透波低介电绝缘高导热氮化硼膜材垫片毫米波雷达的应用

 

引言：国信证券预计，到2025年，全球毫米波雷达市场规模将达到384亿元，复合增长率为25.5%；预计到2025年，中国毫米波雷达市场规模将达到149亿元，中国毫米波雷达搭载量将达到4250万颗。

 

毫米波雷达具有检测小目标、分辨细节和穿透性强的特点。目前，传统的毫米波雷达逐渐向4D演化，增加了高度维度的测量，具有高分辨率点云、AI目标识别和辅助高精定位的特点，点云质量相当于 64 线激光雷达，但成本仅为激光雷达的 1/10。知名研究机构Yole预测全球4D毫米波雷达的市场规模在2027年有望达到35亿美元。至2025年，中国车载4D毫米波雷达市场规模在悲观、中性、乐观情况下有望分别达到1.9亿美元、3.6亿美元和5.4亿美元。关于一辆车需要配置多少个毫米波雷达，目前业界已经部分形成共识。业内根据自动驾驶不同等级的主要功能，对毫米波雷达的配置进行了不同划分，L1级别需要2SRR+1LRR；L2需要2SRR+1LRR；L3需要4SRR+1LRR；L4需要6SRR+1LRR；L5需要6SRR+2LRR。随着自动驾驶层级的提升，毫米波雷达的需求数量也会有较大的突破，前景可期。

 

据不完全统计，相比于去年统计，国内4D毫米波雷达生产研发企业数量可以说是暴增，国内已超过20家本土企业，眼下4D毫米波雷达赛道已非常拥挤。毫米波雷达也在朝着高集成、高分辨率发展，成像毫米波雷达成为各雷达厂商的下一步角逐点。

目前理想L7、飞凡R7、深蓝SL03等已搭载4D毫米波雷达。11/10/2023光纤在线讯，据中国电信官网消息，中国电信800MHz重耕工程无线网主设备采购项目评标委员会按照招标文件载明的评标方法和标准已完成对各投标人递交的投标文件的评审。根据此前集采公告显示，本次集采涉及的主要评估产品品类为5G-移动基站，规格型号为800M NR基站，预估规模为25万站。公告显示，本项目共有5名投标人参与投标，根据评审结果，华为技术有限公司和华为技术服务有限公司联合体、中兴通讯股份有限公司、上海诺基亚贝尔股份有限公司、爱立信(中国)通信有限公司、大唐移动通信设备有限公司入围。

 

 

 

 

5G通讯技术

一

移动通信产业的新发动机---5G

什么是5G？

“5G”一词通常用于指代第 5 代移动网络。5G 是继之前的标准（1G、2G、3G、4G 网络）之后的最新全球无线标准，并为数据密集型应用提供更高的带宽。除其他好处外，5G 有助于建立一个新的、更强大的网络，该网络能够支持通常被称为 IoT 或“物联网”的设备爆炸式增长的连接——该网络不仅可以连接人们通常使用的端点，还可以连接一系列新设备，包括各种家用物品和机器。公认的5G的优势是：

•具有更高可用性和容量的更可靠的网络

•更高的峰值数据速度（多 Gbps）

•超低延迟

与前几代网络不同，5G 网络利用在 26 GHz 至 40 GHz 范围内运行的高频波长（通常称为毫米波）。由于干扰建筑物、树木甚至雨等物体，在这些高频下会遇到传输损耗，因此需要更高功率和更高效的电源。5G部署最初可能会以增强型移动宽带应用为中心，满足以人为中心的多媒体内容、服务和数据接入需求。增强型移动宽带用例将包括全新的应用领域、性能提升的需求和日益无缝的用户体验，超越现有移动宽带应用所支持的水平。

 

毫米波是5G的关键技术

 

       毫米波通信是未来无线移动通信重要发展方向之一，目前已经在大规模天线技术、低比特量化ADC、低复杂度信道估计技术、功放非线性失真等关键技术上有了明显研究进展。但是随着新一代无线通信对无线宽带通信网络提出新的长距离、高移动、更大传输速率的民用特殊应用场景的需求，针对毫米波无线通信的理论研究与系统设计面临重大挑战，开展面向长距离、高移动毫米波无线宽带系统的基础理论和关键技术研究，已经成为新一代宽带移动通信最具潜力的研究方向之一。

 

毫米波的优势：   毫米波由于其频率高、波长短，具有如下特点：

频谱宽，配合各种多址复用技术的使用可以极大提升信道容量，适用于高速多媒体传输业务；可靠性高，较高的频率使其受干扰很少，能较好抵抗雨水天气的影响，提供稳定的传输信道；方向性好，毫米波受空气中各种悬浮颗粒物的吸收较大，使得传输波束较窄，增大了窃听难度，适合短距离点对点通信；波长极短，所需的天线尺寸很小，易于在较小的空间内集成大规模天线阵。

毫米波的缺点：毫米波也有一个主要缺点，那就是不容易穿过建筑物或者障碍物，并且可以被叶子和雨水吸收。这也是为什么5G网络将会采用小基站的方式来加强传统的蜂窝塔。

二

5G网络的优势

5G网络（5G Network）是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达20Gbps，合2.5GB每秒，比4G网络的传输速度快10倍以上。举例来说，一部1G的电影可在4秒之内下载完成。随着5G技术的诞生，用智能终端分享3D电影、游戏以及超高画质（UHD）节目的时代正向我们走来。

 

(一)5G网络通信技术传输速度快：5G网络通信技术是当前世界上最先进的一种网络通信技术之一。相比于被普遍应用的4G网络通信技术来讲，5G网络通信技术在传输速度上有着非常明显的优势，在传输速度上的提高在实际应用中十分具有优势，传输速度的提高是一个高度的体现，是一个进步的体现。5G网络通信技术应用在文件的传输过程中，传输速度的提高会大大缩短传输过程所需要的时间，对于工作效率的提高具有非常重要的作用。所以5G网络通信技术应用在当今的社会发展中会大大提高社会进步发展的速度，有助于人类社会的快速发展。

(二)5G网络通信技术传输的稳定性：5G网络通信技术不仅做到了在传输速度上的提高，在传输的稳定性上也有突出的进步。5G网络通信技术应用在不同的场景中都能进行很稳定的传输，能够适应多种复杂的场景。所以5G网络通信技术在实际的应用过程中非常实用，传输稳定性的提高使工作的难度降低，工作人员在使用5G网络通信技术进行工作时，由于5G网络通信技术的传输能力具有较高的稳定性，因此不会因为工作环境的场景复杂而造成传输时间过长或者传输不稳定的情况，会大大提高工作人员的工作效率。

(三)5G网络通信技术的高频传输技术：高频传输技术是5G网络通信技术的核心技术，高频传输技术正在被多个国家同时进行研究。低频传输的资源越来越紧张，而5G网络通信技术的运行使用需要更大的频率带宽，低频传输技术已经满足不了5G网络通信技术的工作需求，所以要更加积极主动的去探索去开发。高频传输技术在5G网络通信技术的应用中起到了不可忽视的作用。

 

三

5G网络的应用

（1）高速传输数据。现如今，4G网络通信在人们的日常生活与工作中已经得到普及应用，5G网络通信以此为基础提高传输数据的效率，传输速度达到3.6G/s，不仅节省大量空间，还能提高网络通信服务的安全性。当下网络通信技术还在不断发展，不久的将来数据传输速率会大于10G/s，远程控制应用在这样的前提下会广泛普及于人们的生活。另外，5G网络通信延时较短，约1ms，能满足有较高精度要求的远程控制的实际应用，例如车辆自动驾驶、电子医疗等等，通过更短的网络延时进一步提高5G网络通信远程控制应用的安全性，不断完善各项功能。

（2）强化网络兼容。对于不同的网络，兼容性一直是其发展环节共同面对的问题，只有解决好这一问题，就能在市场上大大提高对应技术的占有率。只是当下的情况表明还没有网络通信技术有良好兼容性，即便有也存在较为严重的局限性。然而5G网络通信最显著的一个特点及优势就是兼容性强大，能在网络通信的应用及发展中满足不同设备的正常使用，同时有效融合类型不同、阶段不同的网络，大大增加应用5G网络通信的人群，在不同阶段实现不同网络系统的兼容，大大降低网络维护费用，节约成本，获取最大化的经济效益。

（3）协调合理规划。移动市场正在高速发展，市场中有多种通信系统，5G网络通信想要在激烈的市场竞争中立足，就务必要协调合理规划多种网络系统，协同管理多制式网络，在不同环境里让用户获得优质服务和体验。尽管5G网络通信具有3G和4G等通信技术的优势，但要实现多个网络的协作，才能最大限度发挥5G网络通信的优势，所以在应用5G网络通信的过程中，利用中央资源管理器促进用户和数据的解耦，优化网络配置，完成均衡负载的目标。

（4）满足业务需求。网络通信的应用及发展的根本目标始终是满足用户需求，从2G时代到4G时代，人们对网络通信的需求越来越多元化，网络通信技术也在各方面有所完善，应用5G网络通信势必也要满足用户需求，优化用户体验，实现无死角、全方位的网络覆盖，无论用户位于何处都可以享受优质网络通信服务，并且不管是偏远地区还是城市都能确保网络通信性能的稳定性。在今后的应用及发展中，5G网络通信最重要的目标之一就是不受地域和流量等因素的影响，实现网络通信服务的稳定性和独立性。

 

毫米波雷达

一

定义

毫米波雷达，是工作在毫米波波段（millimeter wave ）探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头 。毫米波雷达能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标；具有成像能力，体积小、机动性和隐蔽性好，在战场上生存能力强。毫米波雷达工作在毫米波段。通常毫米波是指30～300GHz频段(波长为1～10mm)。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头 。

 

二

毫米波雷达的优势劣势

优势：光波在大气中传播衰减严重，器件加工精度要求高。毫米波与光波相比，它们利用大气窗口（毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率）传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。为此，它们在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星-地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。在远程导弹或航天器重返大气层时，需采用能顺利穿透等离子体的毫米波实现通信和制导。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。优势主要有以下几点：

（1）小天线口径、窄波束：高跟踪和引导精度；易于进行低仰角跟踪，抗地面多径和杂波干扰；对近空目标具有高横向分辨力；对区域成像和目标监视具备高角分辨力；窄波束的高抗干扰性能；高天线增益；容易检测小目标，包括电力线、电杆和弹丸等。

（2）大带宽：具有高信息速率，容易采用窄脉冲或宽带调频信号获得目标的细节结构特征；具有宽的扩谱能力，减少多径、杂波并增强抗干扰能力；相邻频率的雷达或毫米波识别器工作，易克服相互干扰；高距离分辨力，易得到精确的目标跟踪和识别能力。

（3）高多普勒频率：慢目标和振动目标的良好检测和识别能力；易于利用目标多普勒频率特性进行目标特征识别；对干性大气污染的穿透特性，提供在尘埃、烟尘和干雪条件下的良好检测能力。

（4）良好的抗隐身性能：当前隐身飞行器上所涂覆的吸波材料都是针对厘米波的。根据国外的研究，毫米波雷达照射的隐身目标，能形成多部位较强的电磁散射，使其隐身性能大大降低，所以，毫米波雷达还具有反隐身的潜力。

劣势：毫米波在雷达中应用的主要限制有：雨、雾和湿雪等高潮湿环境的衰减，以及大功率器件和插损的影响降低了毫米波雷达的探测距离；树丛穿透能力差，相比微波，对密树丛穿透力低；元器件成本高，加工精度相对要求高，单片收发集成电路的开发相对迟缓。

 

三

毫米波雷达的应用需求

（1）高精度多维搜索测量：进行高精度距离、方位、频率和空间位置的测量定位；

（2）雷达安装平台有体积、重量、振动和其它环境的严格要求：毫米波雷达天线尺寸小、重量轻，容易满足便携、弹载、车载、机载和星载等不同平台的特殊环境要求；

（3）目标特征提取和分类识别：毫米波雷达高分辨力、宽工作频带、大数值的多普勒频率响应、短的波长易获得目标细节特征和清晰轮廓成像等特点，适于目标分类和识别的重要战术要求；

（4）小目标和近距离探测：毫米波短波长对应的光学区尺寸较小，相对微波雷达更适于小目标探测。除特殊的空间目标观测等远程毫米波雷达外，一般毫米波雷达适用于30 km 以下的近距离探测；