车载毫米波雷达设计实例中的考虑点
1、套片选型
从上图可以看到，目前3D雷达的套片主流供应商是TI、NXP、Infineon。4D雷达的套片供应商增加了不少新出现的公司；
国内供应商目前发展的比较好的还是加特兰。
下文的一部分内容介绍的比较详细些，可以参考。
雪岭 · 万字概览：毫米波雷达核心芯片MMIC——工艺演进、功能演进和主要玩家
2、PCB板材选择
如下图所示的采埃孚4D毫米波雷达，PCB板材主要应用在发射单元板和处理单元板上。
设计毫米波频率下的PCB传输线，无论是微带线、带状线还是接地共面波导（GCPW），其尺寸和特性都必须是十分精准的。信号的波长随着频率的增加而减小，因此频率越高，对传输线的精度要求也就越高。毫米波频率下传输线的性能，将受到线路板材料性能的限制，如果PCB线路板材料上各个区域的性能无法保证一致性，那么就会导致其加工出来的传输线出现信号损耗、相位偏移、传播延迟等诸多问题。对于那些对时序和信号相位十分敏感的雷达系统，延迟和相位失真会降低系统的最终性能。
在筛选满足电路设计要求的线路板材料时，需要考察介电常数（Dk）和耗散因子（Df）等。其中，Dk是用于表征线路板材料电磁（EM）电荷存储能力的指标，而Df是用于表征线路板材料能量损耗的指标。
Dk值通常用线路板材料的厚度方向或z轴方向的测量值来表征。其数值根据IPC（www.ipc.org）等组织制定的，并且被行业公认认可的标准来确定，通常会在某一个确定的频率（例如10 GHz）下来描述它。随着频率或温度的变化，每种电路材料的Dk，ΔDk都会有一定程度的变化，这些变化都会对电路的性能产生影响。
Dk值通常与线路板介质层材料的成分（如PTFE）有关。但是，决定线路板性能的Dk值是一个复合值，它由介质材料中使用的填料（如玻璃纤维增强材料）、材料厚度、甚至铜导体的质量等多个因素共同确定。为了方便电路设计和计算机仿真建模，Dk的实际值要比其标称Dk值更重要，因为实际Dk值不但决定了线路板上电路的尺寸，还会影响这些电路的性能，它通常被称为“电路感知Dk值”或罗杰斯公司称之为“设计Dk值”。
另外Dk是众多需要考虑的参数之一，Dk的变化应最大可能地控制在接近其标称值的范围内。另外，能影响毫米波电路性能的其它材料参数还包括：Df、材料厚度、铜导体质量、吸湿性以及玻璃纤维增强引起的“玻璃编织”效应。再次需要强调的是，一致性是必不可少的，尤其是在毫米波频率下，这些参数的剧烈变化也会影响毫米波频率下的电路性能。
这些不同的电路参数都会影响线路板材料的“设计Dk”值。为了确保对Dk的描述清晰且无歧义，这里的“有效Dk”是指信号在传播过程中产生的总Dk值。对于微带线来说“有效Dk”是指介质中的Dk以及介质周围空气中的Dk共同作用下的复合值。“设计Dk”是在“有效Dk”基础上只考虑材料本身的Dk值，即消除了周围的空气对Dk的影响之后得到的值。
使用罗杰斯公司厚度为5mil，表面铜箔为电解（ED）铜的RO3003™线路板材料加工而成的微带线，在77GHz频率下测试得到其“有效Dk”（包括空气影响）值为2.54，其“设计Dk”值为3.16。对比几个不同的Dk值，可以看到，原材料在厚度方向或z轴方向上的Dk值为3.00，这个值是在没有电路因素影响的情况下，直接对原材料采用标准化测试得到的值。“原材料Dk”代表了材料的特性，是介质材料的固有Dk。然而，“有效Dk”和“设计Dk”是用于表征电路性质的Dk。
毫米波电路通常会使用比较薄的PCB材料，而且大多数情况下是同时包含模拟电路、数字电路和电源的多层电路。对于相同型号的材料，随着厚度增加“有效Dk”和“设计Dk”的值将会减小。以罗杰斯公司的RO4350B™线路板材料为例，可以看到，随着厚度的增加“设计Dk”会减小；当然，“设计Dk”也不会因为厚度持续增加而无限降低，当厚度增加到一定程度时Dk值会趋于稳定，这时候的“有效Dk”和“设计Dk”主要由线路板中的介质材料来决定，表面导体对Dk的影响随着材料厚度的增加可以忽略不计。
线路板材料的铜箔表面粗糙度会在一定程度上影响毫米波电路的性能。通过表面粗糙铜箔加工出来的传输线，其表面电磁波的传播速度要慢于采用同类型铜箔但表面更光滑的传输线。这里所谓的铜表面粗糙度是指：在基板与铜箔接触的这个平面上铜的粗糙度。
为了进一步说明铜箔表面粗糙度的差异是如何影响毫米波电路性能的，将4mil厚的液晶聚合物（LCP）作为电介质，与不同的铜导体组合在一起。铜导体由不同类型的ED铜组成，每种ED铜具有不同的表面粗糙度。表面粗糙度采用均方根（RMS）值来衡量，组合的铜导体RMS值分别为0.5、0.7、1.5和3.0μm。
为了评估不同铜导体对材料Dk的影响，在上述四种不同粗糙度的LCP基板上加工出50Ω微带传输线，使用微波/毫米波矢量网络分析仪（VNA），在8到50GHz频段内进行测试。结果表明“有效Dk”值会根据铜导体的类型而变化，但各自在整个频率范围内几乎保持恒定。
另外，铜箔表面粗糙度也会影响导体损耗，特别是在毫米波频率下，粗糙的铜导体表面会导致更高的导体损耗。为了验证这个结论，用同样5mil厚的RO3003层压板，分别采用ED铜和压延铜进行测试，其中ED铜的RMS表面粗糙度为2.0μm，而压延铜的RMS表面粗糙度为0.35μm。
实验测量了50Ω微带传输线从直流到110GHz的插入损耗，用于比较不同铜导体的损耗特性。铜表面粗糙度（增加）对导体损耗、插入损耗的影响是显而易见的。线路板材料的厚度也会对铜表面粗糙造成的损耗产生影响，材料越薄受铜箔粗糙的影响就越大。
理想情况是希望线路板材料的Dk值在任何条件下都不要发生变化。但实际情况是材料的“设计Dk”会随频率、温度、厚度等多种因素的影响而发生改变。只有将本征电路材料Dk值的最大公差控制在±0.05的范围内，才能保证相位的波动不会对系统的高精度和高可靠性产生影响。
为了监测线路板材料Dk随温度变化的情况，定义介电常数温度系数（TCDk）为：一定温度范围内、温度每升高1℃时介电常数的相对平均变化率。这个参数对工作在温度差较大的应用（例如77 GHz雷达）来说非常重要。任何应用于毫米波电路的线路板材料，都应该具有较低的TCDk值，这样才能最大程度地减小因Dk变化给电路性能（如相移）带来的影响。
一些基于PTFE树脂体系的线路板材料，在室温（25°C左右）环境中，其Dk值会因温度变化而发生陡变。对于大多数应用来说，TCDk能控制在0±25ppm/°C的范围内就认为是比较适合的。以RO3003线路板材料来举例，当温度从-50变化到150°C时，其10GHz频率下z轴方向的TCDk仅为-3ppm /°C。TCDk越小也就意味着Dk随温度的变化也越小，这对于毫米波频率应用，以及那些需要在较大温度范围内保持性能稳定的电路来说至关重要。
在毫米波频率下，线路板材料的其它材料参数，如：介质损耗（Df）、吸湿率、玻璃编织效应等任意一个参数都会影响材料的“设计Dk”值。与Dk一样，材料的Df也会受温度的影响，将其定义为：损耗因子热稳定系数（TCDf），顾名思义它也会随着温度的变化对电路设计产生影响。而吸湿率是指线路板材料吸收外界水份的总重量，它以百分比为单位来衡量。在较高的频率下该值越小越好，其典型值在0.1%至0.2%之间。罗杰斯RO3003层压板的吸湿率为0.04%。
除天线外，其他PCB叠层采用FR-4材料作为雷达控制和电源层。
4D毫米波雷达的PCB材料性能需要考虑以下几个方面
材料的电气特性，稳定的介电常数和损耗可以使收发天线获得准确的相位，从而提高天线增益和扫描角度或范围，提高雷达探测和定位精度。PCB的介电常数和损耗的稳定性不仅要确保不同批次材料的稳定性，也要保证同一板内的变化小，材料需要非常好的稳定性。
铜箔的表面粗糙度，越薄的材料上铜箔表面粗糙度对电路的影响越大。越粗糙的铜箔类型其自身粗糙度变化也就越大，会造成介电常数和损耗的较大变化，影响毫米波的相位特性。
材料的可靠性，材料的可靠性不仅指材料在PCB加工中叠合、钻孔、铜箔结合力等方面具有高可靠性，还包括材料的长期可靠性和环境可靠性。PCB材料的电气性能是否随着时间的推移保持稳定，是否能够在不同温湿度下保持稳定。这对于汽车安全件的重要性不言而喻。
一般情况下信号处理板有高速处理要求，因此PCB多用高速板材。由于4D毫米波成像雷达信号处理量有所提升，PCB的规格也会相应升级。但值得注意的是，由于AI算法的介入和数据融合程度提升，毫米波雷达上的信号处理功能将会简化， 从而使得信号处理板的设计和工艺复杂度降低。
雷达应用中的经典板材
长期以来，罗杰斯公司的高频层压板提供了PCB贴片天线所需的射频性能和高可靠性，为这些天线应用于汽车雷达提供了关键性的安全保障。其中，RO4000®系列材料（例如RO4835™层压板）广泛用于24 GHz的应用。对于77/79 GHz的毫米波雷达应用，RO3003™层压板由于拥有优异的射频性能和热机械性能，而处于行业领先地位。
与第一代RO3003层压板相比，新一代RO3003G2™层压板具有更低的插入损耗，更稳定的介电常数以及更优的PCB制造性能。罗杰斯RO4830™层压板采用了LoPro®铜箔，在射频性能和成本之间实现了平衡。RO4830热固性层压板是一款十分具有竞争力的射频层压板材料，它在降低PCB制造成本的同时，还具有类似RO3003层压板的低插入损耗，它的另一个优点是即使长期工作于室外环境中，也具有稳定的介电常数。
RO3003G2产品选用了最优的树脂和特殊填料，以及采用极低铜箔表面粗糙度的(VLP)的ED铜材料，其在10GHz和77GHz下的介电常数分别为3.00(夹紧式带状线法)和3.07(微带线差分相位法)。RO3003G2层压板的损耗也非常低。
在60GHz至77/79 GHz的工作频率下，这些信号的波长会变得非常小。在这些频率下需要使用各种不同类型的传输线电路，包括：微带线、带状线、共面波导（CPWG）等。这些优良的电路特性需要极其一致且可预测的线路板材料，例如：RO3003G2™和RO4830™层压板。罗杰斯RO4830热固性层压板非常适合对价格敏感的毫米波应用。罗杰斯RO3003G2层压板是一款具有更低插入损耗和更低介电常数变化的产品，能够在整块电路板以及各种复杂的使用环境中保持稳定的介电常数，特别适用于对微弱信号需要具有较高灵敏度的毫米波雷达电路。
Ref：https://www.eet-china.com/mp/a25223.html
3、外壳（天线罩）
如上图所示，雷达天线罩需要将雷达发出和接收的电磁波最大化透传，确保造成的衰减最小，对天线方向图的影响最小。其厚度设计准则如下
天线与雷达天线罩内表面之间的最佳距离有助于最大限度地降低雷达天线罩造成的反射影响。如果返回到天线的 波与透射波同相，那么这些影响将变得非常轻微。
另外还有雷达天线罩形状的影响如下
下图显示了矩形和球形雷达天线罩导致的角度估算误差对检测物体的影响。在矩形雷达天线罩中以更 高的掠射角行进的距离更大，因此后者相对于球形天线罩结构而言更容易产生角度估算误差。物体似乎相对于原 始位置发生了移动。随着物体与雷达之间距离的增加，这种角度估算误差会变得更加严重。
在实际设计需要依据选用的雷达天线罩材料对雷达天线罩进行仿真设计
高效雷达天线罩设计的目标是在进行信号传输和接收时减少其表面的反射，同时最大限度地减小损耗和波束失 真。用于覆盖传感器辐射侧的通用外壳的材料应具有均匀的厚度，并且还必须具有良好的表面光滑度。 建议使用具有较低 Dk 和 Df（介电常数和损耗角正切）的材料。雷达天线罩中使用的典型材料是聚碳酸酯、Teflon (PTFE) 和聚苯乙烯。用于增强雷达天线罩美观度的涂料（尤其是金属基涂料）可能会进一步降低天线的性能。因 此，在雷达天线罩顶部表面覆加涂料时要小心。应执行雷达天线罩和天线仿真以确定辐射方向图中是否出现性能 降低。 研究发现，薄壁设计适合在电磁能波长相对较大的低微波频率下使用。但是，此类型的壁对于许多微波应用而言 结构完整性不足。可提供足够强度和刚度的厚壁设计允许在雷达天线罩调节到的相对较窄的带宽内传输电磁能， 但是，电气性能在高于和低于调节壁厚的频率下会迅速下降。
4、吸波材料
改性料非常适用于ADAS雷达吸波器件，有望推动毫米波雷达的应用，大幅提高传感器的精度和传输范围。
改性料解决了毫米波雷达的一个关键挑战——不断增加的信噪比。为了尽可能减少干扰关键雷达信号传输的噪音，改性料具有高耗散系数（Df），以此实现了噪音的高效吸收。
优秀的改性料具有高吸收率（在77GHz时高达75%）和可控反射率（在77GHz时低至25%）两大特性，两者结合起来可显著降低噪声。在平面部件设计中，可以通过合适的设计形状进一步对性能进行优化。通过最大限度地提高噪声耗散，这种新改性料能够尽可能减少重影和侧波干扰，从而提高ADAS雷达的分辨率和精度。
另外在毫米波雷达的整车安装中，也需要其支撑架上增加雷达吸波材料，从而减少车内的雷达波多次反正造成的干扰影响。
5、导热凝胶
毫米波雷达内部集成了射频前端芯片、控制电路及雷达天线阵列等核心部件。这些部件在工作时会产生显著的热量，特别是射频前端芯片，需要有效的散热解决方案以维持其性能稳定性和寿命。
毫米波雷达采用了铝合金屏蔽壳，并在芯片位置涂覆了导热凝胶。这些导热材料不仅能够提供优异的热导性能，还通过将热量传导至顶盖的金属散热片和下盖的铝合金屏蔽罩，有效分散热量。同时，导热凝胶在将热量传递的同时还起到电气绝缘的作用。
下盖的PCB板上集成了主控芯片、信号收发芯片和电源管理芯片，这三个位置同样使用了导热凝胶，将热量传导至主板下方的铝合金屏蔽盖。同时，这种设计在主板上下各设置了一个金属屏蔽盖，进一步增强了散热效果和电磁屏蔽性能。
导热凝胶是一种柔软的膏状导热材料，与传统的散热硅脂相比，具有以下几大优势：
优异的热导性能：导热凝胶的导热系数通常在3~6W/m·K之间，高性能型号甚至可达到10W/m·K以上，能够快速有效地将芯片热量传递至散热结构。
高填充能力：导热凝胶具有良好的流动性和低硬度，能够充分填充毫米波雷达内部芯片与屏蔽壳之间的微小间隙，有效降低界面热阻。
装配简便：导热凝胶可通过点胶工艺直接涂覆在芯片或屏蔽壳上，无需像导热垫片那样进行裁切或匹配多种尺寸。这种特性简化了装配流程，提高了生产效率。
耐久性强：导热凝胶具有优异的耐高低温性能和抗老化能力，能够长期稳定工作于汽车环境的宽温范围内（-40°C~150°C），确保毫米波雷达的可靠性。
电气绝缘性能：导热凝胶不仅导热性能优异，同时还具备较高的电气绝缘能力，确保射频芯片等关键部件在高电压环境下的安全性。
导热凝胶在毫米波雷达中的具体应用场景
射频前端芯片散热 如拆解所述，射频芯片是毫米波雷达中主要的发热源。通过导热凝胶将热量传导至顶盖的金属散热片和下盖的铝合金屏蔽罩，不仅能够提高散热效率，还可以通过自动化点胶减少人工操作误差，同时起到绝缘保护作用。
主控板芯片的热管理 主控芯片、信号收发芯片和电源管理芯片在工作时同样会产生热量。导热凝胶能够将这些芯片的热量高效传导至主板下方的铝合金屏蔽盖，同时保持绝缘效果，确保系统的可靠性。
Ref：https://news.eeworld.com.cn/qrs/ic494656.html
6、固定胶
固定芯片的胶，也叫作底部填充胶，其主要用于各种触控芯片IC的焊接部位补强、加固、抗振动、防焊点氧化的胶水。胶水固化后具有一定的硬度，抗冲击抗振动、对FPC(PI)粘接力强、可通过双85耐老化测试，特别适用FPC线路元件固定粘接,BGA芯片焊点加固、CSP芯片焊点加固、QFN芯片焊点加固、聚酰亚胺PI材料的粘接。
7、防水透气膜
作用：防水透气，平衡内外压力
ePTFE防水膜能够有效阻挡水汽和灰尘侵入，同时允许设备内部气体自由交换，避免因压力差导致的性能下降。
8、电源设计与ESD保护
可以参考下文