- 毫米波雷達
-
一、什么是毫米波雷達
毫米波雷達是指利用波長1-10nm,頻率30GHZ-300GHZ的毫米波，通過測量回波的時間差算出距離。毫米波雷達始用于軍事領域，隨著技術水平的提升，開始逐漸應用于汽車領域。
毫米波雷達優劣勢目前各個國家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，少數國家（如日本）采用60GHz頻段。由于77G相對于24G的諸多優勢，未來全球車載毫米波雷達的頻段會趨同于77GHz頻段（76-81GHz）。
毫米波雷達24GHz和77GHz比較
77 GHz在性能和體積上都更具優勢。目前車載雷達的頻率主要分為24GHZ頻段和77GHZ頻段。與24GHz毫米波雷達相比，77GHz的距離分辨率更高，體積更是小了三分之一。2018年，中國新車評價規程（C-NCAP）將自動緊急制動系統（AEBS）納入評分體系，從而將帶動77GHz毫米波雷達在未來的市場需求。而從長遠來看，77GHz毫米波雷達的體積更小、探距更長，使得其較24GHz毫米波雷達將具備更大的市場空間。
24GHz與77GHz毫米波雷達兼備于ADAS的長短距檢測。毫米波雷達因其硬件體積小，且不受惡劣天氣影響，被廣泛應用在ADAS系統之中。24GHz目前大量應用于汽車的盲點監測、變道輔助。雷達安裝在車輛的后保險杠內，用于監測車輛后方兩側的車道是否有車、可否進行變道。77GHz雷達在探測精度與距離上優于24GHz雷達，主要用來裝配在車輛的前保險杠上，探測與前車的距離以及前車的速度，實現的主要是緊急制動、自動跟車等主動安全領域的功能。完全實現ADAS各項功能一般需要“1長+4中短”5個毫米波雷達，奧迪A8搭載5個毫米波雷達（1LRR+4MRR），奔馳S級搭載6個毫米波雷達（1LRR+6SRR）。目前77GHz的毫米波雷達系統單價在1000元左右，24GHz毫米波雷達單價在500元左右。
奔馳S級搭載6個毫米波雷達二、車載毫米波雷達的原理
車載毫米波雷達通過天線向外發射毫米波，接收目標反射信號，經后方處理后快速準確地獲取汽車車身周圍的物理環境信息（如汽車與其他物體之間的相對距離、相對速度、角度、運動方向等），然后根據所探知的物體信息進行目標追蹤和識別分類，進而結合車身動態信息進行數據融合，最終通過中央處理單元（ECU）進行智能處理。經合理決策后，以聲、光及觸覺等多種方式告知或警告駕駛員，或及時對汽車做出主動干預，從而保證駕駛過程的安全性和舒適性，減少事故發生幾率。
毫米波雷達工作路徑簡圖
根據輻射電磁波方式不同，毫米波雷達主要有脈沖體制以及連續波體制兩種工作體制。其中連續波又可以分為FSK（頻移鍵控）、PSK（相移鍵控）、CW（恒頻連續波）、FMCW（調頻連續波）等方式。
根據輻射電磁波方式不同，毫米波雷達主要有脈沖體制以及連續波體制兩種工作體制。其中連續波又可以分為FSK(頻移鍵控)、PSK（相移鍵控）、CW(恒頻連續波)、FMCW(調頻連續波)等方式。
由于可測量多個目標、分辨率較高、信號處理復雜度低、成本低廉、技術成熟，FWCW雷達成為最常用的車載毫米波雷達，德爾福、電裝、博世等Tier 1供應商均采用FMCW調制方式。
FMCW雷達系統主要包括收發天線、射頻前端、調制信號、信號處理模塊等。毫米波雷達通過接收信號和發射信號的相關處理實現對目標的探測距離、方位、相對速度。
三、車載毫米波雷達的核心零部件及成品
MMIC芯片和天線PCB板是毫米波雷達的硬件核心，以FMCW汽車雷達系統為例，主要包括天線、收發模塊、信號處理模塊。
1、MMIC(單片微波集成電路)
MMIC具有電路損耗低、噪聲低、頻帶寬、動態范圍大、功率大、抗電磁輻射能力強等特點。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、檢波器、調制器、壓控振蕩器(VCO)、移相器等。
毫米波雷達的核心芯片來自國外廠商，幾乎被他們壟斷。從毫米波雷達芯片國內外企業的市場占有率來看，目前國際市場主要被恩智浦（NXP）、英飛凌、德州儀器（TI）等芯片設計公司占據。
代表廠商：得捷電子、富士通、飛思卡爾、英飛凌、安森美、恩智浦、意法半導體、瑞薩電子
國內的毫米波雷達芯片業目前還未形成規模。毫米波芯片是涉及學科范圍非常廣的高難度工程，國內企業在以下兩個方面還與國外大公司有一定的差距：
芯片核心技術積累少，創新應用基本由國外巨頭引領；
差異化產品創新、品牌信譽度還有待進一步提升。
隨著我國集成電路產業化進程的加快，國內芯片設計企業已經開始布局毫米波雷達領域。
清華大學、清能華波等單位在毫米波雷達芯片領域有著深厚的積累，東南大學毫米波國家重點實驗室已完成8mm波段混頻器、倍頻器、開關、放大器等單功能芯片的研制，目前正在開展單片接收/發射前端的設計與研制；國內24GHz/77GHz MMIC關鍵技術也在不斷獲得突破，其中由意行半導體自主研發的24GHz SiGe雷達射頻前端MMIC套片，率先實現了國內該領域零的突破，現已實現量產和供貨。前年，加特蘭微電子發布了其國內首款77GHz CMOS車載毫米波雷達收發芯片。南京米勒也正在研發雷達MMIC。
長期以來，在國家項目、企業合作和社會資本的通力支持下，部分企業已經完成了毫米波雷達全集成核心芯片的研發，并逐步進入產業化進程，毫米波雷達核心芯片將會在未來3到5年之內逐步實現部分自主可控。
2、雷達天線高頻PCB板
天線是汽車毫米波雷達有效工作的關鍵設計之一， 同時也是毫米波車用雷達能否贏得市場的關鍵。毫米波雷達天線的主流方案是微帶陣列，簡單說將高頻PCB板集成在普通的PCB基板上實現天線的功能，需要在較小的集成空間中保持天線足夠的信號強度。77Ghz雷達更高規格的高頻PCB板，77GHz雷達的大范圍運用將帶來相應高頻PCB板的巨大需求。例如博世的LRR3,相比于第2代LRR需要用幾個砷化鎵芯片生成、放大并檢測77GHz微波，Bosch第3代LRR極大簡化了雷達天線PCB板，僅使用1或2個英飛凌硅鍺芯片。
由于ADAS的功能，往往是通過傳感器+處理器的方式捆綁銷售，使得系統供應商在里面擔當了產業鏈中核心角色，基于毫米波雷達的ADAS技術主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫等傳統零部件系統供應商巨頭所壟斷。國內高頻PCB板廠商暫無技術儲備，只能根據圖紙代加工，元器件仍需國外進口。滬電股份是大陸和博世的板材供應商，目前已就24GHz和77GHz高頻雷達用PCB產品與國際頂尖廠商Schweizer開展合作。
目前雷達天線高頻PCB板由滬電股份、Rogers(羅杰斯)、Isola、Schweizer（施瓦茨，目前滬電股份持有公司19.74%股權）等少數公司掌握。國內高頻PCB板廠商暫無技術儲備，只能根據圖紙代加工，仍需國外進口。國內的滬電股份是大陸和博世的PCB板材供應商。
3、全球毫米波雷達主要供貨廠商分布
國外：
毫米波雷達關鍵技術被外商壟斷，集中度較高。在全球毫米波雷達市場上，占主導地位的是德國、美國、日本等國家。目前毫米波雷達技術主要被博世（Bosch）、大陸集團（Continental）、天合汽車集團（TRW）、法雷奧（Valeo）、海拉（Hella）、德爾福（Delphi）、電裝（Denso）、奧托立夫（Autoliv）、富士通（Fujitsu）等廠商壟斷；其中，77GHz毫米波雷達技術被壟斷于博世、大陸、德爾福、電裝、TRW、富士通天、Hitachi等公司手中。2016年，博世和大陸全球毫米波雷達市場占有率均為17%，并列第一；電裝、海拉并列第二，市場份額為11%，采埃孚占據8%，德爾福占據6%，奧托立夫占據4%。前七大供應商巨頭市場占有率達到73%。
毫米波雷達海外主要供應商及產品
目前中國24GHz雷達市場主要由法雷奧（Valeo）、海拉（Hella）和博世（Bosch）主導，合計出貨量占總出貨量的60%以上；中國77GHz雷達主要由大陸集團（Continental）、博世（Bosch）和德爾福（Delphi）主導，合計出貨量約占總出貨量的80%。
國內：
國內企業加速追趕，24GHz仍是主流方向
國內毫米波雷達依賴進口，受限國外技術封鎖，24GHz毫米波雷達是主流方向。目前中國市場中高端汽車裝配的毫米波雷達傳感器全部都依賴國外進口，市場被美、日、德企業壟斷，價格昂貴，并采取了技術封鎖，自主可控迫在眉睫。國內自主車載毫米波雷達產品總體仍處于研制階段?？紤]到研發成本和77GHz開發技術受限，目前國內廠商對于毫米波雷達的研發方向集中于24GHz。據麥姆斯咨詢研究表明，2016年中國汽車預裝毫米波雷達的數量達到105萬個，其中24GHz雷達占比63.8%，77GHz 雷達占比36.2%。
24GHz毫米波雷達是主流方向
中國第一批做毫米波雷達的創業企業，大多都成立在2014-2016這幾年，團隊往往是科研背景、軍工背景、或供應商跳槽創業背景。比如海歸派：森思泰克、杭州智波?？蒲性核桑盒幸椎?、南京隼眼、蘇州安智、蘇州豪米波。實業轉型派：深圳安智杰、深圳承泰、湖南納雷。還有依萊達、德賽西威、木牛、雷博泰克、深圳卓影等。
目前國內市場上24GHz毫米波雷達的產品體系已經相對成熟，供應鏈已經相對穩定，24GHz的核心芯片射頻芯片能從英飛凌、飛思卡爾等芯片供應商獲得。
但是，目前在全球范圍內77GHz毫米波雷達芯片并沒有穩定的供應體系，由于相關知識產權與合作協議的原因，英飛凌、飛思卡爾、意法半導體等芯片商對中國并沒有放開77GHz雷達芯片的供應，因此國內77GHz毫米波雷達的開發受到一些限制。
目前，行易道、德賽西威、森斯泰克等企業已經逐步實現77GHz毫米波雷達的量產，開始和國內整車廠展開合作，并占有了部分的國內市場份額。華域汽車2017年24GHz后向毫米波雷達實現量產，保隆科技于2月發布其自主研發的24GHz和77Ghz毫米波雷達產品。納雷科技、杭州智波科技等公司也都取得一定的市場化進展。
國內毫米波雷達市場規模預測
（本文屬知識庫及科普性質，資料來源互聯網，版權歸原作者所有）