Test de radômes et pare-chocs dans toutes les phases – de la conception à la production de masse

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Les systèmes radar du véhicule émettent des ondes continues modulées en fréquence (FMCW), puis mesurent le délai de propagation et le décalage de fréquence Doppler du signal réfléchi, qui sont alors utilisés pour calculer les distances des autres objets (tels que d'autres véhicules ou passants) et les vélocités radiales correspondantes. Les capteurs radar actuels mesurent l'azimut (angle dans le plan horizontal) entre la direction de déplacement et un objet détecté, ainsi que l'élévation (angle dans le plan vertical) entre le véhicule et d'autres objets.

Les capteurs radar automobiles doivent être précis et fiables, car les systèmes de commande du véhicule utilisent leurs données pour analyser l'environnement et décider d'intervenir ou non dans la conduite. Le mauvais jugement d'un capteur radar d'un degré entre deux véhicules distants de 100 m peut engendrer une déviation de 1,7 m et peut avoir des conséquences désastreuses.

Pour des raisons esthétiques, les capteurs radar sont généralement installés derrière l'emblème du véhicule ou le pare-choc. Cela représente un désavantage fonctionnel car les signaux radar doivent passer à travers les matériaux avec un effet d'atténuation. Les radômes et les pare-chocs font partie du système de capteurs haute fréquence et peuvent avoir un impact négatif important sur la performance de détection et la précision.

Les radômes et les pare-chocs peuvent atténuer le signal radar de plusieurs dB, ce qui réduit la portée totale du système d'aide à la conduite autonome (ADAS) ou fait loucher le radar latéral. Les radômes et les pare-chocs peuvent aussi engendrer un décalage entre le matériau de base et le signal radar. Les propriétés matérielles des parties en plastique moulé et des revêtements de surface semi-métalliques sont souvent hétérogènes, générant des distorsions de signal imprévisibles au sein du signal reçu, comme des distorsions de phase.

Des millions de radars automobiles sont produits chaque année et les fabricants de voitures commencent à les déployer en tant qu'équipement standard dans tous les véhicules haut de gamme, avec les véhicules de milieu et d'entrée de gamme qui devraient suivre. Les capteurs radar sont essentiels pour la conduite autonome, ce qui les rend très importants pour la sécurité du véhicule. Une demande émerge, réclamant que tous les pare-chocs et les radômes soient testés pour leur impact sur le système au cours de la production, afin de garantir la sécurité totale des véhicules autonomes.

Un nouveau défi

Lors du développement et de l'intégration des capteurs radar, le défi consiste à garantir un certain niveau de performance malgré les diverses incertitudes systémiques inhérentes. Toute réduction de l'incertitude systémique facilite l'obtention de la performance requise. Les fabricants de capteurs radar peuvent calibrer leurs produits, mais les concepteurs du système RF réalisent que les fabricants de capteurs ne peuvent pas connaître à l'avance le type du radôme ou du pare-choc où leurs capteurs seront installés, ni comment les radômes et les pare-chocs seront peints ou si ces derniers présenteront des irrégularités matérielles.

Les radômes / pare-chocs doivent être mesurés avec le capteur afin de s'assurer que le système entier fonctionne correctement. Les fabricants de radômes et de pare-chocs sont responsables du test et de la validation des propriétés de leurs produits dans toutes les phases, en commençant par la phase de conception initiale jusqu'à la ligne de production. Les fabricants de radômes et de pare-chocs ont besoin de tests fiables, robustes, rapides et détaillés dans toutes les phases – en particulier en production.

Solution Rohde & Schwarz

La performance du système radar du véhicule devient de plus en plus importante, donc Rohde&Schwarz a développé le testeur de qualité de radômes automobiles R&S®QAR50.

Le R&S®QAR50 est idéal pour tester précisément la qualité des radômes et des pare-chocs dans la gamme de fréquence des radars automobiles, dans toutes les phases produit de la R&D jusqu'au test en fin de ligne (EOL). Des centaines d'antennes de réception et d'émission caractérisent rapidement les matériaux, les radômes et les pare-chocs. La technologie d'imagerie par micro-ondes se focalise sur l'électronique et permet un positionnement du DUT plus flexible. Les deux clusters et les bandes de fréquence personnalisables permettent au R&S®QAR50 de mesurer la perte de transmission unidirectionnelle, la réflexion des deux côtés et la phase de transmission au cours d'un cycle de mesure durant quatre secondes. Les résultats peuvent directement être comparés avec les mesures en espace libre d'un analyseur de réseaux vectoriels.

Configuration de la mesure

Des mesures de réflexion et de transmission, précises et répétables, dépendent de la précision du positionnement. La plupart des configurations de test et mesure disposent d'un espace limité entre leurs DUT et les antennes d'émission et de réception. Les pare-chocs encombrants à l'avant et à l'arrière compliquent la recherche d'un espace suffisant. Le R&S®QAR50 dispose d'un espace d'insertion de 990 mm (38.98 in) entre les clusters pour un positionnement manuel ou automatique simple d'un radôme ou d'un pare-choc. Le R&S®QAR peut être intégré et utilisé en position C ou U selon la structure et les besoins de la ligne de production. Cela permet un positionnement flexible, simplifie la prise en main et réduit les exigences d'intégration.

Malgré le large espace d'insertion, le R&S®QAR50s ne mesure que 310 mm × 1420 mm × 970 mm (12.2 in × 55.9 in × 38.2 in) et peut s'intégrer sur la plupart des bancs de test. Rohde & Schwarz propose une solution clé en main avec son partenaire, Löhnert Elektronik. Le logiciel d'automatisation et de mesure basé sur PC du fabricant de systèmes, Löhnert Instant Scripting RunTime (LisRT V3), peut commander le test avec le SPS de Siemens. En mode autonome, le R&S®QAR50 peut être commandé avec des commandes SCPI sans coût supplémentaire.

Configuration de l'instrument

Les deux clusters dans le R&S®QAR50 mesurent la perte de transmission unidirectionnelle, la réflexion des deux côtés dans la gamme de fréquence en un seul balayage entre les bandes 76 GHz à 77 GHz et 76 GHz à 81 GHz.

Avant le test EOL des radômes et des pare-chocs EOL, la connaissance de l'homogénéité des éléments est également importante. Le R&S®QAR50 peut être équipé d'une option de masque de phase supplémentaire pour la mesure sur la phase de transmission. Cela permet l'analyse de l'homogénéité des radômes et des pare-chocs sans aucun déplacement mécanique.

La géométrie et les extrémités des radômes peuvent également avoir une influence significative sur le signal radar. La technologie des micro-ondes permet au R&S®QAR50 d'afficher une image de réflexion haute résolution pour une détection rapide des anomalies. Elle rend également la structure de montage clairement visible pour un positionnement rapide et correct du DUT.

Lorsque les radômes et les pare-chocs sont testés en production, l'interface utilisateur simplifiée fournit toutes les informations nécessaires en un coup d’œil. Le menu de navigation simplifié signifie que même les débutants découvrant la technologie RF peuvent utiliser l'unité. L'instrument affiche les valeurs numériques de réflexion, ainsi que les mesures de transmission, et fournit les informations relatives au positionnement du DUT. Tout cela facilite la compréhension et la lecture des valeurs. Cela le rend également idéal pour le test en fin de ligne.

Certains OEM ont des spécifications plus exigeantes au sein de leur test EOL. L'option R&S®QAR50-K10 peut étendre la fréquence des deux bandes de 72 GHz à 82 GHz, révélant la réponse en fréquence pour les pertes de réflexion et de transmission. Cela permet la bonne adaptation de la fréquence pour le matériau à détecter et de l'épaisseur du matériau à ajuster selon les besoins. En production, la réflexion minimale permet une détection rapide des décalages et des fluctuations dans les DUT.

Résultats de mesure

Le puissant matériel de calcul dans le R&S®QAR50 peut traiter un grand nombre de données en temps très court. Les images et les diagrammes de fréquence résultants sont disponibles en quelques secondes. Selon les paramètres et les données sélectionnées pour la sauvegarde, des durées de cycle extrêmement rapides de moins de quatre secondes sont possibles. Cela rend le R&S®QAR50 idéal pour les lignes de production haut débit.

La précision, la fiabilité et la robustesse des instruments de mesure sont essentiels pour l'équipement utilisé lors du test en production. Les réflexions ont une influence particulièrement importante sur la qualité des radômes et des pare-chocs, et la précision est essentielle. Le R&S®QAR50 est le seul testeur EOL qui mesure directement la réflexion, et qui ne base pas les calculs sur les informations de pertes et de phase de transmission (qui peuvent être imprécises). Des mesures horodatées garantissent des produits optimisés et une qualité constante dans le processus de fabrication.

Afin de garantir les résultats de mesure les plus précis et répétables, Rohde & Schwarz est le seul fournisseur qui effectue des mesures et caractérisations en espaces ouverts accrédités. Les plaques de vérification R&S®QAR50-Z44 permettent la vérification des mesures de réflexion et de pertes de transmission conformément aux normes nationales et internationales.

Des rapports peuvent être rapidement et facilement sauvegardés au format .csv (incluant toutes les valeurs numériques au format .csv), .json/.xml (incluant toutes les valeurs numériques au format .csv), .png (toutes images activées), .mat (incluant toutes les matrices image ou/et les volumes reconstruits), vers un dispositif USB ou sur le réseau via SCPI.

Maintenance de l'instrument

Une bonne maintenance de l'instrument est essentielle et décisive lors du test EOL, car c'est la seule manière de garantir un débit élevé sur une longue période d'utilisation. Afin de minimiser les maintenances imprévues, l'un des principaux objectifs était de s'assurer que les pièces mobiles soient conservées à l'intérieur du R&S®QAR50. Cela réduit l'usure tout en réduisant les temps d'arrêt et les coûts de maintenance.

L'équipement de T&M doit être calibré régulièrement pour des résultats robustes et fiables ainsi qu'une performance adaptée aux sein des limites de réglage. Lors de la calibration d'un équipement T&M standard, il doit généralement être ôté et configuré selon une procédure de calibration spéciale avec des kits de calibration. Cela est chronophage et nécessite des compétences spécifiques. Le R&S®QAR50 utilise des réflecteurs sphériques intégrés pour se calibrer lui-même instantanément tout en restant en place. Cela rend les procédures de calibration rapides et réalisables, même pour ceux n'ayant aucune compétence en RF.

Précision et fiabilité des données de sécurité sensibles

Les systèmes d'aide à la conduite autonome nécessitent l'accès à des données fiables de haute qualité depuis divers capteurs radar, afin de détecter des objets dans leurs environnements. Les radômes et les pare-chocs ont un impact important sur la qualité et la fiabilité de ces données, du fait des propriétés matérielles irrégulières dans le trajet du signal RF.

Le test et la correspondance des propriétés des radômes et des pare-chocs sont très complexes, coûteux et chronophages après qu'ils aient été installés au sein d'un véhicule. Les fabricants doivent tester et valider la performance RF de tous les radômes et pare-chocs avant qu'ils ne soient installés dans un véhicule.

Le R&S®QAR50 est idéal pour tester précisément la qualité des radômes et des batteries dans la gamme de fréquence des radars automobiles dans toutes les phases de production, en particulier dans la phase EOL. Il y a suffisamment d'espace pour accueillir les imposants pare-chocs et effectuer des mesures spatiales pour évaluer l'homogénéité des emblèmes. Le concept matériel innovant permet des durées de mesure très rapides et le concept de logiciel modulaire peut être adapté à des exigences spécifiques. Le R&S®QAR50 fournit un test rapide et précis des radômes et pare-chocs à un prix très attractif.