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探讨造成国内外毫米波雷达产业发展差别的原因

2020-09-23 17:10 次阅读

随着汽车保有量的增多,交通事故频发,提高汽车的主动安全性,发展自动驾驶汽车,是未来汽车产业的趋势。自动驾驶汽车是依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,让电脑可以在没有人类主动的操作下,自动、安全地操作机动车辆。其主要由环境感知系统、定位导航系统、路径规划系统、速度控制系统、运动控制系统、辅助驾驶系统、中央处理单元、数据传输总线等组成。

其中,感知环节就是利用安装在车辆上的各种传感器收集数据,在行驶过程中随时感知周围的环境,收集数据,进行静态、动态物体的识别、侦测与追踪,并结合导航仪地图数据,进行系统的运算与分析,从而预先判断可能发生的危险,使汽车行驶的舒适性和安全性达到最佳。目前,现有的车载传感器包含毫米波雷达、激光雷达、摄像头、超声波雷达等。

其中,毫米波雷达通过向外发射电磁波来进行障碍物检测,信号在传播过程中如果遇到障碍物则被反射,回波信号通过雷达的接收天线接收,然后经过混频和信号处理提取障碍物距离和径向速度等物理信息。毫米波雷达传感器具有体积小、质量轻和精度高的特点并且对雾、烟、灰尘的抗干扰能力强,具有全天候全天时的工作优势。近些年,随着毫米波雷达技术水平的提升和成本的下降,其开始应用于ADAS并成为自动驾驶所需的传感器。

市场为行业发展带来机遇

目前,全球毫米波雷达市场主要由博世、大陆集团、法雷奥、海拉、德尔福、奥托立夫、富士通等厂商主导,其中法雷奥、海拉和博世占据我国24 GHz雷达市场60%以上的出货量,大陆集团、博世和德尔福占据我国77 GHz雷达市场80%以上的出货量。

探讨造成国内外毫米波雷达产业发展差别的原因

与此同时,中国乘用车毫米波雷达市场从2017年起出现加速势头,国内毫米波雷达技术产业创新加速。《2018—2019 ADAS与自动驾驶产业链报告》显示,2017年全年乘用车毫米波雷达出货量接近232万颗,同比增长104.6%。2018年乘用车毫米波雷达实际出货量达358万颗,同比增长54%。《2019-2020年全球与中国汽车毫米波雷达产业研究报告》显示,2019年全年中国乘用车市场毫米波雷达安装量达517万颗,同比增长44.37%。

现阶段,毫米波雷达主要应用于前向ACC、AEB系统和后向BSD、LCA系统中。目前,美国、日本、欧盟等国家和地区纷纷将AEB纳入新车安全性评估项目中,各大车企也早已进军AEB领域,为未来实现自动驾驶做好技术储备。各个国家的新车评价体系相继引入AEB系统的现状也促进了AEB在我国的发展。根据中国新车评价规程(C-NCAP),自动紧急制动系统(AEB)已纳入2018年评分体系。同时,在《C-NCAP管理规则(2021年版)》评分体系中,主动安全权重由15%增加到25%。因此,毫米波雷达装配率将再度提高,市场空间将更大。

技术升级为行业发展带来新动力

汽车毫米波雷达通过所用频率大体可以分为24GHz和77GHz两大类。24GHz雷达发展较早,探测精度较低,主要用于100m以内的中短距离探测功能,如变道辅助(LCA)和盲点检测(BSD)等。77GHz毫米波雷达相对24GHz雷达体积更小、可实现的频率带宽更大,其分辨率更高,抗干扰更强,除了完成短距离探测,还可以实现中远距离探测功能,如前方碰撞预警(FCW)、自动紧急制动(AEB)、自适应巡航(ACC)等。

现阶段,美国、欧洲和日本在车载雷达技术研究方面处于领先地位。在我国,24GHz毫米波雷达国内发展比较早,能够量产且经验丰富的厂家比较多。但更适用于汽车应用的77GHz雷达和国外ABCD相比,发展较晚,雷达水平相对落后。77GHz毫米波车载雷达的关键技术主要由大陆、博世、电装、奥托立夫等传统汽车零部件巨头所垄断。

伴随传感器智能化程度的不断提高,在研发、制造、生产各技术环节的要求不断提高,当前我国毫米波雷达产业研发涵盖领域比较宽泛,但在核心的技术研发、工艺制造创新方面的水平相比国外相比存在很大差距。

森思泰克创始人秦屹博士认为,造成国内外毫米波雷达产业的发展差别原因有以下几点:首先,产品性能指标无法全面对标,个别指标无法做到同级别国际前沿水平。在一些对雷达性能要求较高的应用场景中,国内雷达无法通过测试;其次,量产经验相对不足。国外77GHz雷达应用在汽车时间5—10年,国产能量产的厂家不多且大多是最近一两年开始在汽车前装市场量产,尚需要一段时间检验雷达批量质量;再次,资金压力大。由于技术基础薄弱,研发所需的测试设备和生产设备都需要从国外购买,价格昂贵,后期收益情况未知,国内相关生产厂家面临巨大资金压力;另外,雷达公司相对“势单力薄”。国外许多优秀雷达公司,大都能够提供一整套系统,包括感知系统、控制器和执行器等,更利于整个系统的开发优化;最后,人才缺乏。车载雷达研发需要丰富的雷达系统和毫米波射频设计经验与能力,而这一领域的人才多集中在军工企业和国外企业。

作为市场前景相对明朗的新兴产品领域,近几年,毫米波雷达在国内方兴未艾。据不完全统计,超过100多家公司或团队在做汽车毫米波雷达方面的研发,整个行业蓬勃发展,国内企业已相继突破毫米波雷达产品的研发。

秦屹透露,伴随国外针对毫米波雷达芯片企业的收发片知识产权向国内放开,国内部分企业的77 GHz毫米波雷达产品实现量产。森思泰克77 GHz产品已先后搭载于一汽红旗HS5等多种车型上实现量产,并获得了良好的市场反响。在79GHz雷达方面,森思泰克79GHz生命体征探测雷达已经实现量产“上路”。

人才关系未来核心竞争力

国内市场需求量的增加,技术上与国外企业的差距,使得亟需大量专业人才来改善行业。技术密集是传感器产业的典型特点之一,对于高科技专业的人才需求不言而喻。当前我国毫米波雷达产业方面的专业人才不足,人才培育和培训体系有待进一步健全,导致行业各领域专业创新能力增长缓慢、技术更新换代周期长。

高水平专业科研队伍、行业领军人才、风向标学者缺乏严重制约我国毫米波雷达产业的长期可持续发展,产业后劲不足。同时,国内大部分企业普遍存在技术研发人才、知识产权人才不足等问题。

人才的成长需要时间和实践,没有捷径能走。为加快培养人才,出现了企业与院校的合作。面对目前行业人才缺失现状,森思泰克为代表的国产毫米波雷达企业已经率先试水。森思泰克已于国内河北科技大学、石家庄铁道学院等高校建立实践教学基地,旨在进一步加强产学研合作,为公司培养高素质技能人才,更为加快我国毫米波雷达产业发展提供强有力的科技和智力支撑。

秦屹认为,培养毫米波雷达行业的专业人才,除了基础设施不完善,还有教育的软实力。如何才能批量有效的提高学生的科研专业实践能力,不仅考验学校,也考验企业。学生能力的成长,依靠理论和实践共同影响。理论可以通过不同形式的上课获得,但具体独立解决问题的能力,还是要依靠有经验的老师、公司前辈工程师来指导,才能避免走许多弯路。
      责任编辑:tzh

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HMC8100 800 MHz - 4000 MHz中频接收器

HMC8200 800 MHz - 4000 MHz中频发射器

和特点 高线性度: 支持高达1024 QAM的调制频率 Tx IF范围:200 MHz - 700 MHz Tx RF范围:800 MHz - 4,000 MHz Tx功率控制范围: 25 dB SPI控制接口 32引脚5 mm × 5 mm LFCSP封装 产品详情 HMC8200LP5ME是一款高度集成的中频(IF)发射器芯片,可将行业标准300 MHz至400 MHz IF输入信号转换为输出端的800 MHz至4000 MHz单端射频(RF)信号。 中频发射器芯片采用紧凑型5 mm × 5 mm LFCSP封装,支持高达1024 QAM的复杂调制频率。HMC8200LP5ME在大幅缩减尺寸和成本的同时可降低传统微波无线电的设计复杂性。HMC8200LP5ME具有−31 dBm至+4 dBm的IF输入功率范围,以1 dB步长提供35 dB数字增益控制,且模拟电压增益放大器(VGA)持续控制-20 dBm至+5 dBm的发射器输出功率。 该器件还具有三个集成式功率检波器。第一个检波器(LOG_IF)可用于监控中频输入功率。第二个检波器(SLPD_OUT)是一个平方律功率检波器,用于监控进入混频器中的功率。第三个功率检波器(LOG_RF)用于监控输出功率,可用于实现输出功率的精细调整。 应用 点对点通信 卫星通信 无线微波回程系统 另请查...
发表于 02-22 15:33 77次 阅读
HMC8200 800 MHz - 4000 MHz中频发射器

ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发器

和特点 单芯片多频段3G收发器兼容3GPP 25.104第9版WCDMA/HSPA标准 覆盖UMTS频段频段I至VI和VIII至X的本地区域BS级 直接变频发射机和接收机 WCDMA和GSM接收基带滤波器选项 易于使用,校准工作量极小自动Rx直流失调控制简便的增益、频率和模式编程 低电源电流接收电流:50 mA(典型值)发射电流:50 mA至100 mA(随输出功率变化) 6 mm × 6 mm、40引脚LFCSP封装 只需极少的外部器件集成多频段多模式监控无Tx SAW或Rx级间SAW滤波器集成电源管理集成频率合成器,包括PLL环路滤波器集成PA偏置控制DAC/GPO 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 ADF4602是一款3G收发器IC,具有无与伦比的集成度和特性集合,非常适合提供蜂窝固定移动融合(FMC)服务的高性能3G毫微微蜂窝。只需少数几个外部器件,便能实现完整的多频段收发器。单个器件支持UMTS频段1至6和8至10。接收机基于直接变频架构,这种架构是高度集成的宽带CDMA (WCDMA)接收机的理想选择,可通过完全集成所有级间滤波来减少物料用量。前端含有三个高性能单端低噪声放大器(LNA),使该器件能支持三频段应用。单端输入结构可简...
发表于 02-22 15:33 118次 阅读
ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发器

HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频段I/Q下变频器

和特点 转换增益: 12.5 dB(典型值) 镜像抑制: 28 dBc(典型值) 噪声系数: 5 dB(典型值) 针对1 dB压缩(P1dB)的输入功率: -9 dBm(典型值) 输出三阶交调截点(IP3): -1 dBm(典型值) 输出二阶交调截点(IP2): 20 dBm(典型值) RFIN上6倍本振(LO)泄漏: -40 dBm(典型值) IFOUT上1倍LO泄漏: -50 dBm(典型值) 射频(RF)回波损耗: 5 dB(典型值) LO回损: 20 dB(典型值) 裸片尺寸: 3.599 mm × 2.199 mm × 0.05 mm产品详情 HMC7586是一款集成E频段的砷化镓(GaAs)单芯片微波集成电路(MMIC)同相和正交(I/Q)下变频器芯片,工作频率范围为71 GHz至76 GHz。 HMC7586在整个频段内提供12.5 dB小信号转换增益和28 dBc镜像抑制性能。 该器件采用低噪声放大器,后接由6倍倍频器驱动的图像抑制混频器。 该镜像抑制混频器使得低噪声放大器之后无需使用滤波器。 可针对直接变频应用提供差分I和Q混频器输出。 或者,可利用外部90°混合型器件和两个外部180°混合型器件将输出合并,以实现单边带应用。 所有数据包括IF端口上1 mil金线焊的效应。应用 E频段通信系统 高容量无线回程 测试与测量...
发表于 02-22 15:31 16次 阅读
HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频段I/Q下变频器

HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 噪声系数:8 dB(典型值) 接收器增益:0 - 70 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 可编程基带增益和滤波器带宽 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成AM和FM检波器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的75引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6301是一款完整的毫米波接收器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm × 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,包括低噪声放大器(LNA)、镜像抑制滤波器、RF至IF下变频器、IF滤波器、I/Q下变频器和频率合成器。该接收器的工作频率范围为57 GHz至64 GHz,双边调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250 MHz、500 MHz或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64 QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256 QAM的调制。通过通用模拟基带I/Q接口提供对各种调制格式的支持。接收器器件还内置AM和FM检波器以便解调开关键控(OOK)、频移键控(FSK)或最小...
发表于 02-22 15:14 45次 阅读
HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

和特点 用于单端接收机(Rx)输入和本振(LO)输入的集成巴伦 Rx通道增益: 22 dB 噪声系数(NF): 10 dB P1dB: −10 dBm LO输入范围: -8 dBm至+5 dBm Rx至IF隔离: 30 dB RF信号带宽: 250 MHz Rx输出阻抗: 900 Ω差分 LO输入缓冲器: 24 GHz RF和LO S11(50 Ω时): -5 dB 集成模拟输出的温度传感器:±5° 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):500 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5904是一款4通道、24 GHz接收机下变频器。 每个通道包含一个集成片内巴伦的单端RF输入,后接差分低噪声放大器(LNA),以及集成差分输出缓冲器的下变频混频器。 RF LO路径还有片内巴伦。 片内寄存器通过简单的三线式接口进行控制。 ADF5904采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。 应用 汽车雷达 工业雷达 微波(μW)雷达传感器 方框图...
发表于 02-22 15:07 106次 阅读
ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

和特点 RF 前端集成了 RF 巴伦和 LNA双平衡有源混频器,带高动态范围 IF 放大器具有低相位噪声和多核 VCO 的小数 N 频率合成器采用集成 LDO 稳压器的 5 V 电源供电输出 P1dB:7 dBm输出 IP3:16 dBm转换增益:36 dB噪声指数:7 dBRF 输入频率范围:16.95 GHz 至 22.05 GHz内部 LO 频率范围:16.75 GHz 至 21.15 GHzIF 频率范围:900 MHz 至 2500 MHz单端 50 Ω 输入阻抗和 75 Ω IF 输出阻抗可通过 4 线 SPI 编程32 引脚, 5 mm × 5 mm LFCSP 产品详情 ADMV4420 是一款高度集成的双平衡有源混频器,集成了小数 N 分频频率合成器,非常适合下一代 K 波段卫星通信。RF 前端由集成的 RF 巴伦和低噪声放大器(LNA)组成,可实现最佳的 7 dB 单边带噪声指数,同时最大限度地减少外部元件。此外,高动态范围 IF 输出放大器提供 36 dB 的标称转换增益。集成的低相位噪声、小数 N 分频锁相环(PLL),带有多核压控振荡器(VCO)和内部 2 倍乘法器,可为双平衡混频器产生必要的片内 LO 信号,无需外部频率合成。多核 VCO 使用内部自动校准程序,使得 PLL 可选择必要设置,并锁定约 400 μs。...
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ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

和特点 24 GHz 至 24.25 GHz VCO(工业、科学和医疗(ISM)射频频段) 双通道 24 GHz 功率放大器,输出为 8 dBm 单端输出 具有静音功能的双通道多路复用输出 可编程输出功率 LO 输出缓冲区 射频频率范围:24 GHz 至 24.25 GHz 功率控制检波器 辅助 8 位 ADC 高速和低速 FMCW 斜坡生成 25 位固定模数可实现亚赫兹频率分辨率 PFD 频率高达 110 MHz 归一化相位本底噪声为 −222 dBc/Hz 可编程电荷泵电流 ±5°C 温度传感器 4 线 SPI ESD 性能 HBM:2000 V CDM:250 V 符合汽车应用要求 产品详情 ADF5902 是一款 24 GHz 变送器(Tx)单片微波集成电路(MMIC),具有片内 24 GHz 压控振荡器(VCO)。VCO 具有分数 N 频率合成器,并具有波形生成功能、可编程网格阵列(PGA)和用于雷达系统的双变送器通道。片内 24 GHz VCO 为两个变送器通道和本地振荡器(LO)输出生成 24 GHz 信号。每个变送器通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器的控制都是通过简单的四线串行外设接口(SPI)实现的。ADF5902 采用紧凑式 32 引脚 5 mm × 5 mm LFCSP 封装。应用...
发表于 02-22 15:06 61次 阅读
ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

和特点 24 GHz至24.25 GHz压控振荡器(VCO) 具有8 dBm输出的2通道24 GHz功率放大器(PA) 单端输出 具有静音功能的2通道Muxed输出 可编程输出功率 N分频器TX输出(鉴频器) 24GHz LO输出缓冲器 250MHz信号带宽 电源控制检波器 辅助8位ADC ±5°C温度传感器 4线式串行外设接口(SPI) 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):250 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5901是一款24 GHz Tx单片微波集成电路(MMIC),片内集成24 GHz VCO和PGA,并有两个Tx通道,适用于雷达系统。片内24 GHz VCO产生用于2个Tx通道和LO输出的24 GHz信号。每个Tx通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器均通过简单的4线式接口进行控制。ADF5901采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。应用 汽车雷达 工业雷达 微波雷达传感器 工业传感器 精密仪器 油箱液位传感器 智能传感器 开门 节能 商用传感器:对象检测和跟踪 汽车、船舶、飞机和UAV(无人机):防撞 智能运输系统:智能交通监控和控制 监控和安全 方框图...
发表于 02-22 15:05 214次 阅读
ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 针对1 dB压缩的输出功率:15 dBm 增益:5 - 35 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成MSK调制器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的65引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6300BG46是一款完整的毫米波发射器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm x 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,工作频率范围为57 GHz至64 GHz,调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250、500或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64-QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256-QAM的调制。通过通用模拟基带IQ接口提供对各种调制格式的支持。发射器芯片还支持专用FSK、MSK、OOK调制格式,从而实现更低成本和功耗的串行数据链路,而无需使用高速数据转换器。差分输出向100 Ω负载提供高达15 dBm的线性输出功率。同时支持单端操作,最高12 dBm。与HMC6301BG46一起,完整的60 G...
发表于 02-22 12:05 102次 阅读
HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz