¿Qué son los Radares de Ondas Milimétricas?
El radar de ondas milimétricas es un radar que utiliza ondas de radio milimétricas (longitud de onda: 1 mm a 10 mm/frecuencia: 30 GHz a 300 GHz) para detectar la distancia, la información de localización y la velocidad relativa de un objeto.
Entre los sensores que suelen detectar distancias están el LiDAR, los ultrasonidos y las cámaras estereoscópicas, así como los radares de ondas milimétricas.
Los radares de ondas milimétricas tienen la ventaja de poder detectar distancias de 150 m o más. No se ve afectado por la luz solar, la lluvia o la niebla. Entre sus desventajas se encuentra la dificultad para detectar objetos con baja reflectividad de ondas de radio, como el cartón y la espuma de poliestireno.
Usos de los Radares de Ondas Milimétricas
Los radares de ondas milimétricas se utilizan en automóviles, maquinaria industrial y drones. En los automóviles se utiliza sobre todo como dispositivo de seguridad.
ADAS (Advanced Driver-Assistance Systems) es un dispositivo de seguridad muy utilizado actualmente en automóviles, y la banda de 76 GHz del radar de ondas milimétricas se utiliza para detectar la carretera por delante para funciones ADAS como el control de crucero adaptativo y el frenado anticolisión. El radar se utiliza para detectar la carretera por delante. Para obtener una mayor resolución y precisión, el sistema se trasladará en el futuro a la banda de 79 GHz.
Los radares de ondas milimétricas se utilizarán aún más a medida que se desarrollen los vehículos automatizados.
Principio de los Radares de Ondas Milimétricas
Los componentes de los radares de ondas milimétricas son principalmente un sintetizador que procesa las ondas de radio transmitidas, una antena Tx que transmite las ondas de radio, una antena Rx que recibe las ondas de radio reflejadas y una CPU que procesa las señales recibidas.
El principio de los radares de ondas milimétricas es que las ondas de radio procesadas por el sintetizador son transmitidas desde el radar por la antena Tx, las ondas de radio reflejadas desde el objeto son recibidas por la antena Rx y procesadas por la CPU para medir la distancia y otros parámetros.
Los principales métodos para medir la distancia y la velocidad son el método de impulsos y el método FMCW. El ángulo se mide principalmente por el método de barrido electrónico.
1. Método de Impulsos
Este método transmite pulsos de ondas de radio de banda de ondas milimétricas altamente lineales y calcula la distancia basándose en el tiempo que tardan las ondas de radio reflejadas en volver del objeto.
2. Método FMCW
Este método transmite ondas de radio de frecuencia variable en el tiempo y calcula la distancia a partir de la frecuencia de batido (diferencia de frecuencia) generada por la interferencia entre la señal transmitida y la señal reflejada por el objeto.
3. Método de Barrido Electrónico
Utiliza múltiples antenas Rx y detecta la diferencia de fase entre cada antena. El ángulo del objeto medido puede calcularse a partir de la diferencia de fase.
Otros Datos sobre los Radares de Ondas Milimétricas
1. Precisión de los Radares de Ondas Milimétricas
Los radares de ondas milimétricas difunden longitudes de onda cortas en el área circundante y pueden detectar obstáculos y objetos cercanos con gran precisión. Tiene una alta resolución de objeto y puede detectar la forma de un objeto y cómo se ha movido (o cambiado) con una precisión de 0,1 mm.
La distancia a la que pueden detectarse los objetos también es superior a la de los láseres infrarrojos y ultrasónicos. Mientras que los láseres infrarrojos y ultrasónicos pueden detectar objetos a una distancia de unos 20 m y los ultrasónicos a 1 m, los radares de ondas milimétricas pueden detectar objetos a una distancia de 150 m.
Los radares de ondas milimétricas pueden mantener una alta precisión incluso en entornos adversos. Mientras que los láseres infrarrojos y ultrasónicos presentan variaciones de precisión debidas a cambios en la temperatura ambiente, el radarde ondas milimétricas es un radiosensor, lo que significa que es altamente lineal y puede detectar objetos de forma estable, independientemente del entorno.
2. Interferencias de Radio Causadas por los Radares de Ondas Milimétricas
Si la conducción automatizada se generaliza en el futuro, los radares de ondas milimétricas se utilizarán con mayor frecuencia en entornos de alta densidad, y existe la preocupación de que se produzcan interferencias de radio entre los radares.
Las radiointerferencias podrían interferir en la detección de objetivos por parte de los radares de ondas milimétricas y dar lugar a falsos positivos, lo que podría provocar graves accidentes de tráfico. Para que los radares de ondas milimétricas alcancen una alta resolución de alcance, un solo vehículo debe utilizar toda la gama de frecuencias de 3-4 GHz asignada al radar. Es esencial desarrollar una tecnología que lo evite.
3. Puntos Débiles de los Radares de Ondas Milimétricas
Ya se ha mencionado que los radares de ondas milimétricas son capaces de localizar objetos de manera precisa y estable incluso en condiciones adversas. Sin embargo, existen algunos objetos que presentan dificultades en su detección.
Por otro lado, hay objetos que no son fácilmente detectables debido a su tamaño relativamente pequeño o a su baja reflectividad a las ondas de radio, como el cartón. Además, en cuanto a la distancia al objeto, los radares de ondas milimétricas son eficientes en la detección a larga distancia, pero pueden enfrentar dificultades al detectar objetos a corta distancia.
Es importante tener en cuenta que los radares de ondas milimétricas se encuentran en constante desarrollo y, con los avances tecnológicos futuros, es posible que se logren superar estas limitaciones mencionadas.
4. Futuras Tendencias Tecnológicas de los Radares de Ondas Milimétricas
Aunque el LiDAR (Light Detection and Ranging), con su superior resolución de reconocimiento, ha sido el principal sensor necesario para la conducción automatizada, las innovaciones en la tecnología del radar están permitiendo extraer de él una resolución de reconocimiento cercana a la del LiDAR. Las palabras clave que impulsan esta tecnología son los avances en la tecnología de microfabricación de semiconductores, el aumento del ancho de banda de frecuencias y la tecnología de antenas, como la formación de haces.
Avances en la Tecnología de Microfabricación de Semiconductores
Los avances en la tecnología de microfabricación CMOS no sólo permiten utilizar circuitos integrados de procesamiento de señales de ondas milimétricas más pequeños y baratos. La tecnología digital de formación de haces, que utiliza la última tecnología analógica de circuitos de alta frecuencia en la banda de ondas milimétricas y la tecnología digital para lograr una formación de haces muy eficaz, está siendo desarrollada activamente por diversas empresas e institutos de investigación.
Ampliación del Ancho de Banda de Frecuencias
El factor más importante es el reciente aumento del ancho de banda de 5 GHz de 76 GHz a 81 GHz. Un aumento del ancho de banda de frecuencias puede contribuir directamente a aumentar el alcance del radar. La tecnología de radares de ondas milimétricas es cada vez más importante, ya que se dice que en un futuro próximo habrá disponible para radar un ancho de banda continuo de 12,5 GHz entre 136 GHz y 148,5 GHz en la banda D.
Avances en la Tecnología de Antenas
Son importantes los avances en la tecnología de antenas, en particular la tecnología de antenas de matriz y la tecnología de módulos integrados de antenas de matriz ultracompactas y de bajas pérdidas. Esto permitirá aumentar la potencia y la eficacia de los radares de ondas milimétricas.