La miniaturización del radar es una de las tendencias clave que IDTechEx ha identificado en "Automotive Radar 2022-2042". Hay varios factores que contribuyen a ello, como el paso de 24 GHz a 77 GHz, que reduce el tamaño de la antena. O la transición de los transceptores basados en SiGe-BiCMOS a los de Si-CMOS, que reduce el número de componentes computacionales discretos y encoge la placa de circuito. IDTechEx se pregunta cómo de pequeño puede ser el tamaño.

Radares multicapa
Un radar tradicional tiene varias capas de componentes apiladas unas sobre otras, cada una con tareas distintas. El radomo es la cara protectora exterior, que debe permitir que las ondas de radio pasen sin problemas. El conjunto de antenas realiza la conversión entre una señal eléctrica y las ondas de radio emitidas, así como la lectura de los ecos de radio y su conversión de nuevo en una señal eléctrica. El apantallamiento separa el conjunto de antenas y la placa de circuito del radar, donde la placa de circuito del radar contiene componentes clave como el transceptor y los procesadores.

Los radares de este tipo siguen existiendo, pero tienden a aprovechar la mayor disponibilidad de espacio para incorporar todas las prestaciones posibles. Por ejemplo, los nuevos radares de alto rendimiento de Continental, Arbe y otros, siguen teniendo un tamaño bastante grande. Estos radares se suelen utilizar en la parte delantera del vehículo, donde se necesita una alta resolución y un gran alcance. Pero en el resto del vehículo, los alcances pueden ser más cortos, y el posicionamiento preciso de los objetos detectados es menos importante que el campo de visión y la medición de la proximidad. Estos cambios en los requisitos permiten reducir el tamaño del radar y abren más posibilidades para reducir aún más el tamaño del paquete.

Integración en la placa
La tendencia actual de los proveedores de radares, como Bosch, Continental, Infineon y NXP, es integrar la placa de circuitos del radar y la antena. La combinación de ambas reduce el tamaño del envolvente al eliminar la necesidad de una capa de apantallamiento y hacer innecesaria una placa de antena separada. Una parte de los avances se debe a que se ha pasado de 24 GHz a 77 GHz, lo que se traduce en ondas de radio de menor longitud de onda y un conjunto de antenas más pequeño. El segundo factor es la evolución hacia chips altamente integrados. En lugar de tener múltiples chips discretos en la placa de circuito del radar, la tecnología Si-CMOS permite que el transceptor realice casi todas las tareas necesarias para el radar, como el procesamiento de señales y la identificación de objetos. Esto libera espacio en la placa del radar y deja sitio para la antena. Sin embargo, no todos los proveedores están dando el salto directamente a Si-CMOS, algo que IDTechEx explica en "Automotive Radar 2022-2042".

Antena en el paquete
Algunos innovadores y proveedores, como Texas Instruments, van un paso más allá y colocan la antena en la parte superior del propio chip transceptor. Esto significa que todo el radar puede reducirse a unas pocas decenas de milímetros en cada dirección. Esta es la vanguardia de la tecnología de radar y es difícil ver cómo un radar puede ser más pequeño.

Antena en el vehículo
El compromiso que deben asumir los diseñadores al reducir el tamaño del radar es el empeoramiento del rendimiento. Un conjunto de antenas más pequeño puede tener poco alcance y poca resolución. Entonces, ¿hay alguna manera de obtener todas las ventajas de un gran conjunto de antenas, sin dejar de tener altos niveles de integración?

Una posible solución es empezar a incrustar la antena en la superficie exterior del vehículo. Esto ya se ha propuesto en la investigación; por ejemplo, el Instituto Fraunhofer está trabajando en RadarGlass, que transforma los faros en radares. IDTechEx cree que esto también podría aplicarse a los paneles de la carrocería, incrustando la antena en el plástico para crear conjuntos enormes, versátiles y potentes. Además, al deslocalizar la antena, se podrían coordinar múltiples matrices a través de un único controlador. Con los grandes conjuntos de antenas trabajando al unísono, se podrían desbloquear nuevas ganancias de rendimiento.

Para integrar las antenas de radar en los paneles de la carrocería, o en su superficie, podrían utilizarse diversos procesos de fabricación aditiva de productos electrónicos. Uno de los métodos más desarrollados es la estructuración directa por láser (LDS), que utiliza un láser para activar selectivamente un aditivo dentro de un componente de plástico moldeado por inyección, seguido de un chapado químico. Este método ya se utiliza para fabricar antenas en una amplia variedad de dispositivos de electrónica de consumo. Entre los métodos que se encuentran en una fase anterior de desarrollo están la electrónica en molde (IME), en la que las trazas conductoras se depositan antes del termoformado y posterior moldeo por inyección, la aplicación de películas funcionalizadas con el patrón metálico ya impreso en ellas y la simple impresión de patrones conductores en una superficie 3D. El informe de IDTechEx "3D Electronics 2020-2030: Technologies, Forecasts, Players" ofrece una visión detallada de cómo se puede integrar la electrónica dentro o sobre la superficie de las estructuras 3D.

Sin embargo, habría que preguntarse cómo encaja esta integración en la cadena de valor existente, ya que fabricar un radar de esta manera es mucho menos sencillo que el hecho de que un proveedor entregue una caja para que el OEM la monte. Por ejemplo, ¿quién fabrica los paneles de la carrocería? Es poco probable que BMW y Mercedes quieran que sus puertas sean diseñadas por Bosch, pero al mismo tiempo cómo podría un proveedor como Bosch diseñar una antena de radar para cada una de las variantes de puerta que ofrecen BMW y Mercedes. Este concepto podría ser interesante para alguien como Tesla, que tiene un proceso de fabricación muy vertical, pero Tesla parece estar alejándose del radar. Es probable que este tipo de tecnología se quede en la mesa de dibujo durante un tiempo más.