什么是毫米波雷達？

毫米波是指波長在1-10mm之間的電磁波。波長短，頻帶寬。實現(xiàn)窄波束相對容易，雷達分辨率高，不易受干擾。毫米波雷達是測量被測物體的相對距離、當前速度和方位的高精度傳感器，早期用于軍事領域，隨著雷達技術的發(fā)展和進步，毫米波雷達傳感器開始應用于汽車電子和無人機 、智能交通等領域。
目前各國對車載毫米波雷達分配的頻段各有不同，但主要集中在24GHz和77GHz，少數(shù)國家（如日本）采用60GHz頻段。由于77G相對于24G的諸多優(yōu)勢，未來全球車載毫米波雷達頻段會趨同于77GHz頻段（76-81GHz）。

車載毫米波雷達原理

車載毫米波雷達通過天線向外發(fā)射毫米波，接收來自目標的反射信號，經(jīng)過后方的處理后快速準確地獲取車身周圍的物理環(huán)境信息（如汽車與其他物體之間相對距離、相對速度、角度、運動方向等），然后根據(jù)檢測到的物體信息進行目標追蹤和識別分類，再結合車身動態(tài)信息進行數(shù)據(jù)融合，最后通過中央處理器（ECU）進行智能處理。經(jīng)過合理決策后，通過聲、光、觸覺等多種方式進行通知或警告駕駛員，或及時對汽車做出主動干預，以保證駕駛過程的安全性和舒適性，降低事故發(fā)生的概率。

根據(jù)輻射電磁波的方式不同，毫米波雷達主要有脈沖制和連續(xù)波制兩種工作制。其中，連續(xù)波又可分為FSK（頻移鍵控）、PSK（相移鍵控）、CW（恒頻連續(xù)波）、FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）等方式。

由于能夠測量多目標、分辨率高、信號處理復雜度低、成本低、技術成熟，F(xiàn)WCW雷達已成為最常用的車載毫米波雷達。FMCW雷達系統(tǒng)主要包括收發(fā)天線、射頻前端、調(diào)制信號、信號處理模塊等。毫米波雷達通過對接收信號和發(fā)射信號的相關處理實現(xiàn)對目標的探測距離、方位、相對速度等。

毫米波雷達發(fā)展現(xiàn)狀

目前毫米波雷達主要有24GHz和77GHz兩種。 24GHz雷達測量距離短（5-30m），主要用于汽車后方； 77GHz雷達測量距離比較長（30-70m），主要用于汽車前部和側面。毫米波雷達主要包括雷達射頻前端、信號處理系統(tǒng)、后端算法三部分。在現(xiàn)有產(chǎn)品中，雷達后端算法的專利授權費約占成本的50%，射頻前端約占成本的40%，信號處理系統(tǒng)約占10%的成本。

1、射頻前端通過發(fā)射和接收毫米波獲得中頻信號，并從中提取距離、速度等信息。因此，射頻前端直接決定了雷達系統(tǒng)的性能。目前毫米波雷達的射頻前端主要是平面集成電路，有混合微波集成電路（HMIC）和單片微波集成電路（MMIC）兩種形式。其中，MMIC形式的RF前端成本低，良率高，適合量產(chǎn)。在生產(chǎn)工藝上，一般采用外延MESFET、HEMT、HBT等器件工藝。其中GaAs基的HEMT工藝最為成熟，噪聲性能優(yōu)異。

2、信號處理系統(tǒng)也是雷達的重要組成部分。通過嵌入不同的信號處理算法，提取從射頻前端采集的中頻信號，獲得特定類型的目標信息。信號處理系統(tǒng)一般以DSP為核心來實現(xiàn)復雜的數(shù)字信號處理算法滿足雷達實時性要求。

3. 后端算法在整個毫米波雷達成本中占比最高。對于毫米波雷達，國內(nèi)研究人員從頻域、時域、時頻分析等多個角度提出了大量算法，離線實驗的準確率也很高。然而國內(nèi)的雷達產(chǎn)品主要采用基于頻域的快速傅里葉變換及其改進算法進行分析。測量精度和適用范圍有一定的局限性，而國外算法受專利嚴格保護，價格昂貴。

1、毫米波雷達可實現(xiàn)自動駕駛多種功能。 ADAS使用的傳感器主要有攝像頭、毫米波雷達、激光、超聲波、紅外等，毫米波雷達傳輸距離遠，傳輸窗口內(nèi)大氣衰減和損耗小，穿透力強。能滿足車輛對全天候氣候的適應性要求。毫米波本身的特性決定了毫米波雷達傳感器器件尺寸小、重量輕等特性。彌補了攝像頭、激光、超聲波、紅外等傳感器在車載應用中所不具備的使用場景。

在汽車上安裝毫米波雷達，可以測量從雷達到被測物體之間的距離、角度和相對速度等。毫米波雷達可用于實現(xiàn)自適應巡航控制（AdaptiveCruiseControl）、前向防碰撞警告（ForwardCollisionWarning）、盲點檢測（BlindSpotDetection）、輔助泊車（Parkingaid）、輔助變道（Lanechangeassistant）、自動巡航控制（ACC）和其他高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 功能。更常見的汽車毫米波雷達工作在 24GHz 和 77GH 左右的頻率。 24GHz雷達系統(tǒng)主要實現(xiàn)短距離探測（SRR），而77GHz系統(tǒng)主要實現(xiàn)遠程探測（LRR）。

2、毫米波雷達市場空間廣闊。由于國家汽車安全標準的不斷提高，致使主動安全技術高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）近年來呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢。汽車毫米波雷達因其可全天候工作，已成為汽車電子廠商公認的主流選擇，擁有巨大的市場需求。 2014年全球汽車毫米波雷達市場出貨量為1900萬個。據(jù)市場研究機構預測，到2020年全球汽車毫米波雷達市場規(guī)模將達到近7000萬個，2015-2020年年均復合增速約為24 %。

由于毫米波收發(fā)信號的頻率為24GHz和77GHz，雷達PCB高頻電路包括時鐘、信號調(diào)制、功放、濾波器、天線等部分，對PCB板和制造工藝有較高的要求。因此，汽車雷達線路板將帶來更高的價值。 高頻PCB通常需要填充 PTFE 的陶瓷和玻璃材料才能滿足高于 77GHz 的設計要求。