雷达 PCBA ：用于检测和自动化的射频电路板

技术进步推动我们创建与环境交互然后做出适当决策的系统。这种自动化水平需要强大的硬件，特别适合从周围环境发送和接收信号。雷达 PCBA是这项工作的关键硬件，因为它们有助于检测物体或发现目标。关于这些电路还有很多要了解的，所以让我们开始吧。

什么是雷达PCBA？

雷达 PCBA 是负责产生、传输和接收射频信号的电路。

澄清一下，它包含一个安装在高频层压材料上的天线结构，用于传输由射频电路产生的雷达波瓣。

此外，同一天线在击中物体后接收反射的雷达脉冲，射频电路对其进行分析。

雷达喇叭PCB

资料来源：维基共享资源

通常，现代雷达 PCBA 的后部有一个用于分析回波的数字电路，而射频和天线部分位于前部。

雷达 PCBA的基本部件

雷达 PCB 的基本部件包括：

• 发射机：来自波形发生器的信号对于雷达来说不够强。因此，发射机的目的是使用功率放大器放大信号。

一种射频信号发生器电路

来源：Flickr

• 接收器：接收器使用接收器处理器（如超外差）检测和处理反射信号。

• 天线：包含抛物面反射器、平面阵列或电子控制相控阵。它负责发送和接收脉冲。

• 双工器：双工器是一种使天线能够完成发射器和接收器任务的设备。

双工器的工作原理

资料来源：维基共享资源

• 波导：波导是传输雷达信号的传输线。

• 阈值决策：这部分将接收器的输出与阈值进行比较，以确定对象的存在。比较后，如果功低于该点，则假设存在噪声。

雷达 PCBA 的关键方面

范围

雷达具有向目标发送光速信号的天线。撞击物体后，该信号会在天线中反射。雷达和物体之间的距离定义了范围。通常，较宽的范围会更好，因为它可以让您到达较远的目标。

雷达模块

来源：Flickr

脉冲重复频率

雷达信号的传递应该在每个时钟周期，时钟周期之间有适当的延迟间隔。理想情况下，设备应该在发送下一个脉冲之前接收到信号的回波。

同样，雷达 PCBA 的工作方式类似，发出形成窄矩形脉冲波的周期性信号。

两个时钟脉冲之间的延迟形成脉冲重复时间。考虑到这一点，脉冲重复频率是脉冲重复时间的倒数。它定义了雷达 PCBA 发出信号的次数。

最大明确范围

每个时钟脉冲都应该传输一个信号。但是，如果两者之间的间隔很短，则只能在下一个之后接收当前时钟脉冲的回波。

但是您会注意到目标的范围比应有的范围更短。因此，您必须明智地选择间隔之间的延迟。

理想情况下，您应该在下一个时钟脉冲消失之前收到当前时钟脉冲的回波。这样，信号将让您清楚地了解物体的实际范围，即最大明确范围。

最小范围

与范围相比，最小覆盖范围是回波在第一次脉冲宽度传输后到达天线的时间。

雷达PCBA的类型

雷达 PCBA 有五种类型。它们包括：

多普勒雷达PCBA

顾名思义，这种类型使用多普勒效应来确定特定距离内物体的数据速度。

它向物体发送电磁信号，然后测量目标如何影响回波的信号频率。

多普勒频谱。注意重复的脉冲频谱

资料来源：维基共享资源

通过测量和调整可以以雷达为参考来确定物体的速度。

单脉冲雷达PCBA

单脉冲雷达 PCBA 通过比较先前观察到的信号特性，使用特定脉冲对比接收到的信号。

最常见的类型是锥形扫描雷达电路。它检查两种方法的结果以直接测量对象的位置。

无源雷达PCBA

无源雷达 PCB 是一种处理环境照明信息的检测设备。之后，它有助于追求目标。

气象雷达PCBA

风和天气检测在当今世界至关重要，天气雷达 PCB 通过使用射频信号来帮助实现这一目标。然而，由于大气水分的降水反射和衰减之间存在折衷。

气象雷达站

同样，您可以使用具有多普勒频移的气象雷达来测量风速和双极化以确定降雨类型。

脉冲雷达PCBA

最后，这种PCB类型向目标发射高频、高强度脉冲，然后等待反弹信号再次发射。

澄清一下，重复发射频率使用多普勒频移技术确定雷达 PCB 的范围和分辨率。该技术通过以下方式从回波信号中感知移动物体：

• 当反弹回来时，来自静态物体的信号同相并被抵消。

• 当来自移动物体的脉冲具有相位差时。

什么是毫米波雷达 PCBA技术？

毫米波雷达 PCBA 是用于运行自动驾驶车辆的 ADAS（高级驾驶员辅助系统）的关键组件。但是，它需要多个部件才能运行，包括能够处理 77GHz 毫米波雷达及更高频率的材料。

事实上，这些 77GHz 毫米波雷达 PCB 的结构材料要求与在微波和较低射频下运行的雷达 PCB 不同。

原因是 77GHz 毫米波雷达系统模块产生的波长较短。因此，它需要独立于电路设计的传输线架构放置的薄电路材料。

什么是 ADAS 雷达 PCBA？

简而言之，ADAS（高级驾驶员辅助系统）是一种汽车安全系统。它从车辆内外的环境条件中收集数据以进行物体检测。

澄清一下，主动安全系统以毫米波频率运行。此外，它使用各种汽车雷达传感器来识别和检测静态或动态物体。

事实上，随着时间的推移，77GHz 毫米波雷达传感器已被证明在汽车应用中非常有效。此外，它在开发自动驾驶汽车的高级驾驶辅助算法方面发挥着至关重要的作用。

您在哪里可以找到雷达 PCB？

航海地图、导弹制导、防空和敌人识别系统使用雷达 PCB 来提高精度。

军事用途

航海地图、导弹制导、防空和敌人识别系统使用雷达 PCBA 来提高精度。

控制空中交通

雷达 PCBA 还可以在空中监视设备中派上用场，以帮助查明靠近地面车辆和机场的飞机位置。此外，它们还可以帮助飞机在恶劣天气下安全着陆。

遥感

同样，海上航行需要包含雷达 PCBA 的敏感遥感设备来帮助探测冰山和海船。

地面交通管制

与空中交通管制一样，地面交通管制系统也需要雷达 PCB 来管理交通、控制拥堵和监控车速。

空间应用

同样，雷达 PCBA 允许宇宙飞船的安全导航和着陆。此外，它们还有助于跟踪和监测卫星、行星、流星等。

其他应用包括：自动开门器、火灾和侵入警报、智能灯、水平仪和自动驾驶。

用于雷达PCB的材料

制造商使用两种主要材料来制造这些 PCB：

环氧树脂基

当烃类树脂基体与无机填料和编织玻璃混合时，会形成环氧基材料。这种组合减少了氧化过程，同时允许使用薄型铜膜。

聚四氟乙烯 (PTFE)

聚四氟乙烯是一种合成含氟聚合物，通常用于单层、双面或几层的多层板。您可以使用带有编织玻璃或无机填料的高频电路材料进行制造。

雷达PCB的优势

• 雷达 PCB 信号可以穿透云层和橡胶等材料。

• 雷达 PCB 电路可以确定物体在运动时的速度、距离和位置。

• 来自雷达 PCB 的信号/脉冲不需要介质（电线）进行传输，因为它们可以穿越空间、水和空气。

• PCB 以高频率运行以保存大量数据。

• 来自雷达 PCB 的信号可以覆盖大面积而不需要额外成本。

雷达 PCB 的设计步骤

制造雷达PCB涉及以下步骤：

概念化

概念化使您能够确定电路板的预期用途。请记住，您可以在不同领域应用雷达 PCB，例如汽车应用（如毫米波应用）、工业应用等。

同样，考虑工作温度、组件数量、电路板尺寸和其他特性。

原理图

接下来是绘制示意图，其中包括所有组件详细信息并有助于制定材料清单。

创建框图

第三是创建框图。雷达电路板框图描述了电路板架构和尺寸，并说明了用于连接组件和其他功能的区域。

制造工艺

制造涉及实际的雷达 PCB 制造，您应该考虑堆叠和材料等因素。

元件放置

在放置电子元件（表面贴装技术、通孔等）时，要考虑位置、密度、定位顺序、布线过程和电路优先级。

通过保持组件靠近并确保走线短的有效定位可最大限度地减少电路损耗。

电路路由

电路布线涉及根据优先级连接雷达 PCB 有源组件。作为一般经验法则，您应该从最精密的电路开始，然后是其余的以避免干扰。

雷达PCB故障分析测试的常见类型

横截面

横截面是一种破坏性测试序列。也就是说; 它涉及从雷达 PCB 上精确分离和移除相关电子元件。在确定这些领域的缺陷时，该过程会派上用场：

• 组件缺陷

• 原材料评价

• 回流焊造成的加工问题

• 短裤或打开

• 由热机械力引起的故障

可焊性检查

不正确的阻焊层应用和氧化是雷达 PCB 故障的最常见原因。因此，可焊性检查是一个至关重要的测试程序。

该过程检查焊料润湿的强度和质量以模拟焊料接触。因此，它是 PCB 涂层、焊料和助焊剂评估、质量控制和基准测试的理想选择。

雷达PCB污染测试

即使雷达 PCB 的制造和组装是在清洁的环境中进行的，也可能会发生污染。污染测试使用以下方法和要素来预防感染。

• 热风整平助焊剂

• 水溶性焊锡

• 电解液

• 铜蚀刻液

扫描电子显微镜

扫描电子显微镜是最快和最精确的测试程序之一。因此，它非常适合检查与组装和焊接相关的缺陷、缺陷和问题。

它使用可见光、高倍显微镜来检测不良结构并揭示特定横截面的缺陷。

此外，您可以使用这种方法来研究半导体芯片的金属化、质量和完整性。扫描电子显微镜可以检查最微小的缺陷，只有几纳米宽。

X 光检查

X 射线检查分为三种类型：基本胶片、实时和 3 维。每种技术都以非破坏性的方式突出隐藏的组件和具有隐藏接头的组件。

X 射线允许对以下内容进行内部检查：内部焊丝、密封盖空隙、焊料过多、不足或不良、芯片附着质量、内部颗粒以及基板/印刷线路板的痕迹完整性。

概括

如您所见，雷达 PCB 在现代和新兴技术中至关重要，尤其是当我们进入自动驾驶汽车时代时。因此，如果您的项目需要一个或有任何疑问，请联系我们了解更多详情。