Radarsysteme

ADAS-Systeme benötigen mehrere Radarsensoren, die auch in Zukunft nicht ersetzbar sind und entscheidend zur Gesamtfunktion des autonomen Fahrens beitragen. Heutige Radarsysteme basieren entweder auf 24 GHz oder auf 77 GHz. Die Vorteile der 77-GHz-Systeme liegen im Wesentlichen in der höheren Genauigkeit für die Entfernung- und Geschwindigkeitsmessung sowie in der exakteren Winkelauflösung. Weitere Vorteile gegenüber 24 GHz sind die geringere Antennengröße, sowie die geringere Interferenzproblematik.

Hauptsächlich unterscheidet man zwischen SRR-Applikationen und MRR/LRR-Applikationen). Zu den SRR-Applikationen gehören beispielsweise:

  • Blindspot detection (Totwinkel-Überwachung)
  • Spurhalte- und Spurwechselassistent
  • Rückschauendes Radar zur Kollisionswarnung beziehungsweise Kollisionsvermeidung
  • Parkassistent
  • Querverkehr-Überwachung

Beispiele für Radar basierte MRR/LRR-Applikationen sind:

  • Bremsassistent
  • Notbremsung
  • Automatische Abstandsregulierung
Lidar

Bild 3: Raw-Radar-Sensoren liefern ungefilterte Rohdaten an den Prozess-Controller. ST

Bild 3 zeigt die Architektur eines Radarsystems mit mehreren Sensoren. In diesem Fall ist das Base Band im Radar-Prozess-Controller integriert. Die Radarsensoren liefern ungefilterte Rohdaten an den Prozess-Controller. Dieser Ansatz hat mehrere Vorteile. Zunächst  bedeutet die Integration des Base Bands innerhalb des Prozess-Controllers, dass Siliziumfläche und damit verbundene Kosten eingespart werden.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Verlagerung von Verlustleistung aus dem Radarsensor heraus in das Steuergerät. Da das Steuergerät sehr viel größeren Bauraum als der Radarsensor bereitstellen kann, ist es an dieser Stelle einfacher, die Verlustleistung zu beherrschen. Schließlich bietet der Zugriff auf ungefilterte Rohdaten des Radarsensors sehr viel mehr Möglichkeiten zur Signalverarbeitung und Flexibilität, da keine Informationsverluste in Form von Filterung und Kompression auftreten.

Voraussetzung für die Entwicklung von MMICs-Sensoren sind dedizierte Hochfrequenztechnologien für Frequenzen von 24 GHz beziehungsweise 77 GHz, um die entsprechenden Ausgangsleistungen realisieren zu können. Für den HF-Teil werden heute SiGe-Heterobipolartransistoren verwendet, und für die Logikintegration sind 130-nm-CMOS-Prozesse monolithisch verfügbar. Die 24-GHz-MMICs, die bei ST bereits seit einigen Jahren in Produktion sind, wurden in einer ST-BiCMOS9-Technologie realisiert. Die Entwicklung der 77/79-GHz-Bausteine erfolgt in BiCMOS9MW-Technologie, eine Nachfolgetechnologie mit ebenfalls 130 nm minimaler CMOS-Strukturbreite.

Für zukünftige Radarsysteme für noch höhere Frequenzen wie etwa 122 GHz ist bereits eine von ST entwickelte 55-nm-Technologie verfügbar. Diese Technologie stellt SiGe-Heterobipolartransistoren mit einer Transitfrequenz von mehr als 320 GHz zur Verfügung und bietet die Möglichkeit, die entsprechende CMOS-Logik zu integrieren.

Zukünftige Radarsensoren könnten als SoC in einer bereits heute verfügbaren 28-nm-SOI-Technologie (Silicon-on-Insulator) realisiert werden. Sowohl  die Radarsensoren als auch die Base-Band-Funktionalität lassen sich so monolithisch integrieren. Insbesondere im Hinblick auf die zuvor dargestellten Vorteile eines Radar-Rohdatensensors  muss noch untersucht werden, ob eine höhere Integration in diesem Fall sinnvoll ist.

 

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