24GHz 和 77G 车载雷达的未来发展趋势调研分析

国际著名微波杂志《Microwave Journal》发布了全新的车载雷达市场报告，对车载雷达的政策法规、24GHz 和 77G 车载雷达的未来发展趋势、以及全球车载雷达市场的主要供应商进行了调研和分析。

报告大致情况如下：（小编自译）

1. 24GHz 频段将被 79GHz 高分辨率近程雷达取代

汽车雷达可以确定物体的速度，从而预测它们是否会与车辆相撞。然而，目前的雷达缺乏光学传感器提供的三维视觉和细节映射，但随着雷达模块的分辨率和处理能力的迅速提高，这种情况正在发生变化。

根据欧洲电信标准协会（ETSI）和联邦通信委员会（FCC）制定的频谱法规和标准，预计到 2022 年初，24 GHz 车载雷达将逐渐退出美国和欧洲市场，被 77 GHz 车载雷达取代。

77-81 GHz 是较新被批准的毫米波雷达频段，从行业法规和行业采用率方面都获得了广泛的关注。下一代雷达将利用 79GHz 频段的大可用带宽提高分辨率，加上人工智能和其他先进的数据处理技术，使其能够进行全三维成像。

据半导体行业著名产业研究机构 Yole Développement 预测，全球车载雷达市场到 2025 年将达到 86 亿美元，年复合年增长率达 15.6％。全球车载雷达市场到 2025 年将达到 86 亿美元，年复合年增长率达 15.6％。

在这次调查中，微波杂志只包括 77 和 79GHz 雷达传感器和芯片，因为 24GHz 传感器将在 2022 年落幕。因此，像 ADI、Valeo、Hella、UMS 等公司目前主要只涉及 24GHz 的解决方案，这些公司不包括在内，但预计它们中的许多公司很快会进入更高频率的解决方案。

2. 各国初创公司

图：Ainstein 汽车 77GHz 中远程雷达 K-77

1）Ainstein 

成立于 2015 年，是木牛科技的美国公司，主要生产针对无人机和汽车应用的雷达传感器。Ainstein 汽车雷达 Kanza-77 结合了中距离和远程覆盖的广阔视野，在一个单一的包内提供两种测量模式。

它采用射频 CMOS 技术、强大的计算平台和先进的信号处理算法，最大带宽为 2GHz，范围超过 180 米，最小距离分辨率为 15cm，可探测并跟踪车辆行驶路径上多达 64 个静态及动态目标，并实现 3D 高清晰度的目标分离。Kanza-77 可以根据客户需求实现高度定制化。

宽视角、中距离覆盖范围不仅可以检测到从相邻车道切入的车辆，还可以识别装备车辆宽度范围内的车辆和行人。远距离覆盖可提供精确的客体辨别、范围和速度数据，以及 100 米以外车辆的角度。

他们的 T-79 产品是新一代短程、宽带、高分辨率汽车雷达传感器。它是建立在射频 CMOS 集成电路技术允许超低功耗和低单位成本。高度集成的硬件设计与 Ainstein 专有的先进雷达信号处理算法相结合，使其能够在车辆上配置多个单元时进行高分辨率 360°检测。这允许半自动或完全自动驾驶。

2）Metawave

2017 年 8 月，施乐公司（PARC）剥离了 Metawave 公司，后者建立了基于工程超材料和人工智能（AI）的技术解决方案。Metawave 正在为自主车辆和 5G 市场的智能波束控制天线系统进行商业化。利用机器学习和人工智能，Metawave 正在建造第一个模拟波束导向雷达系统，能够区分接近的物体，在困难的驾驶场景和全天候条件下，使汽车更加安全和智能。

它的产品 SPEKTRA 利用模拟波束形成和波束转向技术以及先进的数字信号处理技术，提供低成本的解决方案，推动高度自动化驾驶的发展，并部署先进的自动安全功能，如左转辅助、盲点监控、自动紧急制动，自适应巡航控制、堵车驾驶员、高速公路驾驶员等。该产品通过分析交通模式实现三维成像、目标识别和分类、非视线目标检测和事故预测，在全天候条件下具有智能功能。汽车雷达的未来需要这些能力，这将使自动驾驶汽车成为现实。中波扬声器™ 可对 350 米以上车辆和 200 米以上行人进行检测和分类，比现有产品更远。

3）Uhnder

Uhnder，是一家总部位于德克萨斯州奥斯汀的半导体初创公司，刚刚从隐形模式中走出来。据公司介绍，他们正在供应第一批全数字汽车雷达芯片。Uhnder 采用先进的 CMOS 和数字编码调制（DCM）技术相结合的方式，提供性能更高、体积更小、功耗和成本更低的雷达。他们的雷达传感器可以在 300 米的范围内对环境进行三维成像。

芯片上雷达（radar-on-chip，RoC）具有 12 个发射天线和 16 个接收天线，利用 77/79ghz 频段形成 192 个虚拟单元。他们在 ISSC2019 上提出了一种原型，使用由外部 PLL 产生的 15.2 至 16.2GHz LO：通过使用多相滤波器将差分 LO 输入转换为正交。滤波器输出通过差分 100 欧姆端接传输线缓冲并分配到所有 TX/RX 信道。

所有通道使用限幅放大器和次谐波正交注入锁定振荡器，以 5×注入低频产生毫米波载波。数字信号处理和其他雷达信号计算能力由两个带浮点支持的 CPU 和两个 DSP 在同一芯片上支持。整个软件定义的硬件管道能够进行高达 20tera 的 Ops 基带处理。这是相当多的模拟和数字内容打包到一个芯片上。

天线单元为波导耦合，采用衬底集成波导与芯片低损耗耦合。用外部锁相环对雷达进行了测试，在 1MHz 偏置下，77.5ghztx 相位噪声为 -110dBc/Hz。在本文中，8 个 tx 同时在 MIMO 模式下工作。作者报道了超过 30db 的抵消，与存在自干扰时相比，它允许同时降低相关噪声地板约 20db。

该传感器可以使用 MIMO 或波束形成 / 波束控制模式在 3D 中实现更大的距离和感知。Uhnder 采用 CMOS 和从蜂窝通信中借鉴的先进数字处理技术相结合的方法，使其比现有雷达传感器具有竞争优势，甚至可以应用于 5G 毫米波通信，机器人和监视应用。

 3. 车载雷达芯片企业

1）Vayyar

Vayyar 的传感器由一个集成的、高性能的带大内存的数字信号处理器（DSP）增强，无需外部 CPU 就能执行复杂的成像算法。Vayyar 技术利用 MIMO 技术生成高分辨率 4D 图像。由于有大量的收发器和先进的数字信号处理器，它们能够产生高精度的高分辨率轮廓。Vayyar 芯片上的射频传感器有 48 个 60 GHz 和 79 GHz 宽带的收发器，允许超过数千个虚拟通道。

该芯片还包括一个用于实时信号处理的内部 DSP，省去了对外部 ECU 的需求。这种双频段解决方案很容易集成到现有的汽车框架中，并提供多功能功能，以降低车辆所需的总体成本和传感器数量。

2020年 1 月，他们的 60GHz 汽车级多输入多输出（MIMO）雷达芯片被添加到 79GHz 芯片上，60GHz 解决方案提供了 Vayyar 79GHz 参考设计的完整功能，使汽车行业能够满足全球欧盟 NCAP 和美国热车需求。Vayyar 的解决方案利用专有的 4D 点云体素成像，显示人的尺寸、位置、呼吸模式和运动。

60GHz 解决方案为制造商和一级供应商提供与 79GHz 解决方案相同的 ROC 功能，从而提供了充分的灵活性，可以在不受监管限制的情况下开始全球大规模生产准备工作。

2）德州仪器

德州仪器的 AWR1642 设备是一个集成的单片 FMCW 雷达传感器，能够在 76GHz 至 81GHz 频段工作。

该器件采用 TI 公司的低功耗 45 纳米 RFCMOS 工艺制造，在极小的外形尺寸下实现了前所未有的集成度。AWR1642 是一个理想的解决方案，低功耗，自我监测，超精密雷达系统在汽车领域。

该设备是一个独立的 FMCW 雷达传感器单片机解决方案，简化了 76-81ghz 频段汽车雷达传感器的实现。它是建立在钛的低功耗 45 纳米 RFCMOS 工艺，这使得一个 2TX，4RX 系统的内置 PLL 和 A2D 转换器的单片实现。它集成了 TI 公司的高性能 C674x DSP 作为雷达信号处理芯片的 DSP 子系统。

该设备包括一个基于 ARM R4F 的处理器子系统，负责无线电配置、控制和校准。简单的编程模型更改可以实现多种传感器实现（短、中、长），并且可以动态重新配置以实现多模传感器。此外，该设备作为一个完整的平台解决方案提供，包括参考硬件设计、软件驱动程序、示例配置、API 指南和用户文档。

3）英飞凌

英飞凌已交付汽车 77GHz 雷达产品超过 10 年，出货量超过 1 亿。拥有全面的 XENSIV™ 传感器系列，提供一系列 RASIC™ 77-79GHz 前端集成电路，专门用于基于雷达的驾驶员辅助系统，如自适应巡航控制和碰撞警告。能够探测和识别 250 米范围内的物体™ 解决方案使驾驶员辅助能力需要从欧洲 NCAP（欧洲新车评估计划）获得五星级评级。

英飞凌系列雷达收发芯片（RASIC™) 满足从自动紧急制动（AEB）到自动驾驶中的高分辨率雷达的所有安全关键应用对 77-79GHz 雷达的需求。它支持高达 2GHz 的调制带宽，使用快速斜坡进行精确的距离测量和 MIMO 的同时发射操作。

RXS816xPL 是一个高度集成的设备，在一个设备中执行雷达前端的所有功能 - 从 FMCW 信号调节到数字接收数据输出的生成。用于温度、输出功率和多个监视器 / 监控电路的片上传感器允许校准和监控。编程和状态通过 SPI 进行通信。

4）恩智浦

NXP 的 TEF810X 是完全集成的单片 rfcmos77GHz 汽车 FMCW 雷达收发机，该设备适用于 76-81ghz 全自动雷达频段的短、中、远程雷达应用。TEF810X 雷达收发机是一种集 3 台发射机、4 台接收机、模数转换器和低相位噪声压控振荡器（VCO）于一体的低功耗雷达收发机。

它支持 2GHz 赫带宽和 4GHz 拼接。该汽车雷达装置能够实现几个关键的驾驶员辅助和安全应用，如自动紧急制动（AEB）、自适应巡航控制（ACC）、盲点检测 / 监控（BSD/BSM）、后交叉交通警报（RCTA）、前交叉、交通警报（FCTA）、后防撞（RCA）、泊车辅助（PA），后部乘员检测 / 警报（ROD/ROA）、茧状雷达和成像雷达。

他们还提供 MR3003，一个高性能，汽车合格的单芯片 76-81GHz 赫雷达应用收发机。MR3003 收发器包括 3 个发射和 4 个接收通道。MR3003 具有同类产品中最好的性能，例如具有 TX 相位旋转的高角度分辨率、由于低相位噪声和线性而实现的最佳对象类内分离，以及由于高输出功率和低噪声系数而实现的长检测范围。这是一个具有 4GHz 的 BiCMOS 雷达收发机，具有最高的目标分辨率，并且具有单独的 LO-in 和 LO-out，用于主 / 从设置中的级联。

5）意法半导体

意法半导体为 STRADA770M 提供了一种带集成 FMCW 啁啾调制器和基于剖面的序列器的双频 77ghz 雷达收发机，目标是在 76-77ghz 和 77-81ghz 调节频带内应用于汽车雷达。

它被设计成与一个控制器 / 处理器集成在一个完整的雷达传感器中，该控制器 / 处理器负责：通过从接口对其进行配置；接收 / 处理通过主接口产生的原始雷达数据（如果来自每个接收通道，则对其进行采样）。

该器件可以合成出最佳性能所需的低相位噪声时钟，借助于外部 40 或 50 兆赫晶体，但也支持外部振荡器。可在单个电源电压（3.3 V）或两个不同的电源电压（3.3 和 2.6 V）下为设备供电；在这两种情况下，依靠多达 6 个外部无源稳定网络的集成 LDO 在内部产生附加电压（1.2 V 和 2.6 V）。为了实现内部调制器的环路滤波器，还需要一个外部无源网络。

4. 老牌企业，行业“守卫者”

1）Aptiv

2017 年，德尔福汽车拆分公司，创建了 Aptiv，专注于与自动驾驶汽车相关的技术，德尔福技术专注于动力总成开发。根据 Systems Plus Consulting 在 2018 年的报告，Aptiv 的 SRR3 设备是 2015 年通过认证的侧面和背面雷达传感器。

它设计用于各种 ADAS 应用，如盲点、车道变换辅助和交叉交通警告。它有三种不同的 PCB 基板，其中两种专用于射频信号处理和传输。该器件工作在 76-77GHz 频段，包含 40 个由腔波导馈电的 H 极平面天线。由于其体积小，它可以与标准的双板雷达模块竞争。他们还在这个模块中使用分立器件，而许多其他公司已经转向 MMIC 方法。

2）Veoneer

2018 年 6 月，奥托立夫将其安全系统产品剥离为 Veoneer。他们已经交付了超过 3800 万个雷达传感器（他们的雷达传感器产品线最初是与 MACOM 合作的，在分拆前卖给了 Autoliv）。Veoneer 的高分辨率雷达允许增加检测点，从而提高了解自由空间的能力，在多目标环境中更好地分离目标，并在盲点警告和后交叉交通警告中更精确地检测。

Veoneer 的 77GHz 雷达系统可以看到迎面而来的车辆，并在高速公路行驶期间自动管理车道变化。Veoner 提供 77GHz 高分辨率雷达和 77GHz 多模雷达。它们的特点是：主动盲点、后交叉口交通警报、自适应巡航控制、变道辅助、安全门打开、前 / 后碰撞警报、自由空间检测和自动紧急制动。

3）BOSCH

博世正在生产第四代远程雷达传感器（LRR4），该传感器建立在前三代雷达开发和制造过程中积累的经验基础上。LRR4 是一种单基地多模雷达，有六个固定天线。中央四个天线具有最佳性能，可在更高速度下记录车辆周围环境。

它们以±6 度的开度形成聚焦光束模式，在相邻车道交通干扰最小的情况下提供出色的远程检测。在近距离范围内，LRR4 的外部两个天线可将视野扩大至 5 米处的±20 度，从而能够快速检测进入或离开车道的车辆。

4）Continental AG

大陆的 ARS540 是一款高性能远程雷达传感器，能够与其他技术相结合实现高度自动化驾驶。它以最先进的传感器尺寸提供最佳的雷达性能。ARS540 的优点之一在于它的紧凑性和灵活的使用，使得它更容易在整个车辆平台上使用。

由于更高的分辨率和更精确的检测，提高了性能。新一代雷达的一个特点是与前几代雷达相比具有更高的分辨率，因此可以提供更好的交通状况图片。此外，由于传感器的高程测量精度，可以检测到路缘石等道路限制，以及桥下交通堵塞的尾部等物体的高度。

ARS540 也基于可扩展的模块化原则，其功能范围分级，灵活支持车辆制造商的不同要求和电子电气（E/E）架构。由于使用 77 千兆赫技术的全球趋势，传感器的分辨率越来越高，有助于更准确地检测更小的物体，例如丢失的备胎或脱落的排气管。它的范围高达 300 米，扫描角度为±60°是可能的，这使得在第一步实现高级驾驶员辅助功能和在未来的自动驾驶。

5）Denso

电装生产了一种毫米波雷达传感器，用于测量前方车辆和其他物体的相对速度和距离。根据此传感器的测量结果，碰撞前安全系统会通知驾驶员可能发生碰撞，收紧安全带以保护乘客，对制动器施加额外压力，并激活其他驾驶辅助系统以在发生碰撞时将损坏降至最低。

5）ZF Friedrichshafen AG

德国汽车供应商采埃孚 ZF Friedrichshafen AG 于 2015 年收购了 TRW Automotive Holdings。ZF 汽车公司生产的 AC1000T 是一个 77GHz 的中程雷达系统。它提高了速度分辨率，范围高达 200 米（它在一个地方说，但产品网页 180 米）。它具有高达 70 度的水平扫描角度（产品页面上为 60 度），适用于自适应巡航控制、预期碰撞警告和自动紧急制动等应用。

6）Nidec Elesys

日本电产艾莱希斯公司生产一款 76GHz 雷达传感器，用于确定其他物体的距离和相对速度，以用于 ACC 和其他安全应用。它的工作范围为 150 米，只有 16 度的水平视角，因此与竞争对手相比显得非常有限。

7）Smartmicro

德国 Smartmicro 与奥迪合作发明了车道变更辅助（LCA）雷达，并于 2006 年与一个生产合作伙伴开始生产。该专利技术后来通过引入盲点检测（BSD）、后交叉交通辅助（RCTA）和后碰撞警告（RCW）等附加功能得到了增强，远程前方碰撞警告（FCW）传感器于 2008 年投入生产。

如今，76-81GHz 的传感器已经被开发出来并批量生产，用于所有类型的角雷达应用，带宽高达 4GHz，射程 120 米，以及第四代自适应巡航控制（ACC）、自动紧急制动（AEB）和其他功能。奥迪、大众、宝马、马自达、保时捷、PSA 和现代 / 起亚等客户使用 smartmicro 技术。他们提供由 smartmicro 制造的高性能汽车级产品。

它们具有自动车辆集成的特殊功能，代表了第四代汽车雷达传感器，引入了 4D/UHD 技术。功能包括 4D/UHD 分辨率，角分辨率和仰角测量，高达 4GHz 带宽，可切换的多模（短 / 中 / 长）单周期延迟，多波段，具有高达四个中心频率，无干扰操作，自适应天线：宽 / 窄或直 / 斜视软件可选。

编辑：hfy