无人驾驶技术正加速融入人们的生活,而在这一进程中,高分子材料发挥着至关重要的作用,成为推动无人驾驶技术发展的幕后功臣。
在自动驾驶技术体系里,传感器、控制器、执行器以及定位系统等汽车零部件至关重要,其中传感器肩负着感知车辆周围环境信息的重任,像激光雷达、毫米波雷达、摄像头等都是常见类型。毫米波雷达凭借分辨率高、抗干扰性能强、探测性能佳等优势,成为汽车自动驾驶和先进驾驶辅助系统(ADAS)中不可或缺的传感器。
毫米波雷达主要由整流罩、承载支架、芯片、射频天线、射频控制部件等部分组成,每一个部分的制造都离不开高分子材料的支持。
毫米波雷达为啥离不开高分子?
毫米波雷达有个关键部件——雷达罩。
它就像雷达的“防护衣”,既要保护里面的天线和芯片,还得让毫米波能“穿过去”。
这就难了,金属罩不行,毫米波穿不过去;玻璃罩太脆,容易碎。高分子就成了最佳选择。
(一)
高分子雷达罩的“超能力”
- 低介电常数:毫米波能轻松穿过,信号不衰减;
- 耐热:发动机舱温度高,高分子罩能扛住;
- 耐化学:不怕油污、酸碱腐蚀;
- 可加工性:能做出复杂形状,还能做成薄壁结构,方便安装。
(二)
提升信号穿透性和稳定性的方法
1. 高频介质材料
车载雷达天线罩的机械性能、耐候性是早期选材的主要技术指标。但在24~77 GHz的主流频段中,优良的高频介电性能已成为选材的第一指标,包括介电常数(Dk)和损耗角正切(Df)。如果DK越大,电磁波在天线罩内外表面的反射就越大,从而导致镜像波瓣电平增加和传输效率降低。如果Df越大,在电磁波穿透天线罩的过程中会有相当一部分转化为热量,信号的传输损失也就越大,因此,理想中的雷达天线罩材料要求Df接近于零,Dk也尽可能低,实现“最小传输损耗、最小反射和折射”。除此之外,在不同高频频段下Dk,Df的稳定性也是主要考核指标之一。
各种高分子材料的介电性能
从高频介质材料选择的角度出发,通过以上坐标系我们可以获得二个信息:
1. 不是所有的高分子原材料材料适合毫米波雷达天线罩,因为大的吸湿性和高的介电损耗会影响电磁波信号传输质量。
2. 弱极性或非极性高分子聚合物才是毫米波雷达天线罩材料的首选
据此,我们优先推荐PPE、PPS、LCP为基材的改性高频介质材料。
2. 天线罩的形状和设计壁厚
非毫米波雷达应用领域中,设计壁厚往往不是重点,但进入毫米波时代,它的设计厚度对传感器的性能发挥至关重要,简言之,雷达罩壁厚∝电磁波波长。与此同时,天线罩的设计形状也与电磁波传输效率休戚相关。
AVIENT PREPERM™ RS260天线罩专用材料在不同频段下的设计壁厚
3. 天线阵元到天线罩的设计距离
相对雷达天线罩外部空间而言,物体是动态变化的,而天线阵元与天线罩内表面在模块内的间距是固定的,那么它们之间在最佳设计距离内时,才可能最大限度地降低天线罩的反射效应,因为反射到天线的电磁波和传输信号同相时,此时的影响或许是最小的。
(三)
毫米波雷达产业链情况