毫米波雷达核心技术：24GHz和77GHz主流产品较成熟

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-10-13 09:49:25】【打印】【关闭】

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毫米波雷达指工作在毫米波波段的雷达，毫米波是在30～300GHz频域(波长为1～10mm)的电磁波，属无线电波的短波段。毫米波雷达通过发射与接收微波来感应物体，利用发送与接收信号的频率差，通过多普勒原理计算出物体运动的存在、速度、方向、距离、所处角度，来达到行车预警的功能。

红外线与毫米波的波谱图位置

毫米波雷达工作原理

利用毫米波雷达实现ACC功能

毫米波雷达的适用场景广、全天候等优质性能使其成为汽车主动安全领域的标配传感器。同超声波雷达相比，毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、摄像头等光学传感器相比，毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候全天时的特点，能适用于雨雪天气等使用场景。另外，毫米波雷达的抗干扰能力、稳定性也优于其他车载传感器，已成为业界公认的主流选择。其局限性在于无法进行物体颜色识别；视场角较小，一般需要多个雷达组合使用；行人的反射波较弱，难以识别。毫米波雷达可实现向前碰撞预警(FCW)、自适应巡航(ACC)、自动紧急刹车(AEB)、车道保持系统(LKS)、盲点监测(BSD)等主动安全功能。

毫米波雷达核心部件MMIC和PCB板长期受制于国外厂商。汽车毫米波雷达系统主要包括天线、收发模块、信号处理模，而前端单片微波集成电路(MMIC)和天线PCB板是毫米波雷达的硬件核心。
MMIC技术主要由在国外半导体公司英飞凌、ST、恩智浦(飞思卡尔)等极少数芯片厂商手中，77GHz的射频芯片目前还难大规模取得，国内外水平相差依然较大。天线PCB板方面，Schweizer市占率有30%。沪电股份2014年开始与Schweizer合作切入车载PCB领域，并增持Schweizer4.5%股份。目前，国内24G/77GHz的MMIC已取得一些突破，厦门意行24GHz的MMIC量产并试用中，但77GHz的MMIC仍在研制中。

24GHz和77GHz毫米波雷达没有本质区别，国内外主流方案24GHz用于短中距离雷达(MRR，15-30米)，77GHz用于长距离雷达(LRR，100-200米)。目前主流使用的车载毫米波雷达按照其频率不同，主要可分为两种：24GHz和77GHz。(1)从应用范围来看：全球超过150多个国家开放24GHz频段，77GHz也有近百个国家开放频段，我国工信部也已将24GHz、77GHz频段无线电频谱资源划分给汽车电子测距雷达。(2)77GHz优点在于：频率越高，波长下降，天线尺寸下降，体积越小，安装多级天线时，性能更好；而且带宽越高，分辨率越高。(3)77GHz缺点在于：频率越高，传输损耗也大，探测距离比24GHz小；而且77GHz长距雷达制作工艺要求高、芯片价格更昂贵，目前，77GHz一颗约100-130美元，24GHz一颗大约80美元。总之，24GHz和77GHz毫米波雷达能实现的功能基本一致，但出于体积和分辨精度优势，未来77GHz仍是主流发展方向。但在国内由于技术处起步阶段，24GHz仍是这几年研发重点。

长距雷达与中短距雷达的安装示意图

长距雷达与中距雷达的适用性

标配：1-2个77GHz长距雷达(LRR)+4个24GHz中距雷达(MRR)。MRR和LRR均可实现自适应巡航和自动紧急刹车功能，MRR由于探测距离相对较短，但优势在于探测角度较大，可以对前方变道车辆提早预测，而且成本相对较低。目前这类产品已经逐步开始在紧凑型以及中型车上普及，比如高尔夫7上的ACC自适应巡航就是由MRR实现。LRR的优势在于它的可探测距离比较远，适用速度能达到250km/h，但在绝大部分有限速的国家，使用成本相对更低的中距雷达来实现ACC自适应巡航功能更划算。一般情况，77GHz用于LRR，24GHz用于MRR，德国中高端车型很多都使用“1-2个77GHz+4个24GHz”的配置。

MRR和LRR毫米波雷达在汽车上的应用