车载毫米波雷达的原理是什么?

目前各个国家对车载毫米波雷达分配的频段各有不同，但主要集中在24GHz和77GHz，少数国家（如日本）采用60GHz频段。由于77G相对于24G的诸多优势，未来全球车载毫米波雷达的频段会趋同于77GHz频段（76-81GHz）。

一、车载毫米波雷达的原理

车载毫米波雷达通过天线向外发射毫米波，接收目标反射信号，经后方处理后快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息（如汽车与其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等），然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类，进而结合车身动态信息进行数据融合，最终通过中央处理单元（ECU）进行智能处理。经合理决策后，以声、光及触觉等多种方式告知或警告驾驶员，或及时对汽车做出主动干预，从而保证驾驶过程的安全性和舒适性，减少事故发生几率。

毫米波雷达工作路径简图
根据辐射电磁波方式不同，毫米波雷达主要有脉冲体制以及连续波体制两种工作体制。其中连续波又可以分为FSK（频移键控）、PSK（相移键控）、CW（恒频连续波）、FMCW（调频连续波）等方式。

二、毫米波雷达PCB板材、芯片、成品雷达市场格局

2.1、芯片（MMIC）
毫米波雷达的核心芯片来自国外厂商，几乎被他们垄断。从毫米波雷达芯片国内外企业的市场占有率来看，目前国际市场主要被恩智浦（NXP）、英飞凌、德州仪器（TI）等芯片设计公司占据。
代表厂商：得捷电子、富士通、飞思卡尔、英飞凌、安森美、恩智浦、意法半导体、瑞萨电子
国内的毫米波雷达芯片业目前还未形成规模。毫米波芯片是涉及学科范围非常广的高难度工程，国内企业在以下两个方面还与国外大公司有一定的差距：
●芯片核心技术积累少，创新应用基本由国外巨头引领；
●差异化产品创新、品牌信誉度还有待进一步提升。
随着我国集成电路产业化进程的加快，国内芯片设计企业已经开始布局毫米波雷达领域。
清华大学、清能华波等单位在毫米波雷达芯片领域有着深厚的积累，东南大学毫米波国家重点实验室已完成8mm波段混频器、倍频器、开关、放大器等单功能芯片的研制，目前正在开展单片接收/发射前端的设计与研制；国内24GHz/77GHz MMIC关键技术也在不断获得突破，其中由意行半导体自主研发的24GHz SiGe雷达射频前端MMIC套片，率先实现了国内该领域零的突破，现已实现量产和供货。去年，加特兰微电子发布了其国内首款77GHz CMOS车载毫米波雷达收发芯片。南京米勒也正在研发雷达MMIC。

长期以来，在国家项目、企业合作和社会资本的通力支持下，部分企业已经完成了毫米波雷达全集成核心芯片的研发，并逐步进入产业化进程，毫米波雷达核心芯片将会在未来3到5年之内逐步实现部分自主可控。
2.2、雷达天线高频PCB板材

雷达拆解示意图
其中这一片就是天线阵列，如下图所示：

毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列，简单说将高频PCB板集成在普通的PCB基板上实现天线的功能，需要在较小的集成空间中保持天线足够的信号强度。77Ghz雷达更高规格的高频PCB板，77GHz雷达的大范围运用将带来相应高频PCB板的巨大需求。
PCB天线的性能对于这些车载雷达系统来说至关重要，它们需要向目标发射并几乎瞬间接收如目标是另一辆车的反射信号。关键的PCB天线性能参数包括增益，方向性和效率，低损耗电路材料对于获得良好的PCB天线性能至关重要。 PCB天线的长期可靠性也非常重要，因为这些紧凑型天线及其高频收发电路同时还必须可持续不间断地工作（当车辆运行时），并能在更具挑战性的操作环境——商业机动车辆——上可靠地运行。
目前雷达天线高频PCB板由沪电股份、Rogers(罗杰斯)、Isola、Schweizer（施瓦茨，目前沪电股份持有公司19.74%股权）等少数公司掌握。国内高频PCB板厂商暂无技术储备，只能根据图纸代加工，仍需国外进口。国内的沪电股份是大陆和博世的PCB板材供应商。
2.3、全球毫米波雷达主要供货厂商分布
2.3.1、国外主要毫米波供应商

国外主要雷达供应商  来源：盖世汽车研究院
美国、欧洲和日本在车载雷达技术和研究方面处于领先地位。
从竞争格局来看，全球毫米波雷达市场被博世（Bosch）、大陆集团（Continental）、天合汽车集团（TRW）、法雷奥（Valeo）、海拉（Hella）、德尔福（Delphi）、电装（Denso）、奥托立夫（Autoliv）、富士通（Fujitsu）等厂商垄断，77GHz毫米波雷达，只有博世、大陆、德尔福、电装、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。
目前中国24GHz雷达市场主要由法雷奥（Valeo）、海拉（Hella）和博世（Bosch）主导，合计出货量占总出货量的60%以上；中国77GHz雷达主要由大陆集团（Continental）、博世（Bosch）和德尔福（Delphi）主导，合计出货量约占总出货量的80%。
1、德国博世（Bosch）集团

德国博世（Bosch）集团，主要从事汽车与智能交通技术、工业技术、消费品和能源以及建筑技术等产业，是全球第一大汽车技术供应商。1995年博世首次量产MEMS传感器，如今拥有超过1000项MEMS相关的专利。博世每年投入研发资金4亿欧元，研发自动驾驶所需的几乎全部传感器，包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达和高精度地图。博世在全球毫米波雷达供应商排行榜上高居第一，主要提供长距雷达和中距雷达。Bosch的毫米波雷达主要以77GHz为主。
2、德国大陆（Continental）集团

德国大陆（Continental）集团创始于1871年，也是一家具有百年历史的跨国性企业集团，世界领先的汽车配套产品供应商之一。大陆集团主要从事汽车轮胎生产，也涉足刹车和汽车系统的制造，2006年收购美国摩托罗拉公司的汽车电子事业部，2007年并购德国西门子威迪欧汽车股份公司，从而踏足汽车电子化产业领域。大陆集团在毫米波雷达领域与博世并驾驶齐驱，两家公司毫米波雷达的市场份额超过40%。大陆集团在毫米波雷达产品方面既有24GHz也有77GHz，是戴姆勒集团 77G 毫米波雷达的主要供应商，产品系列包括 ARS300,ARS400,SRR200 三种。
3、德尔福（Delphi）

德尔福（Delphi）是全球领先的汽车与汽车电子零部件及系统技术供应商，产品几乎涵盖了现代汽车零部件工业的主要领域，为客户提供全面的产品与系统解决方案。德尔福公司在1995年以前是通用汽车公司的零部件子公司，1995年与通用分家之后，德尔福成为一家完全独立的公司，并且在世界范围内处于领先地位。德尔福的毫米波雷达以77GHz为主，采用较为传统的硬件方案，成本比较高，性能不俗。
4、奥托立夫（Autoliv）

奥托立夫（Autoliv）是一家瑞典企业，成立于1956年， 主要产品为汽车电子安全系统，座椅安全带系统以及电子控制单元，汽车方向盘系统等。目前在世界上28个国家有80多家生产工厂，同时有20个碰撞试验中心，及13个全球研发中心。随着自动驾驶的发展，奥托立夫在主动安全电子市场细分为三个部分：刹车系统(Braking)，主动安全系统(包括雷达、LIDA、摄像头、ECU、驾驶辅助、驾驶员监测等)，约束控制和感知。奥托立夫同时提供24G和77G毫米波雷达产品。
5、日本电装（DENSO）公司
日本电装（DENSO）公司是世界汽车零部件及系统的顶级供应商，其生产的24GHz亚毫米波汽车后方及侧面雷达传感器，以帮助提升车辆的安全系统。这款传感器应用于2018款丰田凯美瑞车型上。   
6、法雷奥（Valeo）
法雷奥是一家专业致力于汽车零部件、系统、模块的设计、开发、生产及销售的工业集团，是世界领先的汽车零部件供应商之一，在汽车动力总成、节能减排和电子新能源等方面有独特的经验与技术优势。
7、德国海拉（Hella）集团
德国海拉（Hella）集团是24GHz毫米波雷达传感器领域的重要力量，早在2005年，海拉就将其第一代24GHz毫米波雷达传感器投入批量生产。该类型雷达是辅助驾驶系统的重要传感设备，具备探测距离远、精度高且低成本等特点。
8、天合汽车集团(TRW Automotive Holdings Corp.)
天合汽车集团(TRW Automotive Holdings Corp.)是全球领先的汽车安全系统供应商，汽车安全系统的先驱和领导者，世界十大汽车零部件供应商之一。总部位于美国密歇根州利弗尼亚，在全球25多个国家和地区拥有63,000多名员工，2010年销售额达144亿 美元，2012年汽车零部件销售额为164亿美元，为世界财富五百强企业，天合生产制动、转向、悬挂、乘员安全方面的高科技主、被动安全产品及系统并提供售后市场作业。
9、美国傲酷（Oculii）公司
美国傲酷（Oculii）公司是一家提供毫米波雷达及其解决方案的公司，在全球首创了车载4D雷达及高清点云成像雷达。2015年下半年，傲酷推出了世界上第一款商用的24G 4D雷达，针对智能交通应用。2017年下半年，傲酷又推出了77G的4D雷达。目前已经开始小规模量产，接下来准备在国内进行大规模车规量产。由于采用了TI的CMOS单芯片解决方案，其77G 4D雷达可以做到火柴盒大小，是ABCD雷达的一半大小。