毫米波雷達(dá)高穿透、全天候特性為汽車保駕護(hù)航

　　毫米波波束窄而具備高精細(xì)細(xì)節(jié)分辨的能力；相比激光其傳播特征受氣候影響小，具有全天候特性；相比微波更容易小型化。在超高速短距離通信、長(zhǎng)距離星際通信、 空間目標(biāo)識(shí)別、精密跟蹤、空間成像、彈道測(cè)量、導(dǎo)彈制導(dǎo)、汽車、船舶、飛機(jī)等動(dòng)力系統(tǒng)防撞，無(wú)人機(jī)、電子對(duì)抗、天文望遠(yuǎn)鏡、反恐安檢、毫米波醫(yī)學(xué)治療等領(lǐng) 域，具備非凡的應(yīng)用價(jià)值。在汽車上應(yīng)用毫米波雷達(dá)測(cè)距，具有探測(cè)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/毫米波雷達(dá)">毫米波雷達(dá)不易受對(duì)象表面形狀和顏色的影響，也不受大氣流的影響；還 具有環(huán)境適應(yīng)性能好的特點(diǎn)，因?yàn)橛?、雪、霧等對(duì)毫米波雷達(dá)的干擾小。

　　汽車毫米波雷達(dá)工作頻段為21.65-26.65GHz和76~81GHz。比較常見(jiàn)的汽車毫米波雷達(dá)工作頻率在24GHz、77GH、79GHz這三個(gè)頻率附近。

　　直接測(cè)得距離速度，是ACC、AEB等功能的優(yōu)選

　　采用雷達(dá)向周圍發(fā)射無(wú)線電，通過(guò)測(cè)定和分析反射波以計(jì)算障礙物的距離、方向和大小。雷達(dá)能直接測(cè)量距離和速度信息的特點(diǎn)使應(yīng)用于自適應(yīng)巡航、碰撞自動(dòng)剎車上有著天然的優(yōu)勢(shì)，也是目前自適應(yīng)巡航最主流的解決方案。

　　高穿透、全天候特性是其他傳感器的有力保障

　　在攝像頭的應(yīng)用越來(lái)越豐富，尤其是TTC算法出現(xiàn)后，單攝像頭的解決方案也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)緊急剎車（AEB）功能，單高速行駛中的使用仍然存有疑問(wèn)。雖然行業(yè)中有不同的認(rèn)知，但主流的聲音仍然認(rèn)為毫米波雷達(dá)在高穿透、全天候的特性給予自動(dòng)駕駛更有力的保障。而通過(guò)毫米波雷達(dá)配合其他傳感器的融合解決方案更具備更高的識(shí)別精度和效率。

　　主流頻段24Ghz和77Ghz，77GHz長(zhǎng)距特性更具備優(yōu)勢(shì)

　　目前，汽車毫米波雷達(dá)的主要頻段為24Ghz和77Ghz，日本還采用60Ghz以及臺(tái)灣使用的79Ghz.使用這些頻段的主要原因是這些頻段被其他頻段應(yīng)用占用少，這些頻段在大氣中的衰減要弱適合長(zhǎng)距離傳輸。77GHz目前更多的被認(rèn)為是未來(lái)的主流方向，其主要的優(yōu)點(diǎn)：1）探測(cè)距離更遠(yuǎn)：帶寬更大，同時(shí)天線較小可以能力更集中從而探測(cè)更遠(yuǎn)的距離；2）獨(dú)有頻段：在歐洲24GHz很早之前就已經(jīng)被分配給射電天文和電信工業(yè)應(yīng)用。為了減少對(duì)它們的干擾，歐盟限制了24GHz車用毫米波雷達(dá)發(fā)射功率，僅用于短距離雷達(dá)，而77Ghz相對(duì)獨(dú)有。

　　二、AEB裝配提高將帶來(lái)剛性需求

　　目前毫米波雷達(dá)的價(jià)格主要在125-150美金，國(guó)內(nèi)價(jià)格1000人民幣以上，毫米波雷達(dá)隨著需求的增加的規(guī)模效益將帶來(lái)成本的下降。通過(guò)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，到2018年毫米波雷達(dá)的成本有望下降一半，將極大推動(dòng)毫米波雷達(dá)的普及。而各國(guó)對(duì)主動(dòng)安全AEB的強(qiáng)調(diào)，將在未來(lái)提高滲透，將帶來(lái)對(duì)主要傳感器毫米波雷達(dá)的剛性需求。

　　根據(jù)PlunkedtResearch的調(diào)查與預(yù)測(cè)，2014年全球的毫米波雷達(dá)市場(chǎng)出貨量在1900萬(wàn)顆，預(yù)計(jì)到2020年全球毫米波雷達(dá)將毫米波雷達(dá)將近7200萬(wàn)顆，未來(lái)五年的復(fù)合增速約為24%。

　　全球車載雷達(dá)預(yù)測(cè)（包括長(zhǎng)距和中短距）

　　根據(jù)我們的產(chǎn)業(yè)調(diào)研，國(guó)內(nèi)2014年車載毫米波雷達(dá)銷量約為120萬(wàn)顆，2015年約為180萬(wàn)顆。主要應(yīng)用為盲點(diǎn)檢測(cè)和后方車輛提醒的中短距雷達(dá)（24Ghz），每車需要兩顆。毫米波雷達(dá)主要應(yīng)用為無(wú)。假設(shè)：1）2015-2020年我國(guó)的乘用車復(fù)合增速為4%，到2020年乘用車全年銷量約為2490萬(wàn)輛。2）2020年，后方探測(cè)/BSD的滲透率為15%（需要2顆中短距雷岱）；ACC/AEB功能滲透率到10%（需要1顆長(zhǎng)距雷達(dá)，2顆中短距雷達(dá)放置前方）；基于以上假設(shè)，我們推算2020年的毫米波雷達(dá)需求量近770萬(wàn)個(gè)，未來(lái)五年復(fù)合增速為34%。

　　三、毫米波雷達(dá)尚處壟斷，國(guó)內(nèi)突破在即

　　基于毫米波雷達(dá)的ADAS技術(shù)主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫等傳統(tǒng)零部件巨頭所壟斷，過(guò)去雷達(dá)是ADAS系統(tǒng)的主要傳感器，ADAS的市場(chǎng)占有率能部分說(shuō)明整體雷達(dá)的占有率。77GHZ雷達(dá)的開(kāi)發(fā)難度更高，目前只有博世、大陸（子公司ADC）、德?tīng)柛?、電裝、TRW（AutoCruise）、FujitsuTen、Hitachi等公司掌握。

　　雷達(dá)探測(cè)距離示意圖

　　毫米波雷達(dá)壁壘較高，后端的控制系統(tǒng)策略是零部件巨頭的技術(shù)核心

　　零部件巨頭對(duì)毫米波雷達(dá)的掌控除了硬件工藝本身，對(duì)于后端得到毫米波雷達(dá)信號(hào)的處理及決策是其核心競(jìng)爭(zhēng)力。整車廠拿到毫米波雷達(dá)，沒(méi)有零部件公司的技術(shù)支持經(jīng)常手術(shù)無(wú)策。毫米波雷達(dá)對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)研發(fā)難度極高，體現(xiàn)在以下幾點(diǎn).1）高頻毫米波雷達(dá)芯片對(duì)于我國(guó)長(zhǎng)期處于禁運(yùn)管制狀態(tài)，國(guó)內(nèi)難有機(jī)會(huì)接觸和開(kāi)發(fā)；2）毫米波雷達(dá)算法要保證精確過(guò)濾數(shù)據(jù)信息得到正確的探測(cè)目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定及高效;3）毫米波雷達(dá)涉及主動(dòng)控制類高等級(jí)汽車安全，工藝等級(jí)要求極高；4）毫米波雷達(dá)通常和AEB、ACC系統(tǒng)一起供應(yīng)，需要對(duì)底盤技術(shù)有很深理解。

　　MMIC芯片和天線PCB板是毫米波雷達(dá)的硬件核心

　　以FMCW汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)為例，主要包括天線、收發(fā)模塊、信號(hào)處理模。

　　1）前端單片微波集成電路（MMIC）：它包括多種功能電路，如低噪聲放大器（LNA）、功率放大器、混頻器、甚至收發(fā)系統(tǒng)等功能。具有電路損耗小、噪聲低、頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。毫米波雷達(dá)的關(guān)鍵部件前端單片微波集成電路（MMIC）技術(shù)由在國(guó)外半導(dǎo)體公司掌控，而高頻的MMIC只掌握在英飛凌、飛思卡爾等極少數(shù)國(guó)外芯片廠商手中。國(guó)內(nèi)的MMIC仍處于起步狀態(tài)，廈門意行和南京米勒為正在研發(fā)雷達(dá)MMIC，相關(guān)性能仍有待驗(yàn)證。

　　2）雷達(dá)天線高頻PCB板：毫米波雷達(dá)天線的主流方案是微帶陣列，簡(jiǎn)單說(shuō)將高頻PCB板集成在普通的PCB基板上實(shí)現(xiàn)天線的功能，需要在較小的集成空間中保持天線足夠的信號(hào)強(qiáng)度。77Ghz雷達(dá)更高規(guī)格的高頻PCB板，77GHz雷達(dá)的大范圍運(yùn)用將帶來(lái)相應(yīng)高頻PCB板的巨大需求。目前全球僅羅杰斯、Schweizer等少數(shù)公司擁有相關(guān)技術(shù)。國(guó)內(nèi)PCB板優(yōu)秀公司滬電股份已經(jīng)與Schweizer展開(kāi)了深度合作。

　　國(guó)內(nèi)24Ghz產(chǎn)品即將問(wèn)世，高頻雷達(dá)仍需突破

　　國(guó)內(nèi)以華域汽車為代表的一部分企業(yè)在24Ghz雷達(dá)研發(fā)已有較多積累，產(chǎn)品即將問(wèn)世，但77Ghz雷達(dá)突破仍然較難。77Ghz國(guó)內(nèi)之前一直積累不深，最大的原因是77Ghz雷達(dá)的MMIC芯片一直是封鎖階段。自2015年開(kāi)始，77GhzMMIC芯片逐漸對(duì)國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)和民用放開(kāi)，部分高校已經(jīng)獲得相關(guān)芯片。東南大學(xué)是國(guó)家唯一的毫米波雷達(dá)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，具備先進(jìn)的高頻雷達(dá)測(cè)試設(shè)備，在國(guó)內(nèi)毫米波雷達(dá)研發(fā)中走在前列。