雷達(dá)

　　有事故數(shù)據(jù)表明，超過76%的事故都是僅僅由于人類的錯(cuò)誤而產(chǎn)生的；而在94%的事故中，有人類失誤的因素在內(nèi)。ADAS（Advanced Driver Assistance Systems，高級駕駛員輔助系統(tǒng)）配備了數(shù)個(gè)雷達(dá)傳感器，從而能很好地支持無人駕駛的整體功能。當(dāng)然，這里還是有必要說明一下，RADAR全稱為Radio Detection And Ranging，即用無線電波探測和定位物體。

　　目前的雷達(dá)系統(tǒng)一般采用24GHz或77GHz的工作頻率。77GHz的優(yōu)勢在于其對測距和測速的準(zhǔn)確性更高，水平角度的分辨率也更好，同時(shí)天線體積更小，也更少出現(xiàn)信號干擾的情況。

　　以下是SRR（Short-range radar短程雷達(dá)系統(tǒng)）和MRR/LRR （mid-range radar， long-range radar中/長程雷達(dá)系統(tǒng)）的主要區(qū)別。

　　短程雷達(dá)的主要應(yīng)用方面為：

　　1） 盲區(qū)探測（盲區(qū)監(jiān)控）

　　2） 車道保持和變道輔助

　　3） 后置雷達(dá)碰撞報(bào)警或防撞保護(hù)

　　4） 泊車輔助

　　5） 十字路口交通監(jiān)控

　　中長程雷達(dá)的主要應(yīng)用方面為：

　　1） 剎車輔助

　　2） 緊急制動

　　3） 自動距離控制

　　短程雷達(dá)一般被用于替代超聲波傳感器以及支持更高等級的自動駕駛。為此，汽車上每個(gè)角落都將被安上傳感器，車身前端則會裝一個(gè)用于長程探測的前視傳感器。車身360°全覆蓋的雷達(dá)系統(tǒng)中，車身兩側(cè)中部也會另外安裝上傳感器。

　　理想狀況下，這些雷達(dá)傳感器都將采用79GHz的頻段和4Ghz的傳輸帶寬。但是，全球信號頻率傳輸標(biāo)準(zhǔn)目前在77GHz頻道只允許1GHz的帶寬。如今，對于雷達(dá)MMIC （monolithic microwave integrated circuit單塊微波集成電路）的基本定義是“3個(gè)發(fā)射頻道（TX）和4個(gè)接收頻道（RX）被集成在單塊電路上”。

　　行業(yè)內(nèi)的討論的熱點(diǎn)問題在于：將基帶處理功能集成在MMIC上，或是專注于制造僅負(fù)責(zé)收集原始數(shù)據(jù)的雷達(dá)傳感器，哪一種更好。

　　兩者的區(qū)別在于，加了基帶處理器之后，就有了“預(yù)處理數(shù)據(jù)”，也就是說，有關(guān)每個(gè)探測對象的速度、距離、信號強(qiáng)度、水平角和垂直角等未被最終驗(yàn)證的信息都在傳感器上先預(yù)處理過了。反之，僅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集的雷達(dá)傳感器則只會提供未經(jīng)篩選的原始數(shù)據(jù)，然后傳給ECU來處理。圖7展示了僅進(jìn)行原始數(shù)據(jù)收集的雷達(dá)傳感器的基本架構(gòu)。

　　圖7：雷達(dá)傳感器（僅進(jìn)行原始數(shù)據(jù)收集）的基本架構(gòu)

　　在雷達(dá)傳感器不進(jìn)行預(yù)處理的情況下，基帶處理功能被集成在了雷達(dá)處理控制器里，而雷達(dá)傳感器會將未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)直接傳輸給處理控制器。

　　這一方法有幾大優(yōu)點(diǎn)。首先，將基帶處理功能集成化，就能采用一個(gè)相對簡單的COMS線性結(jié)構(gòu)，而不是射頻設(shè)備獨(dú)有的優(yōu)化技術(shù)，這樣就能節(jié)約所需的單晶硅表面面積，從而降低成本。還有一個(gè)優(yōu)勢是將需要散熱的位置從雷達(dá)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到了控制單元中，由于控制器比雷達(dá)傳感器的空間更大，從而能更好地解決散熱問題。

　　最后，因?yàn)椴粚?shù)據(jù)進(jìn)行過濾或壓縮，也就不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失，控制器能夠直接使用來自于傳感器的原始數(shù)據(jù)，從而使信號處理有更多和更靈活的方法。就算這樣的情況下對傳感器的傳輸速率有了更高的要求，這也不是問題，因?yàn)閿?shù)據(jù)可以通過MIPI CSI-2通信協(xié)議接口傳輸（見圖8）。

　　圖8：MIPI CSI-2通信協(xié)議接口

　　這一接口協(xié)議如今已經(jīng)被商業(yè)化，如用在視頻環(huán)視系統(tǒng)中。這種架構(gòu)與圖8中的原始數(shù)據(jù)雷達(dá)傳感器配合地非常好：信號接口有4條數(shù)據(jù)線，可以接入4個(gè)信號接收器，并配有12位的雷達(dá)單塊微波集成電路，通信接口的帶寬也能達(dá)到1到1.5Gbit每秒。

　　如圖9所示，因?yàn)檫@樣的雷達(dá)傳感器布置采用了相同的通信接口，這就簡化了攝像頭和雷達(dá)以及未來的激光傳感器（收集到的）數(shù)據(jù)的融合過程。

　　MMIC的技術(shù)發(fā)展有個(gè)先決條件，即通過高頻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)24GHz或77GHz的頻帶要求并滿足其相應(yīng)的輸出功率。

　　如今，鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管已經(jīng)被用在高頻部件上，而單片130納米CMOS處理器也已經(jīng)被用于邏輯集成電路。過去的數(shù)年里，ST（意法半導(dǎo)體公司，全球最大的半導(dǎo)體生產(chǎn)研發(fā)公司之一）已經(jīng)利用BiCMOS技術(shù)生產(chǎn)出了24GHz的單塊微波集成電路，。而77/79GHz基帶技術(shù)的發(fā)展也采用了最新的BiMOS9MW技術(shù)，CMOS元件的寬度可以達(dá)到最小130nm。

　　針對未來的超高頻122GHz頻帶雷達(dá)系統(tǒng)，ST也已經(jīng)開發(fā)出了B55技術(shù)。這一技術(shù)使鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管能達(dá)到超過320GHz的傳輸頻率，而且還可以被集成在55納米的CMOS數(shù)字邏輯電路上。

　　除了優(yōu)化的BiCMOS技術(shù)，意法半導(dǎo)體公司還能將片上系統(tǒng)通過公司自行開發(fā)的FD-SOI技術(shù)集成起來，刷制在僅有28nm厚的電路板上。圖9顯示了目前MMIC的發(fā)展過程。在24GHz頻帶范圍內(nèi)的最新研發(fā)成果是A431塊，它包含了一個(gè)發(fā)射器和三個(gè)接收器。圖中的26GHz基帶元件則主要是為美國市場而開發(fā)的。

　　▲圖9：MMIC路線圖

　　路線圖展示的77/79GHz零件中，A770/A772目前還處于研發(fā)階段，而圖10框圖中的A770MMIC收發(fā)器已經(jīng)是一個(gè)高度集成的產(chǎn)品了。

　　圖10：A770MMIC收發(fā)器

　　A770是一個(gè)單片集成收發(fā)器，包括了三個(gè)發(fā)射器、四個(gè)接收器、一個(gè)可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器，一個(gè)集成的ADC（Analog to Digital Converter模數(shù)轉(zhuǎn)換器）和一個(gè)MIPI CSI II 接口。當(dāng)需要更多發(fā)射和接收通道時(shí)，這一模塊甚至可以被級聯(lián)起來。模塊被封裝在9mm*9mm的陶瓷EWLB（Embedded Wafer Level Ball Grid Array內(nèi)嵌式晶圓級球柵陣列）中，可以被用于中程和長程探測。

　　目前在進(jìn)行可行性研究的雷達(dá)傳感器是一個(gè)單片片上系統(tǒng)，同時(shí)集成了雷達(dá)和基帶傳輸功能。如同之前所說的，目前意法半導(dǎo)體正在研究極高的集成狀態(tài)下原始數(shù)據(jù)雷達(dá)傳感器的各個(gè)細(xì)節(jié)和可能存在的缺陷，也在通過市場方面的研究探討其商業(yè)上的相關(guān)問題。