Test di radome e paraurti in tutte le fasi, dalla progettazione alla produzione in grande serie

La vostra applicazione

I sistemi radar per veicoli emettono segnali chirp a onda continua modulati in frequenza (FMCW) e poi misurano il ritardo di propagazione e lo spostamento di frequenza Doppler del segnale riflesso, che viene quindi utilizzato per calcolare le distanze di altri oggetti (come altri veicoli o passanti) e le corrispondenti velocità radiali. Gli attuali sensori radar misurano l’azimut (angolo nel piano orizzontale) tra la direzione di marcia e un oggetto rilevato, nonché l’elevazione (angolo nel piano verticale) tra il veicolo e altri oggetti.

I sensori radar per autoveicoli devono essere precisi e affidabili, poiché i sistemi di controllo dei veicoli utilizzano i loro dati per analizzare l’ambiente e decidere se intervenire o meno nella guida. Un errore di valutazione del sensore radar di un grado tra due veicoli distanti 100 m può comportare una deviazione di 1,7 m e può avere conseguenze disastrose.

Per motivi estetici, i sensori radar vengono solitamente installati dietro l’emblema del veicolo o il paraurti. Ciò comporta svantaggi funzionali, poiché i segnali radar devono attraversare materiali con effetto attenuante. I radome e i paraurti fanno parte del sistema di sensori ad alta frequenza e possono avere un forte impatto negativo sulle prestazioni e sull’accuratezza del rilevamento.

I radome e i paraurti possono attenuare il segnale radar di diversi dB, facendo sì che l’intero sistema di assistenza alla guida autonoma (ADAS) raggiunga un raggio d’azione totale inferiore o che si verifichi uno strabismo del radar laterale. Anche i radome e i paraurti possono causare un disallineamento tra il materiale di base e il segnale radar. Le proprietà dei materiali delle parti in plastica stampata e dei rivestimenti superficiali semi-metallici sono spesso eterogenee e generano distorsioni imprevedibili nel segnale ricevuto, come le distorsioni di fase.

Ogni anno vengono prodotti milioni di radar per autoveicoli e le case automobilistiche stanno iniziando a installarli come dotazione standard in tutti i veicoli di fascia alta, cui seguiranno i veicoli di fascia media ed economica. I sensori radar sono fondamentali per la guida autonoma, il che li rende molto importanti per la sicurezza dei veicoli. Sta emergendo la richiesta di collaudare ogni paraurti e radome per verificarne l’impatto sul sistema durante la produzione, per garantire la sicurezza complessiva dei veicoli autonomi.

La vostra sfida

Nello sviluppo e nell’integrazione dei sensori radar, la sfida consiste nel garantire un certo livello di prestazioni nonostante le varie incertezze sistemiche intrinseche. Qualsiasi riduzione dell’incertezza sistemica facilita il raggiungimento delle prestazioni richieste. I produttori di sensori radar possono calibrare i loro prodotti, ma i progettisti di sistemi RF si rendono conto che i produttori di sensori non possono conoscere il tipo di radome o di paraurti in cui saranno installati i loro sensori, né come saranno verniciati i radome e i paraurti o le eventuali irregolarità dei materiali.

I radome/paraurti devono essere misurati insieme al sensore per assicurarsi che l’intero sistema funzioni correttamente. I produttori di radome e paraurti sono responsabili della verifica e validazione delle proprietà dei loro prodotti in tutte le fasi, a partire dalla fase iniziale di progettazione fino al collaudo finale in linea di produzione. I produttori di radome e paraurti hanno bisogno di effettuare test dettagliati, veloci, robusti e affidabili in ogni fase, soprattutto in quella di produzione.

Soluzione Rohde & Schwarz

Le prestazioni dei sistemi radar per veicoli sono sempre più importanti; per questo Rohde&Schwarz ha sviluppato il tester della qualità dei radome automobilistici R&S®QAR50.

Il tester R&S®QAR50 è uno strumento ideale per verificare con grande accuratezza la qualità dei radome e dei paraurti per la gamma di frequenze dei radar automobilistici in ogni fase del ciclo di sviluppo di un prodotto, dai primi test durante le attività di ricerca e sviluppo fino al collaudo finale in produzione. Centinaia di antenne di ricezione e trasmissione permettono di caratterizzare rapidamente materiali, radome e paraurti. La tecnologia di imaging a microonde si concentra sull’elettronica e consente un posizionamento più flessibile del DUT. I due cluster e le bande di frequenza personalizzabili consentono al tester R&S®QAR50 di misurare la perdita di trasmissione unidirezionale, la riflessione su entrambi i lati e la fase di trasmissione in un ciclo di misura di quattro secondi. I risultati possono essere confrontati direttamente con le misure dell’analizzatore di reti vettoriale nello spazio libero.

Sistema di misura

Misure precise e ripetibili di riflessione e trasmissione dipendono da un posizionamento accurato. Per la maggior parte le configurazioni di test e misura hanno uno spazio limitato tra i DUT e le antenne di trasmissione e ricezione. I paraurti anteriori e posteriori ingombranti rendono difficile trovare spazio sufficiente. Il tester R&S®QAR50 ha un ampio spazio di inserimento di 990 mm (38,98") tra i cluster per facilitare il posizionamento manuale o automatico di un radome o di un paraurti. Il tester R&S®QAR può essere integrato e utilizzato in posizione verticale, a C o a U, a seconda della struttura e dei requisiti della linea di produzione. Ciò consente un posizionamento flessibile, semplifica la gestione e riduce al minimo i requisiti di integrazione.

Nonostante l’ampio spazio di inserimento, il tester R&S®QAR50 misura solo 310 mm × 1420 mm × 970 mm (12,2" × 55,9" × 38,2") e può essere inserito nella maggior parte dei banchi di test. Rohde & Schwarz offre una soluzione pronta all’uso con il suo partner, Löhnert Elektronik. Il software di misura e automazione basato su PC del produttore del sistema, Löhnert Instant Scripting RunTime (LisRT V3), può controllare il banco di test insieme a un PLC di Siemens. In modalità standalone, il tester R&S®QAR50 può essere controllato con comandi SCPI senza costi aggiuntivi.

Configurazione dello strumento

I due cluster del tester R&S®QAR50 misurano la perdita di trasmissione unidirezionale, la riflessione su entrambi i lati nell’intervallo di frequenza in uno sweep tra le bande da 76 GHz a 77 GHz e da 76 GHz a 81 GHz.

Prima di effettuare i test su radome e paraurti a fine linea, è anche importante conoscere l’omogeneità delle parti. Il tester R&S®QAR50 può essere dotato di un’opzione aggiuntiva di maschera di fase per la misurazione della fase di trasmissione. Ciò consente di analizzare l’omogeneità dei radome e dei paraurti senza alcun movimento meccanico.

Anche la geometria e i bordi dei radome possono avere un’influenza significativa sul segnale radar. La tecnologia a microonde consente al tester R&S®QAR50 di visualizzare un’immagine di riflessione ad alta risoluzione per una rapida individuazione delle anomalie. Inoltre, rende chiaramente visibile la struttura di montaggio per un posizionamento rapido e corretto del DUT.

Quando i radome e i paraurti sono in fase di collaudo in produzione, l’interfaccia utente semplificata fornisce tutte le informazioni necessarie a colpo d’occhio. La navigazione semplificata dei menu consente anche ai neofiti della tecnologia RF di utilizzare il sistema. Lo strumento visualizza i valori numerici di riflessione e le misure di trasmissione e fornisce informazioni sul posizionamento del DUT. Tutto ciò rende i valori di facile comprensione e lettura. Ciò lo rende ideale anche per i test di fine linea.

Alcuni OEM hanno requisiti più elevati per i loro collaudi a fine linea. L’opzione R&S®QAR50-K10 può estendere la frequenza per entrambe le bande nell’intervallo da 72 GHz a 82 GHz, rivelando la risposta in frequenza alle perdite di riflessione e trasmissione. Ciò consente di rilevare l’adattamento di frequenza corretto per il materiale e di regolare lo spessore del materiale come necessario. In produzione, il minimo di riflessione consente di rilevare rapidamente i disallineamenti e le fluttuazioni nei DUT.

Risultati di misura

Il potente hardware di calcolo integrato nel tester R&S®QAR50 è in grado di elaborare grandi quantità di dati in un breve periodo di tempo. Le immagini e i grafici di frequenza risultanti sono disponibili in pochi secondi. A seconda dei parametri selezionati e dei dati salvati, sono possibili tempi di ciclo estremamente rapidi, inferiori a quattro secondi. Ciò rende il sistema R&S®QAR50 ideale per le linee di produzione ad alta produttività.

La precisione, l’affidabilità e la robustezza degli strumenti di misura sono fondamentali per le apparecchiature utilizzate nei test di produzione. Le riflessioni hanno un’influenza particolarmente importante sulla qualità dei radome e dei paraurti e la precisione è essenziale. Il tester R&S®QAR50 è l’unico strumento per il collaudo finale in produzione che misura direttamente la riflessione e non basa i calcoli sulle informazioni di fase e perdita di trasmissione (che possono essere imprecise). Le misure temporizzate garantiscono prodotti ottimizzati e una qualità costante nel processo di produzione.

Per garantire i risultati di misura più accurati e ripetibili, Rohde & Schwarz è l’unico fornitore che esegue misure/caratterizzazioni accreditate in spazi aperti. Le piastre di verifica R&S®QAR50-Z44 consentono di verificare le misure di perdita di trasmissione e di riflessione in linea con gli standard nazionali e internazionali.

I report possono essere salvati rapidamente e facilmente in formato .csv (include tutti i valori numerici in formato .csv), .json/.xml (include tutti i valori numerici in formato .csv), .png (tutte le immagini attivate), .mat (include tutte le matrici di immagini e/o i volumi ricostruiti), su un dispositivo USB o in rete tramite SCPI.

Manutenzione degli strumenti

La corretta manutenzione degli strumenti è essenziale e decisiva nei test a fine linea, poiché è l’unico modo per garantire un’elevata produttività per un periodo di utilizzo più lungo. Per ridurre al minimo gli interventi di manutenzione imprevisti, si è cercato di ridurre al minimo le parti mobili all’interno del tester R&S®QAR50. In questo modo si riduce l’usura e si minimizzano i tempi di inattività e i costi di manutenzione.

Le apparecchiature di misura e collaudo devono essere ricalibrate regolarmente per ottenere risultati solidi e affidabili e prestazioni adeguate entro i limiti stabiliti. Quando si calibra un’apparecchiatura standard di misura e collaudo, di solito è necessario rimuoverla e impostarla per effettuare una procedura di calibrazione speciale con kit di calibrazione. Si tratta di un’operazione che richiede tempo e competenze specifiche. Il tester R&S®QAR50 utilizza riflettori sferici integrati per calibrarsi istantaneamente rimanendo in posizione. Ciò rende le procedure di calibrazione rapide e comode, anche per chi non ha alcuna competenza in materia di radiofrequenza.

Accuratezza e affidabilità dei dati critici per la sicurezza

I sistemi di assistenza alla guida autonoma richiedono l’accesso a dati affidabili e di alta qualità dai vari sensori radar per rilevare gli oggetti nell’ambiente circostante. I radome e i paraurti hanno un forte impatto sulla qualità e sull’affidabilità di questi dati a causa delle proprietà incoerenti dei materiali nel percorso del segnale RF.

Il test e la corrispondenza delle proprietà dei radome e dei paraurti sono troppo complessi, costosi e richiedono molto tempo dopo l’installazione sul veicolo. I produttori devono verificare e validare le prestazioni RF di ogni radome e paraurti prima di installarli su un veicolo.

Il tester R&S®QAR50 è ideale per verificare con precisione la qualità di radome e batterie nella gamma di frequenze dei radar per autoveicoli in tutte le fasi di produzione, in particolare durante il collaudo finale. Ha spazio sufficiente per accogliere facilmente paraurti ingombranti ed effettuare misurazioni con risoluzione spaziale per valutare l’omogeneità degli emblemi di design. L’innovativa architettura hardware consente di ottenere tempi di misura molto rapidi, mentre il suo sistema software modulare può essere adattato a requisiti specifici. Il tester R&S®QAR50 permette di effettuare test rapidi e precisi su radome e paraurti a un prezzo molto interessante.