引言：近期，國際著名微波雜誌《Microwave Journal》發佈了全新的車載雷達市場報告，對車載雷達的政策法規、24GHz 和 77G 車載雷達的未來發展趨勢、以及全球車載雷達市場的主要供應商進行了調研和分析。
1. 24GHz 頻段將被 79GHz 高分辨率近程雷達取代
汽車雷達可以確定物體的速度，從而預測它們是否會與車輛相撞。然而，目前的雷達缺乏光學傳感器提供的三維視覺和細節映射，但隨著雷達模塊的分辨率和處理能力的迅速提高，這種情況正在發生變化。
根據歐洲電信標準協會（ETSI）和聯邦通信委員會（FCC）制定的頻譜法規和標準，預計到 2022 年初，24 GHz 車載雷達將逐漸退出美國和歐洲市場，被 77 GHz 車載雷達取代。
77-81 GHz 是較新被批准的毫米波雷達頻段，從行業法規和行業採用率方面都獲得了廣泛的關注。下一代雷達將利用 79GHz 頻段的大可用帶寬提高分辨率，加上人工智能和其他先進的數據處理技術，使其能夠進行全三維成像。
據半導體行業著名產業研究機構 Yole Développement 預測，全球車載雷達市場到 2025 年將達到 86 億美元，年複合年增長率達 15.6％。全球車載雷達市場到 2025 年將達到 86 億美元，年複合年增長率達 15.6％。
在這次調查中，微波雜誌只包括 77 和 79GHz 雷達傳感器和芯片，因為 24GHz 傳感器將在 2022 年落幕。因此，像 ADI、Valeo、Hella、UMS 等公司目前主要只涉及 24GHz 的解決方案，這些公司不包括在內，但預計它們中的許多公司很快會進入更高頻率的解決方案。
2. 各國初創公司
圖：Ainstein 汽車 77GHz 中遠程雷達 K-77
1）Ainstein
成立於 2015 年，是木牛科技的美國公司，主要生產針對無人機和汽車應用的雷達傳感器。Ainstein 汽車雷達 Kanza-77 結合了中距離和遠程覆蓋的廣闊視野，在一個單一的包內提供兩種測量模式。
它採用射頻 CMOS 技術、強大的計算平臺和先進的信號處理算法，最大帶寬為 2GHz，範圍超過 180 米，最小距離分辨率為 15cm，可探測並跟蹤車輛行駛路徑上多達 64 個靜態及動態目標，並實現 3D 高清晰度的目標分離。Kanza-77 可以根據客戶需求實現高度定製化。
寬視角、中距離覆蓋範圍不僅可以檢測到從相鄰車道切入的車輛，還可以識別裝備車輛寬度範圍內的車輛和行人。遠距離覆蓋可提供精確的客體辨別、範圍和速度數據，以及 100 米以外車輛的角度。
他們的 T-79 產品是新一代短程、寬帶、高分辨率汽車雷達傳感器。它是建立在射頻 CMOS 集成電路技術允許超低功耗和低單位成本。高度集成的硬件設計與 Ainstein 專有的先進雷達信號處理算法相結合，使其能夠在車輛上配置多個單元時進行高分辨率 360°檢測。這允許半自動或完全自動駕駛。
2）Metawave
2017 年 8 月，施樂公司（PARC）剝離了 Metawave 公司，後者建立了基於工程超材料和人工智能（AI）的技術解決方案。Metawave 正在為自主車輛和 5G 市場的智能波束控制天線系統進行商業化。利用機器學習和人工智能，Metawave 正在建造第一個模擬波束導向雷達系統，能夠區分接近的物體，在困難的駕駛場景和全天候條件下，使汽車更加安全和智能。
它的產品 SPEKTRA 利用模擬波束形成和波束轉向技術以及先進的數字信號處理技術，提供低成本的解決方案，推動高度自動化駕駛的發展，並部署先進的自動安全功能，如左轉輔助、盲點監控、自動緊急制動，自適應巡航控制、堵車駕駛員、高速公路駕駛員等。該產品通過分析交通模式實現三維成像、目標識別和分類、非視線目標檢測和事故預測，在全天候條件下具有智能功能。汽車雷達的未來需要這些能力，這將使自動駕駛汽車成為現實。中波揚聲器™ 可對 350 米以上車輛和 200 米以上行人進行檢測和分類，比現有產品更遠。
3）Uhnder
Uhnder，是一家總部位於德克薩斯州奧斯汀的半導體初創公司，剛剛從隱形模式中走出來。據公司介紹，他們正在供應第一批全數字汽車雷達芯片。Uhnder 採用先進的 CMOS 和數字編碼調製（DCM）技術相結合的方式，提供性能更高、體積更小、功耗和成本更低的雷達。他們的雷達傳感器可以在 300 米的範圍內對環境進行三維成像。
芯片上雷達（radar-on-chip，RoC）具有 12 個發射天線和 16 個接收天線，利用 77/79ghz 頻段形成 192 個虛擬單元。他們在 ISSC2019 上提出了一種原型，使用由外部 PLL 產生的 15.2 至 16.2GHz LO：通過使用多相濾波器將差分 LO 輸入轉換為正交。濾波器輸出通過差分 100 歐姆端接傳輸線緩衝並分配到所有 TX/RX 信道。
所有通道使用限幅放大器和次諧波正交注入鎖定振盪器，以 5×注入低頻產生毫米波載波。數字信號處理和其他雷達信號計算能力由兩個帶浮點支持的 CPU 和兩個 DSP 在同一芯片上支持。整個軟件定義的硬件管道能夠進行高達 20tera 的 Ops 基帶處理。這是相當多的模擬和數字內容打包到一個芯片上。
天線單元為波導耦合，採用襯底集成波導與芯片低損耗耦合。用外部鎖相環對雷達進行了測試，在 1MHz 偏置下，77.5ghztx 相位噪聲為 -110dBc/Hz。在本文中，8 個 tx 同時在 MIMO 模式下工作。作者報道了超過 30db 的抵消，與存在自干擾時相比，它允許同時降低相關噪聲地板約 20db。
該傳感器可以使用 MIMO 或波束形成 / 波束控制模式在 3D 中實現更大的距離和感知。Uhnder 採用 CMOS 和從蜂窩通信中借鑑的先進數字處理技術相結合的方法，使其比現有雷達傳感器具有競爭優勢，甚至可以應用於 5G 毫米波通信，機器人和監視應用。
3. 車載雷達芯片企業
1）Vayyar
Vayyar 的傳感器由一個集成的、高性能的帶大內存的數字信號處理器（DSP）增強，無需外部 CPU 就能執行復雜的成像算法。Vayyar 技術利用 MIMO 技術生成高分辨率 4D 圖像。由於有大量的收發器和先進的數字信號處理器，它們能夠產生高精度的高分辨率輪廓。Vayyar 芯片上的射頻傳感器有 48 個 60 GHz 和 79 GHz 寬帶的收發器，允許超過數千個虛擬通道。
該芯片還包括一個用於實時信號處理的內部 DSP，省去了對外部 ECU 的需求。這種雙頻段解決方案很容易集成到現有的汽車框架中，並提供多功能功能，以降低車輛所需的總體成本和傳感器數量。
今年 1 月，他們的 60GHz 汽車級多輸入多輸出（MIMO）雷達芯片被添加到 79GHz 芯片上，60GHz 解決方案提供了 Vayyar 79GHz 參考設計的完整功能，使汽車行業能夠滿足全球歐盟 NCAP 和美國熱車需求。Vayyar 的解決方案利用專有的 4D 點雲體素成像，顯示人的尺寸、位置、呼吸模式和運動。
60GHz 解決方案為製造商和一級供應商提供與 79GHz 解決方案相同的 ROC 功能，從而提供了充分的靈活性，可以在不受監管限制的情況下開始全球大規模生產準備工作。
2）德州儀器
德州儀器的 AWR1642 設備是一個集成的單片 FMCW 雷達傳感器，能夠在 76GHz 至 81GHz 頻段工作。
該器件採用 TI 公司的低功耗 45 納米 RFCMOS 工藝製造，在極小的外形尺寸下實現了前所未有的集成度。AWR1642 是一個理想的解決方案，低功耗，自我監測，超精密雷達系統在汽車領域。
該設備是一個獨立的 FMCW 雷達傳感器單片機解決方案，簡化了 76-81ghz 頻段汽車雷達傳感器的實現。它是建立在鈦的低功耗 45 納米 RFCMOS 工藝，這使得一個 2TX，4RX 系統的內置 PLL 和 A2D 轉換器的單片實現。它集成了 TI 公司的高性能 C674x DSP 作為雷達信號處理芯片的 DSP 子系統。
該設備包括一個基於 ARM R4F 的處理器子系統，負責無線電配置、控制和校準。簡單的編程模型更改可以實現多種傳感器實現（短、中、長），並且可以動態重新配置以實現多模傳感器。此外，該設備作為一個完整的平臺解決方案提供，包括參考硬件設計、軟件驅動程序、示例配置、API 指南和用戶文檔。
3）英飛凌
英飛凌已交付汽車 77GHz 雷達產品超過 10 年，出貨量超過 1 億。擁有全面的 XENSIV™ 傳感器系列，提供一系列 RASIC™ 77-79GHz 前端集成電路，專門用於基於雷達的駕駛員輔助系統，如自適應巡航控制和碰撞警告。能夠探測和識別 250 米範圍內的物體™ 解決方案使駕駛員輔助能力需要從歐洲 NCAP（歐洲新車評估計劃）獲得五星級評級。
英飛凌系列雷達收發芯片（RASIC™) 滿足從自動緊急制動（AEB）到自動駕駛中的高分辨率雷達的所有安全關鍵應用對 77-79GHz 雷達的需求。它支持高達 2GHz 的調製帶寬，使用快速斜坡進行精確的距離測量和 MIMO 的同時發射操作。
RXS816xPL 是一個高度集成的設備，在一個設備中執行雷達前端的所有功能 - 從 FMCW 信號調節到數字接收數據輸出的生成。用於溫度、輸出功率和多個監視器 / 監控電路的片上傳感器允許校準和監控。編程和狀態通過 SPI 進行通信。
4）恩智浦
NXP 的 TEF810X 是完全集成的單片 rfcmos77GHz 汽車 FMCW 雷達收發機，該設備適用於 76-81ghz 全自動雷達頻段的短、中、遠程雷達應用。TEF810X 雷達收發機是一種集 3 臺發射機、4 臺接收機、模數轉換器和低相位噪聲壓控振盪器（VCO）於一體的低功耗雷達收發機。
它支持 2GHz 赫帶寬和 4GHz 拼接。該汽車雷達裝置能夠實現幾個關鍵的駕駛員輔助和安全應用，如自動緊急制動（AEB）、自適應巡航控制（ACC）、盲點檢測 / 監控（BSD/BSM）、後交叉交通警報（RCTA）、前交叉、交通警報（FCTA）、後防撞（RCA）、泊車輔助（PA），後部乘員檢測 / 警報（ROD/ROA）、繭狀雷達和成像雷達。
他們還提供 MR3003，一個高性能，汽車合格的單芯片 76-81GHz 赫雷達應用收發機。MR3003 收發器包括 3 個發射和 4 個接收通道。MR3003 具有同類產品中最好的性能，例如具有 TX 相位旋轉的高角度分辨率、由於低相位噪聲和線性而實現的最佳對象類內分離，以及由於高輸出功率和低噪聲係數而實現的長檢測範圍。這是一個具有 4GHz 的 BiCMOS 雷達收發機，具有最高的目標分辨率，並且具有單獨的 LO-in 和 LO-out，用於主 / 從設置中的級聯。
5）意法半導體
意法半導體為 STRADA770M 提供了一種帶集成 FMCW 啁啾調製器和基於剖面的序列器的雙頻 77ghz 雷達收發機，目標是在 76-77ghz 和 77-81ghz 調節頻帶內應用於汽車雷達。
它被設計成與一個控制器 / 處理器集成在一個完整的雷達傳感器中，該控制器 / 處理器負責：通過從接口對其進行配置；接收 / 處理通過主接口產生的原始雷達數據（如果來自每個接收通道，則對其進行採樣）。
該器件可以合成出最佳性能所需的低相位噪聲時鐘，藉助於外部 40 或 50 兆赫晶體，但也支持外部振盪器。可在單個電源電壓（3.3 V）或兩個不同的電源電壓（3.3 和 2.6 V）下為設備供電；在這兩種情況下，依靠多達 6 個外部無源穩定網絡的集成 LDO 在內部產生附加電壓（1.2 V 和 2.6 V）。為了實現內部調製器的環路濾波器，還需要一個外部無源網絡。
4. 老牌企業，行業“守衛者”
1）Aptiv
2017 年，德爾福汽車拆分公司，創建了 Aptiv，專注於與自動駕駛汽車相關的技術，德爾福技術專注於動力總成開發。根據 Systems Plus Consulting 在 2018 年的報告，Aptiv 的 SRR3 設備是 2015 年通過認證的側面和背面雷達傳感器。
它設計用於各種 ADAS 應用，如盲點、車道變換輔助和交叉交通警告。它有三種不同的 PCB 基板，其中兩種專用於射頻信號處理和傳輸。該器件工作在 76-77GHz 頻段，包含 40 個由腔波導饋電的 H 極平面天線。由於其體積小，它可以與標準的雙板雷達模塊競爭。他們還在這個模塊中使用分立器件，而許多其他公司已經轉向 MMIC 方法。
2）Veoneer
2018 年 6 月，奧托立夫將其安全系統產品剝離為 Veoneer。他們已經交付了超過 3800 萬個雷達傳感器（他們的雷達傳感器產品線最初是與 MACOM 合作的，在分拆前賣給了 Autoliv）。Veoneer 的高分辨率雷達允許增加檢測點，從而提高了解自由空間的能力，在多目標環境中更好地分離目標，並在盲點警告和後交叉交通警告中更精確地檢測。
Veoneer 的 77GHz 雷達系統可以看到迎面而來的車輛，並在高速公路行駛期間自動管理車道變化。Veoner 提供 77GHz 高分辨率雷達和 77GHz 多模雷達。它們的特點是：主動盲點、後交叉口交通警報、自適應巡航控制、變道輔助、安全門打開、前 / 後碰撞警報、自由空間檢測和自動緊急制動。
3）BOSCH
博世正在生產第四代遠程雷達傳感器（LRR4），該傳感器建立在前三代雷達開發和製造過程中積累的經驗基礎上。LRR4 是一種單基地多模雷達，有六個固定天線。中央四個天線具有最佳性能，可在更高速度下記錄車輛周圍環境。
它們以±6 度的開度形成聚焦光束模式，在相鄰車道交通干擾最小的情況下提供出色的遠程檢測。在近距離範圍內，LRR4 的外部兩個天線可將視野擴大至 5 米處的±20 度，從而能夠快速檢測進入或離開車道的車輛。
4）Continental AG
大陸的 ARS540 是一款高性能遠程雷達傳感器，能夠與其他技術相結合實現高度自動化駕駛。它以最先進的傳感器尺寸提供最佳的雷達性能。ARS540 的優點之一在於它的緊湊性和靈活的使用，使得它更容易在整個車輛平臺上使用。
由於更高的分辨率和更精確的檢測，提高了性能。新一代雷達的一個特點是與前幾代雷達相比具有更高的分辨率，因此可以提供更好的交通狀況圖片。此外，由於傳感器的高程測量精度，可以檢測到路緣石等道路限制，以及橋下交通堵塞的尾部等物體的高度。
ARS540 也基於可擴展的模塊化原則，其功能範圍分級，靈活支持車輛製造商的不同要求和電子電氣（E/E）架構。由於使用 77 千兆赫技術的全球趨勢，傳感器的分辨率越來越高，有助於更準確地檢測更小的物體，例如丟失的備胎或脫落的排氣管。它的範圍高達 300 米，掃描角度為±60°是可能的，這使得在第一步實現高級駕駛員輔助功能和在未來的自動駕駛。
5）Denso
電裝生產了一種毫米波雷達傳感器，用於測量前方車輛和其他物體的相對速度和距離。根據此傳感器的測量結果，碰撞前安全系統會通知駕駛員可能發生碰撞，收緊安全帶以保護乘客，對制動器施加額外壓力，並激活其他駕駛輔助系統以在發生碰撞時將損壞降至最低。
5）ZF Friedrichshafen AG
德國汽車供應商採埃孚 ZF Friedrichshafen AG 於 2015 年收購了 TRW Automotive Holdings。ZF 汽車公司生產的 AC1000T 是一個 77GHz 的中程雷達系統。它提高了速度分辨率，範圍高達 200 米（它在一個地方說，但產品網頁 180 米）。它具有高達 70 度的水平掃描角度（產品頁面上為 60 度），適用於自適應巡航控制、預期碰撞警告和自動緊急制動等應用。
6）Nidec Elesys
日本電產艾萊希斯公司生產一款 76GHz 雷達傳感器，用於確定其他物體的距離和相對速度，以用於 ACC 和其他安全應用。它的工作範圍為 150 米，只有 16 度的水平視角，因此與競爭對手相比顯得非常有限。
7）Smartmicro
德國 Smartmicro 與奧迪合作發明了車道變更輔助（LCA）雷達，並於 2006 年與一個生產合作夥伴開始生產。該專利技術後來通過引入盲點檢測（BSD）、後交叉交通輔助（RCTA）和後碰撞警告（RCW）等附加功能得到了增強，遠程前方碰撞警告（FCW）傳感器於 2008 年投入生產。
如今，76-81GHz 的傳感器已經被開發出來並批量生產，用於所有類型的角雷達應用，帶寬高達 4GHz，射程 120 米，以及第四代自適應巡航控制（ACC）、自動緊急制動（AEB）和其他功能。奧迪、大眾、寶馬、馬自達、保時捷、PSA 和現代 / 起亞等客戶使用 smartmicro 技術。他們提供由 smartmicro 製造的高性能汽車級產品。
它們具有自動車輛集成的特殊功能，代表了第四代汽車雷達傳感器，引入了 4D/UHD 技術。功能包括 4D/UHD 分辨率，角分辨率和仰角測量，高達 4GHz 帶寬，可切換的多模（短 / 中 / 長）單週期延遲，多波段，具有高達四個中心頻率，無干擾操作，自適應天線：寬 / 窄或直 / 斜視軟件可選。
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