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01 毫米波雷達發展進程
車載毫米波雷達的研究始於20世紀60年代，研究主要在以德、美、日等發達國家內展開。早期車載毫米波雷達發展緩慢，21世紀後隨著汽車市場需求增長開始進入蓬勃發展期。
在毫米波雷達的發展進程中，有一個繞不開的問題就是車載毫米波雷達頻段劃分。為避免與其他設備頻段衝突，車載雷達需要分配專屬頻段，各國頻段劃分略有不同。2015年日內瓦世界無線電通信大會將77.5-78.0GHz頻段劃分給無線電定位業務，以支持短距離高分辨率車載雷達的發展，從而使76-81GHz都可用於車載雷達，為全球車載毫米波雷達的頻率統一指明瞭方向。
隨著谷歌、百度的自動駕駛汽車上路，許多人也對自動駕駛技術充滿期待。不過目前大部分汽車還處在ADAS（高級駕駛輔助系統）應用普及的階段，在這個階段中毫米波雷達就起到了很大的作用。
國際自動機工程師學會將智能駕駛的等級分為五個等級，目前我們正處於ADAS階段。ADAS（Advanced Driver AssistantSystem）的普及是未來無人駕駛實現的先行條件，是提高汽車主動安全性能的技術基礎。
ADAS系統分為環境感知、計算分析、控制執行三大模塊。其中傳感器在環境感知模塊中具有重要的作用，多種傳感器融合應用是未來必然趨勢，毫米波雷達將率先成為ADAS系統主力傳感器。那麼，毫米波雷達是什麼？
02毫米波雷達是什麼
通常將波長為1～10毫米的電磁波稱毫米波（millimeter wave ），它位於微波與遠紅外波相交疊的波長範圍，具有以下四個特點：
•極寬的帶寬：通常認為毫米波頻率範圍為26.5～300GHz，帶寬高達273.5GHz。超過從直流到微波全部帶寬的10倍。即使考慮大氣吸收，在大氣中傳播時只能使用四個主要窗口，但這四個窗口的總帶寬也可達135GHz，為微波以下各波段帶寬之和的5 倍。這在頻率資源緊張的今天無疑極具吸引力。
•波束窄：在相同天線尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一個 12cm的天線，在9.4GHz時波束寬度為18度，而94GHz時波速寬度僅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目標或者更為清晰地觀察目標的細節。
•與激光相比：毫米波的傳播受氣候的影響要小得多，可以認為具有全天候特性。
•和微波相比：毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系統更容易小型化。
由於毫米波雷達相比釐米波雷達具有體積小、易集成和空間分辨率高的特點。早期被應用於軍事領域，隨著雷達技術的發展與進步，毫米波雷達傳感器開始應用於汽車電子、無人機、智能交通等多個領域。車載毫米波雷達工作的頻段為24GHz和77GHz，少數國家（如日本）採用60GHz頻段。
03 車載毫米波雷達的原理
根據輻射電磁波方式不同，毫米波雷達主要有脈衝體制以及連續波體制兩種工作體制。
調頻連續波雷達系統工作原理：
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，經後方處理後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），然後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。經合理決策後，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。
分類
根據毫米波雷達的有效範圍，可以將車載毫米波雷達分為長距離雷達（LRR）和中距離雷達（MRR）以及短距離雷達（SRR）。
短距毫米波雷達的功能
結構
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。
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、甚至收發系統等功能。具有電路損耗小、噪聲低、頻帶寬、動態範圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強等特點。
毫米波雷達的關鍵部件前端單片微波集成電路（MMIC）技術由在國外半導體公司掌控，而高頻的MMIC只掌握在英飛凌、飛思卡爾等極少數國外芯片廠商手中。國內的MMIC仍處於起步狀態。
2）雷達天線高頻PCB板：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雷達的大範圍運用將帶來相應高頻PCB板的巨大需求。
相比於第2代LRR需要用幾個砷化鎵芯片生成、放大並檢測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。Bosch各代LRR雷達拆解圖和RF模組演進：
車載雷達前端MMIC芯片和結構圖：
應用
毫米波雷達的優點是角分辨率高、頻帶寬因而有利於採用脈衝壓縮技術、多普勒頗移大和系統的體積小。缺點是由於大氣吸收較大，當需要大作用距離時所需的發射功率及天線增益都比微波系統高。根據毫米波雷達的特性，目前有以下的一些典型的應用實例。
汽車防撞雷達 因其作用距離不需要很遠，故發射機的輸出功率不需要很高，但要求有很高的距離分辨率（達到米級），同時要能測速，且雷達的體積要儘可能小。所以採用以固態振盪器作為發射機的毫米波脈衝多普勒雷達。採用脈衝壓縮技術將脈寬壓縮到納秒級，大大提高了距離分辨率。利用毫米波多普勒頗移大的特點得到精確的速度值。
毫米波雷達目前主要應用於中高端車型，隨著大眾對汽車主動安全性能的認可度增加，ADAS相關產品將逐漸向低端車型普及。
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。目前全新奧迪A4採用5個毫米波雷達（1長+4短），奔馳的S級採用7個毫米波雷達（1長+6短）。
以自動跟車型（Stop & Go）ACC功能為例，一般需要3個毫米波雷達。車正中間一個77GHz的LRR，探測距離在150-250米之間，角度為10度左右；車兩側各一個24GHz的MRR，角度都為30度，探測距離在50-70米之間。
AEB是最有實際意義的ADAS功能，未來會成為中高檔汽車的標配，需要1個77GHz LRR。
空間目標識別雷達
它們的特點是使用大型天線以得到成像所需的角分辨率和足夠高的天線增益，使用大功率發射機以保證作用距離。例如一部工作於35GHz的空間目標識別雷達其天線直徑達36m。用行波管提供10kw的發射功率，可以拍攝遠在16，000km處的衛星的照片。一部工作於94GHz的空間目標識別雷達的天線直徑為13.5m。當用回波管提供20kw的發射功率時，可以對14400km遠處的目標進行高分辨率攝像。
直升飛機防控雷達
現代直升飛機的空難事故中，飛機與高壓架空電纜相撞造成的事故佔了相當高的比率。因此直升飛機防控雷達必須能發現線徑較細的高壓架空電纜，需要採用分辨率較高的短波長雷達，實際多用3mm雷達。
精密跟蹤雷達
實際的精密跟蹤雷達多是雙頻系統，即一部雷達可同時工作於微波頻段（作用距離遠而跟蹤精度較差）和毫米波頻段（跟蹤精度高而作用距離較短），兩者互補取得較好的效果。例如美國海軍研製的雙頻精密跟蹤雷達即有一部9GHz、300kw的發射機和一部35GHz、13kw的發射機及相應的接收系統，共用2.4m拋物面天線，已成功地跟蹤了距水面30m高的目標，作用距離可達27km。雙額還帶來了一個附加的好處：毫米波頻率可作為隱蔽頻率使用，提高雷達的抗干擾能力。
04 技術發展趨勢
長期來看，最終車載毫米波雷達將會統一於77GHz頻段（76-81GHz），該頻段帶寬更大、功率水平更高、探測距離更遠；相比於24GHz，物體分辨準確度提高2-4倍，測速和測距精確度提高3-5倍，能檢測行人和自行車；且設備體積更小，更便於在車輛上安裝和部署。
77GHz頻率範圍是全球裝配永久認可的權威頻段，因此更適用於全球車輛平臺。其中76-77GHz主要用於長距離毫米波雷達，77-81GHz主要用於中短距離毫米波雷達。
未來79GHz頻段（77-81GHz）中短距離毫米波雷達會成為中距離MRR的主流，且有望全面替代24GHz短距離雷達，取代週期取決於各國工業水平、市場趨勢及政策力度。
國外
射頻前端集成電路
MMIC技術基本完全由國外半導體公司掌控， 而高頻集成電路技術更是僅掌握在英飛凌、 NXP/飛思卡爾、意法ST等少數廠商手中。
高頻PCB板：Schweizer公司在雷達高頻PCB生產技術上優勢明顯，尤其是77GHz更高規格 PCB板；Rogers、Isola等公司可生產供雷達高頻PCB使用的層壓板材。
國內
MMIC集成電路： 由於人才、技術、設備、資金等問題，國內 MMIC產業總體仍處於起步狀態。由於國外長期技術封鎖，77GHz技術2015 年才向國內民用和學術界開放，MMIC研製過程進展緩慢。
高頻PCB板：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，24GHz高頻雷達
市場
目前毫米波雷達技術主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫、Denso、德爾福等傳統零部件巨頭所壟斷，特別是77GHz毫米波雷達，只有博世、大陸、德爾福、電裝、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。2015年，博世及大陸汽車雷達市場佔有率均為22%，並列全球第一。
2015年全球車載毫米波雷達市場份額
據市場研究機構Plunkeet Research預測，預計到2020年全球汽車毫米波雷達將近7000萬個，2015年-2020的複合增速約為24%。中國汽車市場佔全球30%左右，2015年汽車保有量已達到1.7億，年增量2500萬輛以上。 消費結構升級，中產階級需求增加，ADAS車型銷量看漲，帶動國內毫米波雷達前後裝市場需求爆發式增長。
根據國內產業機構調查，國內2014年汽車毫米波雷達銷量約為120萬顆，2015年約為180萬顆。主要應用為盲點檢測和後方車輛提醒的中短距雷達（24Ghz），每車需要兩顆。
2015年中國汽車銷售量為2459.8萬輛，如果2015-2020年我國的乘用車複合增速為4%，到 2020年乘用車全年銷量將近約為3000萬輛。到2020年，如果中國汽車銷售量中有15%裝配汽車毫米波雷達的話，按每輛車裝配2 個，預計2020年的毫米波雷達需求量近900萬個，未來五年複合增速約為50%。
目前中國市場中高端汽車裝配的毫米波雷達傳感器全部依賴進口，市場被美、日、德企業壟斷，價格昂貴，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於研製階段。因研發成本及難度較低，目前國內廠商研發方向主要集中於24GHz雷達產品。預計2016-2020年，自主品牌車載毫米波雷達傳感器可逐步實現批量裝車應用。用PCB板有望在今年四季度形成批量生產能力。
汽車安全法規和評級規定助力ADAS快速發展與滲透，帶動車載毫米波雷達旺盛需求。各國ADAS安全法規進程：美、日、歐逐步完善安全評級體系，中國有望2020年將ADAS列入安全法規。
毫米波雷達本身發展已經非常成熟，目前市面上的量產車中的ADAS系統中都已經廣泛使用。
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