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汽车雷达的频段和带宽的发展趋势

2021/12/27
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向77GHz过渡

尽管“日落条款(Sunset Clause)”导致了24GHz UWB(21.65-26.65GHz)SRR逐渐退出,但该立法直到最近才实施。

美国联邦通信委员会(FCC)已于2022年1月1日强制要求在新款轻型车辆中停止使用24GHz UWB。一些现有车型(2021年或更早推出)已搭载了24GHz UWB SRR,因此实际上距离需求完全停止还需几年;欧洲电信标准协会(ETSI)已将日落条款从2013年6月延长至2018年1月1日,尽管欧洲和日本对24GHz UWB SRR的需求已过渡到24GHz NB;中国工信部前不久印发了《汽车雷达无线电管理暂行规定》,规划76-79GHz频段用于汽车雷达,从规定施行之日起,国家无线电管理机构不再受理和审批24.25-26.65GHz频段车载雷达无线电发射设备型号核准申请。

除了一些小众应用或当前供应合同的延续之外,Tier1们已经没有收到更多的24GHz UWB SRR的RFQ了。

虽然24GHz UWB SRR已被淘汰,但使用通用雷达平台,77GHz UWB(76-77.5GHz)的更高带宽和更高的精度会向77GHz UWB SRR过渡,而不是24GHz NB SRR。

77GHz UWB将成为后向雷达应用(以及现有的前向雷达)的实际频段。通过使用77GHz UWB频段,这种后置SRR的精度几乎是24GHz NB的20倍,分辨率提高到5cm截面以内。另外,集成芯片组的逐渐普及也有助于过渡到77GHz。

只有Aptiv的77GHz SRR使用分立芯片,而其他公司已经采用了集成的MMIC。Infineon RASIC AFE和收发IC支持2GHz带宽。NXP Dolphin TEF810x RF-CMOS MMIC集成了3个发射通道和4个接收通道收发器ADC模数转换器)和低噪VCO,支持2GHz带宽和4GHz啁啾拼接。其他芯片组包括ST Microelectronics STRADA770M 和TI AWR1642。

通过在一片芯片上组合两个VCO并进行开关,使 VCO(Voltage Controlled Oscillator,用于FM、频率调制)和PA(Power Amplifiers)在更长的范围内工作,这方面已经取得了进展。尽管使用CMOS技术有所帮助,但这一直具有挑战性。

79GHz的全球标准尚未定79GHz UWB(77-81GHz)何时进入市场尚不确定,因为没有一个全球标准可供使用。尽管许多成熟市场根据车厂们的需求(美国FCC、欧盟ETRI、日本ARIB(无线电工业和商业协会)、中国工信部)已批准了79GHz。

未来五年可能会出现一个标准。但与此同时,由于77GHz的技术成熟度、全球标准的接受度、性能和成本等,车厂将坚持使用77GHz而非79GHz。

79GHz SRR可以从其4GHz带宽(与24GHz NB的400-800MHz相比)提供更高的距离分辨率。Fujitsu-Ten在2015年的研究表明,79GHz UWB可以检测到打开的车门和行人,77GHz UWB却不能。还可以添加AI处理来提高性能。信号处理和波形使77GHz更适用于停车辅助应用,77GHz UWB中的1.5GHz有足够的带宽(并且比现有的24GHz NB解决方案有所改进)。此外,79GHz SRR受距离短的限制,其距离分辨率小于10厘米,可在其他后向应用中提供功能,例如BSD和RCTA。

除了通过更高的带宽提高距离分辨率外,还可以扩大检测FoV,从而减少传感器数量。它的尺寸也可以更小,因此成本更低。然而,需要多少带宽(超过1GHz)才能达到合适的性价比,这取决于Tier 1的决定。

60GHz的接受度越来越高

60GHz的舱内应用已经得到了很多认可,并得到了美国FCC和日本ARIB的批准,但在这一领域77GHz的概念并不多。

到目前为止,60GHz SRR没有标准,因为它本质上是近法拉第笼(near-Faraday cage)辐射器,可能对舱内的其他通信系统造成潜在干扰。

下一个考虑用于汽车的频段是120-140GHz。

2018年6月,IMEC测试了WiSens SoC,该SoC用于140GHz的舱内SRR。IMEC使用专有的2通道天线、PLL(Phased Lock Loop)FMCW和SISO(Single Input-Single Out)扫描和现成的ADC,以及FPGA。WiSens采用了28nm CMOS工艺。随着MIMO的发展,这种雷达可以达到的空间分辨率会增加到1.5cm。IMEC已与松下合作,概念传感器的功耗只有1W。与60GHz相比,更高的频段位于ISM频段,可提高分辨率并减少干扰影响。

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