Testes de radomes e para-choques em todas as fases – desde o projeto até a produção em grande escala

Sua aplicação

Sistemas de radares veiculares emitem chirps de ondas contínuas com modulação de frequência (FMCW) e depois medem o atraso na propagação e a alteração da frequência Doppler do sinal refletido, que por sua vez é utilizado para calcular as distâncias em relação a outros objetos (tais como veículos ou pedestres) e suas respectivas velocidades radiais. Os atuais sensores de radares medem o azimute (ângulo no plano horizontal) entre a direção de movimento e um objeto detectado, bem como a elevação (ângulo no plano vertical) entre o veículo e outros objetos.

Sensores radares automotivos devem ser precisos e confiáveis, pois os sistemas de controle dos veículos utilizam seus dados para analisar o ambiente e decidir se devem ou não realizar intervenções na direção. Se um sensor de radar fizer uma detecção com um erro de um grau entre dois veículos a uma distância de 100 m, as informações resultantes podem ter uma diferença de 1,7 m e consequências desastrosas.

Por motivos estéticos, os sensores de radares geralmente são instalados atrás do emblema da marca ou do para-choque de um veículo. Isso tem desvantagens funcionais, pois os sinais de radar precisam passar através de materiais com um efeito atenuante. Radomes e para-choques são parte integrante do sistema de sensores de alta-frequência e podem ter um impacto significativamente negativo no desempenho e na precisão.

Radomes e para-choques podem atenuar o sinal do radar em vários dB, reduzindo o alcance de todo o sistema autônomo de assistência ao motorista (ADAS) ou provocando estrabismo do radar. Radomes e para-choques também podem causar uma disparidade entre o material base e o sinal do radar. As propriedades materiais de peças de plástico moldado e revestimentos semimetálicos de superfícies frequentemente são heterogêneas, gerando distorções imprevisíveis do sinal recebido, tais como distorções de fase.

Milhões de radares automotivos são produzidos todos os anos e os fabricantes de automóveis estão começando a implementá-los como equipamento padrão em veículos de alto padrão, seguidos por veículos para segmentos de mercado médio e econômico. Sensores de radar são essenciais para a direção autônoma, o que faz com que eles sejam extremamente relevantes para a segurança do veículo. Há uma demanda emergente de testar todos os para-choques e radomes quanto a seu impacto no sistema durante a produção para assegurar a segurança geral de veículos com direção autônoma.

Seu desafio

Ao desenvolver e integrar sensores de radares, o desafio é assegurar um determinado nível de desempenho apesar das várias incertezas sistêmicas inerentes. Qualquer redução das incertezas sistêmicas facilita alcançar o desempenho necessário. Os fabricantes de sensores de radares podem calibrar seus produtos, mas os engenheiros de sistemas de RF já perceberam que fabricantes de sensores não têm informações sobre o tipo, a pintura e as irregularidades de materiais dos radomes ou para-choques onde os sensores serão instalados.

Os radomes/para-choques devem ser medidos juntamente com o sensor para garantir que todo o sistema funcione corretamente. Os fabricantes de radomes e para-choques são responsáveis por testar e validar as funcionalidades de seus produtos em todas as fases, desde a fase inicial de projeto até a linha de produção. Fabricantes de radomes e para-choques precisam de testes confiáveis, robustos, rápidos e detalhados em todas as fases – principalmente na produção.

A solução da Rohde & Schwarz

O desempenho de sistemas de radares veiculares está se tornando cada vez mais importante, por isso a Rohde & Schwarz desenvolveu o testador da qualidade de radomes automotivos R&S®QAR50.

O R&S®QAR50 é ideal para testar com precisão a qualidade de radomes e para-choques para a faixa de frequência de radares automotivos em todas as fases do produto, desde a etapa de pesquisa e desenvolvimento até os testes do fim da linha de produção (EOL). Centenas de antenas de recepção e transmissão caracterizam rapidamente os materiais, os radomes e os para-choques. A tecnologia de imageamento por micro-ondas concentra o foco na parte eletrônica e permite maior flexibilidade de posicionamento do dispositivo em teste. Os dois clusters e as bandas de frequências personalizáveis permitem que o R&S®QAR50 meça perdas de transmissão em via única, reflexões em ambos os lados e fases de transmissão em um ciclo de medição de quatro segundos. Os resultados podem ser comparados diretamente a medições de espaço livre de analisadores de redes vetoriais.

Configuração de medição

Precisão e reprodutibilidade em medições de transmissão e reflexão dependem da exatidão do posicionamento. A maioria das instalações de teste e medição têm espaço limitado entre seus dispositivos em teste e as antenas de recepção e transmissão. Para-choques grandes na dianteira e na traseira dificultam encontrar espaço suficiente. O R&S®QAR50 tem um espaço grande para inserção 990 mm (38,98 pol) entre os clusters para facilitar a colocação manual ou automática de um radome ou para-choque. O R&S®QAR pode ser integrado e operado na vertical, em uma posição C ou U, dependendo dos requisitos e da estrutura de linha de produção. Isso permite posicionamento flexível, simplifica o manuseio e minimiza os requisitos de integração.

Apesar do espaço grande para inserção, o R&S®QAR50s tem dimensões de 310 mm × 1420 mm × 970 mm (12,2 pol × 55,9 pol × 38,2 pol) e cabe na maioria das bancadas de teste. A Rohde & Schwarz oferece uma solução pronta para utilizar com sua empresa parceira, a Löhnert Elektronik. O software de automação e medição com base em PC Instant Scripting RunTime (LisRT V3), do fabricante de sistemas Löhnert, pode controlar a bancada de teste junto com o CLP Siemens. No modo autônomo, o R&S®QAR50 pode ser controlado com comandos SCPI sem custos adicionais.

Configuração do instrumento

Os dois clusters no R&S®QAR50 medem perdas de transmissão em via única, reflexão em ambos os lados na faixa de frequência em uma varredura nas bandas entre 76 GHz e 77 GHz e entre 76 GHz e 81 GHz.

Antes dos testes de radome e para-choques no fim da linha de produção (EOL), também é importante conhecer a homogeneidade das peças. O R&S®QAR50 pode ser equipado com uma opção adicional de máscara de fase para medição na fase de transmissão. Isso permite a análise da homogeneidade de radomes e para-choques sem qualquer movimentação mecânica.

A geometria e as bordas de radomes também podem influenciar significativamente o sinal do radar. A tecnologia de micro-ondas permite que o R&S®QAR50 apresente uma imagem em alta resolução da reflexão para detectar rapidamente quaisquer anomalias. Ele também possibilita visualizar claramente a estrutura de montagem para o posicionamento rápido e correto do dispositivo em teste.

Quando os radomes e para-choques estiverem na fase de testes de produção, a interface de usuário simplificada fornece todas as informações necessárias em um piscar de olhos. A navegação em menu simples possibilita operar a unidade mesmo sem conhecimentos avançados em tecnologia de RF. O instrumento exibe os valores numéricos de reflexão, bem como medições de transmissão, e fornece informações sobre o posicionamento do dispositivo em teste. Todos esses recursos tornam os valores fáceis de ler e compreender. Isso também faz com que ele seja ideal para testes de fim de linha de produção.

Alguns fabricantes de equipamentos de origem têm especificações mais elevadas de requisitos em seus testes de fim de linha. A opção R&S®QAR50-K10 amplia a frequência para ambas as bandas na faixa de 72 GHz até 82 GHz, revelando a resposta em frequência para perda de transmissão e reflexão. Isso permite a adaptação correta da frequência para o material a ser detectado e o ajuste à espessura do material conforme a necessidade. Na produção, o mínimo de reflexão permite detectar rapidamente eventuais disparidades e flutuações nos dispositivos em teste.

Resultados da medição

O potente hardware de cálculo no R&S®QAR50 pode processar grandes quantidades de dados em curtos períodos de tempo. Os diagramas de frequência e imagens resultantes ficam disponíveis em segundos. Dependendo dos parâmetros selecionados e dos dados salvos, são possíveis tempos de ciclo extremamente rápidos, inferiores a quatro segundos. Isso torna o R&S®QAR50 ideal para linhas de produção com alto rendimento.

Precisão, confiabilidade e robustez dos instrumentos de medição são fatores essenciais para os equipamentos utilizados em testes de produção. As reflexões têm influência significativamente grande na qualidade de radomes e para-choques, e a precisão é um fator essencial. O R&S®QAR50 é o único testador para testes de fim de linha que mede diretamente as reflexões de medição sem basear os cálculos em informações de perda e transmissão de fase (que podem ser imprecisas). Medições controladas por tempo asseguram produtos otimizados e qualidade consistente no processo de fabricação.

Para assegurar os resultados de medição mais precisos e reprodutíveis, a Rohde & Schwarz é o único fornecedor a realizar caracterizações/medições credenciadas em espaços abertos. As placas de verificação do R&S®QAR50-Z44 permitem a verificação de medições de reflexão e perdas de transmissão em conformidade com padrões nacionais e internacionais.

É possível salvar relatórios com rapidez e facilidade nos formatos .csv (incluindo todos os valores numéricos em formato .csv), .json/.xml (incluindo todos os valores numéricos em formato .csv), .png (imagens totalmente ativadas), .mat (incluindo todas as matrizes de imagem e/ou volumes reconstruídos) em um dispositivo USB ou na rede, através de SCPI.

Manutenção de instrumentos

A manutenção correta dos instrumentos é essencial e decisiva para testes de fim de linha de produção, pois ela é a única forma de assegurar alto rendimento durante um longo período de utilização. Para minimizar manutenções imprevistas, o principal foco geralmente era garantir a quantidade mínima possível de peças móveis dentro do R&S®QAR50. Isso reduz o desgaste e o enfraquecimento, ao mesmo tempo em que minimiza tempos de inatividade e custos com manutenção.

Equipamentos de teste e medição precisam ser recalibrados periodicamente para obter resultados confiáveis e robustos, bem como o desempenho adequado dentro dos limites estabelecidos. Ao calibrar equipamentos padrão de teste e medição, eles geralmente devem ser removidos e configurados para um procedimento especial com kits de calibração. Isso é demorado e requer conhecimentos especiais. O R&S®QAR50 utiliza refletores esféricos integrados para calibrar-se rapidamente no lugar onde estiver. Assim, os procedimentos de calibração são rápidos e descomplicados, mesmo sem dispor de conhecimentos especializados em RF.

Precisão e confiabilidade de dados decisivos para a segurança

Sistemas autônomos de assistência ao motorista requerem acesso a dados confiáveis de alta qualidade provenientes de vários sensores de radar para detectar objetos no espaço ao seu redor. Radomes e para-choques têm grande influência na qualidade e na confiabilidade desses dados devido às diferentes propriedades de materiais no caminho do sinal de RF.

Testar e combinar propriedades de radomes e para-choques depois de instalados em veículos é uma tarefa com custos elevados, complexa e demorada demais. Os fabricantes devem testar e validar o desempenho de RF de cada radome ou para-choque antes de serem instalados nos veículos.

O R&S®QAR50 é ideal para testar com precisão a qualidade de baterias e radomes na faixa de frequência de radares automotivos nas fases de produção, especialmente na fase de fim de linha. Ele tem espaço suficiente para acomodar com facilidade para-choques grandes e fazer medições resolvidas espacialmente para avaliar a homogeneidade dos designs de emblemas. O inovador conceito de hardware permite tempos de medição muito rápidos e o conceito modular de software pode ser ajustado para requisitos específicos. O R&S®QAR50 possibilita realizar testes de para-choques e radomes com rapidez, precisão e excelente relação custo-benefício.