dostarczanie sygnału radarowego powinno odbywać się w każdym cyklu zegara z odpowiednim odstępem czasowym pomiędzy cyklami zegara. W idealnym przypadku urządzenie powinno odebrać echo sygnału przed nadaniem kolejnego impulsu.
Podobnie działa płytka radaru, która wysyła okresowe sygnały tworzące falę wąskich impulsów prostokątnych.
Opóźnienie pomiędzy dwoma impulsami zegarowymi tworzy czas powtarzania impulsów. Mając to na uwadze, częstotliwość powtarzania impulsów jest odwrotnością czasu powtarzania impulsów. Określa ona liczbę powtórzeń, z jaką płytka radaru wysyła sygnał.
Maksymalny jednoznaczny zasięg
Każdy impuls zegarowy powinien przekazywać sygnał. Jednak echo dla bieżącego impulsu zegarowego możesz odebrać dopiero po następnym, jeśli odstęp między nimi jest krótki.
Zauważysz jednak, że zasięg celu jest krótszy niż powinien być. Dlatego musisz mądrze dobrać opóźnienie między tymi odstępami.
Idealnie byłoby, gdybyś odebrał echo dla bieżącego impulsu zegarowego, zanim wyjdzie następny. W ten sposób sygnały dadzą Ci jasny obraz rzeczywistego zasięgu obiektu, czyli maksymalnego, jednoznacznego zasięgu.
Zasięg minimalny
W porównaniu z zasięgiem, minimalny zasięg jest wtedy, gdy echo zajmuje dotarcie do anteny po pierwszej transmisji szerokości impulsu.
Rodzaje radarowych płytek drukowanych
Wyróżnia się pięć rodzajów radarowych płytek drukowanych. Należą do nich:
Doppler Radar PCB.
Jak sama nazwa wskazuje, ten typ wykorzystuje efekt Dopplera do określenia prędkości danych dla obiektów w określonej odległości.
Wysyła sygnały elektromagnetyczne do obiektu następnie mierzy jak cel wpływa na częstotliwość sygnału echa.
Spektrum Dopplera. Zwróć uwagę na powtarzające się widmo impulsów
Możliwe jest określenie prędkości obiektu za pomocą radaru jako odniesienia z pomiarem i regulacją.
Płytka radaru jednopulsowego
Płytki radarowe monopulsowe kontrastują odbierany sygnał za pomocą określonego impulsu, porównując charakterystykę sygnału z wcześniejszymi obserwacjami.
Najczęściej spotykanym typem jest stożkowy obwód radaru skanującego. Sprawdza on wyniki dwóch metod, aby bezpośrednio zmierzyć pozycję obiektu.
Pasywna płytka radarowa
Pasywna płytka radarowa to urządzenie wykrywające, które przetwarza informacje o oświetleniu otoczenia. Następnie pomaga w ściganiu celów.
Radar pogodowy PCB
Wykrywanie wiatru i pogody ma w dzisiejszym świecie kluczowe znaczenie, a radary pogodowe PCB pomagają w tym, wykorzystując sygnały o częstotliwości radiowej. Jednakże istnieje kompromis pomiędzy odbiciem opadu z powodu wilgoci atmosferycznej a tłumieniem.
Stacja radaru pogodowego
Podobnie można wykorzystać radar pogodowy, który posiada zmiany dopplerowskie do pomiaru prędkości wiatru oraz podwójną polaryzację do określenia rodzaju opadów.
Radar dopplerowski na międzynarodowym lotnisku w Huntsville
Radar impulsowy PCB
Wreszcie, ten typ PCB strzela do celu impulsami o wysokiej częstotliwości i intensywności, a następnie czeka na sygnał zwrotny przed ponownym odpaleniem.
Aby wyjaśnić, powtarzająca się częstotliwość odpalania określa zasięg i rozdzielczość PCB radaru za pomocą techniki przesunięcia Dopplera. Technika ta wykrywa poruszające się obiekty na podstawie sygnału echa w następujący sposób:
Po odbiciu sygnały od obiektów statycznych są w fazie i znoszą się.
Kiedy Impulsy z poruszających się obiektów mają różnice fazowe.
Co to jest technologia PCB radaru o falach milimetrowych?
Płytka drukowana radaru o falach milimetrowych jest krytycznym elementem systemu ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) do prowadzenia pojazdu z autopilotem. Jednak do działania wymaga wielu części, w tym materiałów zdolnych do obsługi radaru o częstotliwości 77GHz i wyższej.
Rzeczywiście, te płytki PCB radaru 77GHz-milimetrowej fali mają inne wymagania dotyczące materiałów konstrukcyjnych niż te, które działają w mikrofalach i niższych częstotliwościach radiowych.
Powodem jest to, że moduł systemu radaru 77GHzmm-wave wytwarza krótszą długość fali. Dlatego wymaga cienkich materiałów obwodu umieszczonych niezależnie od architektury linii transmisyjnej projektu obwodu.
Czym jest płytka drukowana radaru ADAS?
W skrócie, ADAS (Advanced Driver Assistance System) to samochodowy system bezpieczeństwa. Zbiera on dane z warunków środowiskowych wewnątrz i na zewnątrz pojazdu w celu wykrywania obiektów.
Czujnik radarowy klasy 60GHz do obrazowania 4D
Aktywny system bezpieczeństwa działa na częstotliwości fal milimetrowych Ponadto używa różnych czujników radarowych do identyfikowania i wykrywania statycznych lub dynamicznych obiektów
W rzeczywistości czujnik radarowy 77GHzmm okazał się skuteczny w aplikacjach samochodowych Ponadto odgrywa kluczową rolę w opracowywaniu zaawansowanych algorytmów pomocniczych dla samochodów
Gdzie znalazłeś tablicę radarową
Mapy nawigacyjne, sterowanie rakietami, systemy obrony przeciwlotniczej i identyfikacji wroga używają płyt drukowanych radarów, aby zwiększyć dokładność
Wojskowe środki użytkowe
Mapy nawigacyjne, sterowanie rakietami, systemy obrony przeciwlotniczej i identyfikacji wroga używają płyt drukowanych radarów, aby zwiększyć dokładność
Radar Skyguard
Kontrola ruchu powietrznego
Tablica drukowana radarowo jest również przydatna w urządzeniach monitorujących powietrze, które pomagają dokładnie zlokalizować pojazdy lądowe i samoloty w pobliżu lotniska Poza tym pomagają samolotom bezpiecznie wylądować w złej pogodzie
Kontrola ruchu lotniczego, Ryder
Czujność telemetryczna
Podobnie, żeglowanie na morzu wymaga czułych urządzeń teledetekcyjnych zawierających radar PCB, które pomagają wykryć góry lodowe i statki morskie
Kategoria: Rurociągi drogowe
Podobnie jak w przypadku kontroli ruchu powietrznego, systemy kontroli ruchu powierzchniowego wymagają płyt drukowanych radarowych do zarządzania ruchem, kontroli korków i monitorowania prędkości
Broń radarowa z prędkością obrotową
Zastosowania przestrzenne
Podobnie, radar PCB umożliwia bezpieczną nawigację i lądowanie statków Ponadto pomagają śledzić i monitorować satelity, planety, meteory itp
Kategoria: Kosmiczne anteny radarowe
Inne aplikacje obejmują automatyczne otwieranie drzwi, ostrzeżenia o pożarze i nielegalnym włamaniu, inteligentne oświetlenie, poziom wody i korzystanie z autopilota
Materiały na radarze PCB
Producenci używają dwóch głównych materiałów do produkcji tych płytek drukowanych
Kategoria: Grupy epoksydowe
Podłoże żywicy węglowodorowej zmieszane z wypełnieniem nieorganicznym i tkaniną z włókna szklanego tworzy się materiał epoksydowy Ta kombinacja zmniejsza proces utleniania, a jednocześnie umożliwia korzystanie z błony miedzianej o niskim profilu
Kategoria: Politetrafluorowiny
PTFE jest syntetycznym polimerem zawierającym fluor, który jest często używany w przypadku wielowarstwowych, dwustronnych lub kilku warstw Korki można wytwarzać z materiałów obwodów o wysokiej częstotliwości z plecionego szkła lub napełniacza nieorganicznego
Potencjał dodatkowy PCB radarowego
Sygnały radarowe PCB mogą przenikać przez chmury i gumę
Obwód radarowy PCB określa prędkość, odległość i położenie poruszającego się obiektu
Sygnały/ impulsy z płyt drukowanych radarowych nie wymagają nośników (przewodów), ponieważ mogą przechodzić przez przestrzeń, wodę i powietrze
PCB działa z dużą częstotliwością w celu przechowywania dużych ilości danych
Sygnały z płyt drukowanych radarowych mogą pokrywać duże obszary bez dodatkowych kosztów
Konstrukcja PCB radarowych
Wytwarzanie PCB radarowego obejmuje następujące czynności
Kategoria: Koncepcje
Koncepcja umożliwia określenie oczekiwanego zastosowania płytek drukowanych Należy pamiętać, że płytki drukowane radarowe mogą być stosowane w różnych dziedzinach, takich jak aplikacje samochodowe (np. fale milimetrowe), aplikacje przemysłowe itp
Ponadto należy wziąć pod uwagę temperaturę roboczą, liczbę komponentów, rozmiar płyty drukowanej i inne właściwości
Tabela rysunkowa
Następnie przedstawiono schemat zawierający wszystkie szczegóły składników i pomagający przygotować listę materiałów
Tworzenie schematu ramy
Trzeci to tworzenie schematu blokowego Schemat blokowy PCB radaru opisuje architekturę i wymiary płytki oraz ilustruje miejsca do mocowania komponentów i inne cechy.
Schemat blokowy PCB
Proces produkcyjny
Proces produkcyjny obejmuje rzeczywistą produkcję radarowej płytki drukowanej i należy wziąć pod uwagę takie czynniki jak układ i materiał.
Umieszczenie komponentów
Podczas umieszczania komponentów elektronicznych (technologia montażu powierzchniowego, przelotowego, itp.) należy wziąć pod uwagę ich położenie, gęstość, kolejność pozycjonowania, proces routingu i priorytet obwodu.
Efektywne pozycjonowanie poprzez utrzymywanie komponentów blisko siebie i zapewnienie krótkich ścieżek minimalizuje straty w obwodzie.
Komponenty na PCB
Trasowanie obwodów
Trasowanie obwodu polega na łączeniu aktywnych komponentów PCB zgodnie z ich priorytetem. Ogólna zasada mówi, że należy zacząć od najbardziej delikatnych obwodów, a następnie od pozostałych, aby uniknąć zakłóceń.
Typowe rodzaje testów analizy uszkodzeń radarowej płytki drukowanej
Przekrój poprzeczny
Przekrój poprzeczny jest sekwencją testów niszczących. Oznacza to, że polega na precyzyjnym oddzieleniu i usunięciu odpowiedniego elementu elektronicznego z płytki drukowanej radaru. Proces ten jest przydatny przy określaniu defektów w tych obszarach:
Wady komponentów
Ocena surowców
Problemy z przetwarzaniem spowodowane lutowaniem rozpływowym
Zwarcia lub otwory
Uszkodzenia wynikające z działania sił termomechanicznych
Badanie możliwości lutowania
Nieprawidłowe nałożenie maski lutowniczej i utlenianie są najczęstszymi przyczynami uszkodzeń radarowych PCB. Dlatego też, badanie lutowności jest kluczową procedurą testową.
Proces ten sprawdza siłę i jakość zwilżenia lutu w celu symulacji kontaktu lutowniczego. Jest to idealne rozwiązanie do badania powłok PCB, oceny lutu i topnika, kontroli jakości oraz benchmarkingu.
Badanie zanieczyszczenia radarowego PCB
Mimo, że produkcja i montaż radarowych PCB odbywa się w czystym środowisku, może dojść do zanieczyszczenia. Test na skażenie wykorzystuje następujące metody i elementy, aby zapobiec zakażeniom.
Topniki wyrównujące na gorące powietrze
Lutowanie rozpuszczalne w wodzie
Roztwory elektrolityczne
Płyn do wytrawiania miedzi
Skaningowa mikroskopia elektronowa
Skaningowa mikroskopia elektronowa jest jedną z najszybszych i najbardziej precyzyjnych procedur badawczych. Dlatego jest idealna do sprawdzania wad, defektów i problemów związanych z montażem i lutowaniem.
Wykorzystuje ona wyraźnie oświetlony mikroskop o dużej mocy do wykrywania słabej konstrukcji i ujawniania wad w określonych przekrojach.
Ponadto, można użyć tej metody do badania metalizacji, jakości i integralności matrycy półprzewodnikowej. Skaningowa mikroskopia elektronowa może sprawdzić najdrobniejsze skazy, o szerokości zaledwie kilku nanometrów.
Skaningowy mikroskop elektronowy
Badanie rentgenowskie
Istnieją trzy rodzaje badań rentgenowskich: na kliszy, w czasie rzeczywistym i trójwymiarowe. Każda z technik w sposób nieniszczący uwydatnia ukryte elementy oraz te z ukrytymi połączeniami.
Promieniowanie rentgenowskie umożliwia kontrolę wewnątrz następujących elementów: wewnętrznego stroju przewodów, pustych przestrzeni pokrywy uszczelniającej, nadmiernej, niewystarczającej lub słabej ilości lutu, jakości matrycy, cząstek wewnętrznych i integralności śladów podłoża/płytki drukowanej.
Podsumowanie
Jak widać, radarowe płytki PCB mają kluczowe znaczenie w nowoczesnych i rozwijających się technologiach, zwłaszcza gdy wchodzimy w erę autonomicznych samochodów. Dlatego, jeśli potrzebujesz jednego dla swojego projektu lub masz jakiekolwiek pytania, skontaktuj się z nami, aby uzyskać więcej szczegółów.
