最近搞到一个奇瑞商用车上的角毫米波雷达。

角毫米波雷达是干什么的?简单说,它就是汽车的"侧后方眼睛"——装在车的四个角上,监测旁边和后方的目标,帮你变道、泊车、防止侧方来车碰撞。

正面看,整个外壳是黑色塑料的,三个角上有金属嵌件螺丝孔,用来固定在车身上。标签信息:零部件号F16-79XX,厂商代码7BU,硬件版本0.01,软件版本00.01.01,CMIIT ID 2022LP6124。看起来是奇瑞商用车+方案供应商联合标注。

仔细看其中一个安装耳,做工是真精良。金属嵌件的螺纹孔用来锁螺丝固定到车身上,塑料壳的强度足够应对行车中的震动。

一端引出一个8针连接器,用于供电和CAN通信。

这壳体是塑料的,但显然不是普通塑料——汽车级产品用的材料要过耐高温、耐低温、抗紫外线、阻燃这些认证。

拆壳的过程比较暴力。合缝处打了胶,而且这个外壳的塑料强度极大,刀子割在它身上就像隔靴搔痒,最后只能用锤子砸。砸开之后发现这个壳体的强度确实厉害——感觉接近不锈钢了,后来查了一下应该是玻纤增强塑料(大概率是PA66-GF30,30%玻纤增强尼龙)。

壳体的固定方式也很讲究:底壳的墙体顶部开了一个槽,顶壳插进槽里,然后打了胶固定。不是简单的上下壳扣合,而是一种嵌入式结构,抗冲击能力更强。

砸开后看到两块板子:底壳一块(主控与电源板),顶壳一块(雷达天线板),中间通过浮动BTB(Board-to-Board)连接器连接。

底壳的板子上最醒目的是一个铝合金屏蔽盖,通过壳体伸出的柱子热熔固定。

拆掉底壳电路板上的铝合金散热片。这个散热片可能还有固定电路板的作用。

拆下来的电源和控制板正面。主要是一个BTB连接器和一些阻容二极管等被动元件。

板子正面全貌。看起来有电源电路、CAN通信电路和一个主控芯片。

英飞凌 SAK-TC357TA-64,这是板子上最大的芯片,32位TriCore CPU,主频300MHz。TriCore是英飞凌专有的处理器架构,专为汽车和工业控制设计。这颗芯片负责处理毫米波雷达的信号处理、目标跟踪、CAN通信协议栈。TriCore内核内置了锁步核(Lockstep Core)——两颗相同的核同时执行相同的指令,如果一颗出错,另一颗立刻发现,达到ASIL-D级别的功能安全认证。这不是通用处理器能做到的。

英飞凌 TLF30682,这是一颗三通道输出的PMIC(电源管理芯片),专门为ADAS应用设计。它把车载12V/24V电源降压成多路电压,给TC357TA和其他芯片供电。
汽车PMIC和消费级PMIC的最大区别是:汽车PMIC必须能处理冷启动(电压跌到4.5V还能正常工作)、抛负载(load dump,电压瞬间冲到几十伏)、以及各种ISO 16750-2规定的电源异常工况。TLF30682还内置了看门狗和复位功能——如果TC357TA的软件跑飞了,PMIC会自动复位整个系统。

恩智浦的 TJA1043,CAN收发器,5Mbps速率(CAN FD)。TJA1043负责与车身CAN总线通信,

CAN收发器到连接器之间串了共模电感——用来抑制CAN_H和CAN_L上的共模干扰。这个设计在任何车载CAN节点上都是标配。

这个板子采用了服务器背板常用的压接端子。

这些排针压入板子上的孔之后形成良好接触,不需要焊接。压接的优点是不经过高温(回流焊最高250°C,对某些器件有热损伤风险),而且连接可靠性比焊接更高。

这个电源与控制板和底壳之间还有一个铝合金散热片,散热片和电路板上主控芯片之间有一坨蓝色的散热凝胶。

接下来把顶壳里的电路板拆出来。

这板子一看就是雷达天线板,上面是毫米波的"天线阵"。中间那颗芯片是英飞凌的RXS8160P——一颗76~81GHz的毫米波雷达射频前端(MMIC)。它集成了发射通道(TX)和接收通道(RX),配合外部的天线阵列实现目标探测。
天线板用的是PCB天线阵列——你看到的那些蛇形走线就是天线振子。76~81GHz毫米波的波长约4mm,天线尺寸和波长相近,所以天线可以做得很小。整个天线板的尺寸大约40×40mm。

板子另一面除了浮动连接器之外,也是一些被动的阻容元件,另外,这个板子四轴大面积的露铜。

天线板和主控板之间通过一个浮动BTB连接器连接——当两块板子有微小位移时,连接器会跟着浮动,保证连接可靠。这种设计在车载雷达中很重要,因为汽车在行驶中会持续震动,刚性连接可能会因为应力集中而断裂。

拆解完了,接下来说说,毫米波雷达的工作原理。简单说就是:发射毫米波电磁波 → 电磁波碰到目标反射回来 → 接收反射波 → 通过调频连续波(FMCW)的频率差来计算目标的距离和速度。
至于为什么用76~81GHz这个频段?主要原因是波长短:76~81GHz对应波长约4mm,天线可以做得很小(关键是适合装在车上);还有一个是带宽大:79GHz频段有4GHz带宽(76~81GHz),距离分辨率与带宽成正比——带宽越大,能分辨的目标越近
从这颗角毫米波雷达可以看出,方案供应商在汽车电子的布局很宏大——雷达芯片是英飞凌的,但整个系统的软件、算法、通信协议栈是方案商自己的。现在不少科技公司都在做类似的事情:整合摄像头、毫米波雷达、激光雷达等多种传感器的数据,实现L2+级别的自动驾驶功能。
拆完这颗角毫米波雷达,最大的感受是汽车电子和消费电子完全是两个世界:
毕竟消费电子拼的是成本、性能、用户体验。而汽车电子拼的是可靠性、功能安全、环境适应性。一颗TC357TA的价格可能买几十颗普通MCU,但它内置的锁步核、功能安全机制、汽车级认证,是消费级芯片给不了的。