毫米波汽车防碰撞雷达技术原理及研发进展

雷达系统提前向司机发出报警，使司机及时作出反应，同时雷达输出信号到达汽车控制系统，根据情况进行自动刹车或减速。

毫米波防撞雷达系统有调频连续波（FMCW）雷达和脉冲雷达两种。对于脉冲雷达系统，当目标距离很近时，发射脉冲和接收脉冲之间的时间差非常小，这就要求系统采用高速信号处理技术，近距离脉冲雷达系统就变的十分复杂，成本也大幅上升。因而汽车毫米波雷达防撞系统常采用结构简单、成本较低、适合做近距离探测的调频连续波雷达体制。

射频收发前端是雷达系统的核心部件。国内外已经对前端进行了大量深入研究，并取得了长足的进展。已经研制出各种结构的前端，主要包括波导结构前端，微带结构前端以及前端的单片集成。国内研制的射频前端主要是波导结构前端。一个典型的射频前端主要包括线性VCO、环行器和平衡混频器三部分。前端混频输出的中频信号经过中频放大送至后级数据处理部分。数据处理部分的基本目标是消除不必要信号（如杂波）和干扰信号，并对经过中频放大的混频信号进行处理，从信号频谱中提取目标距离和速度等信息。

毫米波FMCW雷达测距、测速原理

雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波，并接收目标的反射信号。发射波的频率随时间按调制电压的规律变化。一般调制信号为三角波信号。反射波与发射波的形状相同，只是在时间上有一个延迟，发射信号与反射信号在某一时刻的频率差即为混频输出的中频信号频率，且目标距离与前端输出的中频频率成正比。如果反射信号来自一个相对运动的目标，则反射信号中包括一个由目标的相对运动所引起的多谱勒频移。根据多谱勒原理就可以计算出目标距离和目标相对运动速度。

已开发的车用主动防碰撞毫米波雷达

博世最近发表了采用SiGe技术的毫米波雷达LRR（Long Range Rader）3。此次开发的毫米波雷达由77GHz频带的MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuits）芯片组、4根贴片天线以及专用ASIC构成。芯片组由发送和接收用的两个芯片组成，两芯片均使用了SiGe技术。毫米波雷达的可检测距离为0.5m～250m。检测角度范围在30m远处为30度。

博世表示通过采用SiGe技术，可以比以往采用的MMIC技术降低成本。将来有望在车辆上配备两个毫米波雷达，并可追加功能。该公司在车辆前方配备了两个毫米波雷达，并公布了车辆试验结果——检测角度范围在30m远处扩大到了60度。

与只配备一个毫米波雷达相比，配备两个毫米波雷达提高了急转弯时的检测精度，可以更加准确地捕捉到前方车辆及路边的护栏等。实车试验中，在曲率半径为35m的道路上也可准确地识别前方车辆。该公司表示，该装备能够提高低速追踪的ACC（Adaptive Cruise Control System）的准确度等。另外，将来还可以增加各种功能，比如通过检测路旁的护栏等来识别弯道的形状，与车辆的横摆力矩配合以防止侧滑等。

日立制作所最近开发出两种体积更小的车载毫米波雷达，使用76GHz频带，检测距离最长达200m。

用于进行长距离检测的(检测范围1m-127m)毫米波雷达，尺寸为横100mm×纵80mm×厚30mm。与原来的机型相比，模块的厚度和体积大约分别减至以来的1/3和1/4。另外，用于进行短距离检测的毫米波雷达(检测范围0.1m—25m)主要通过改进天线，将检测角度从长距离检测雷达的±15度扩大到了±35度。
 
毫米波雷达主要由天线、高频电路及信号处理部分组成。日立制作所为了减小毫米波雷达的厚度，改进了高频电路及信号处理部分，通过将MMIC芯片封装在多层印刷线路板上，减小了体积，与原来使用单层印刷线路板的雷达相比，大幅提高了高频部件的封装密度。在提高微处理器性能的同时，通过增加混载内存的存储容量，将全部处理均集中在了1个微处理器上。由于减少了微处理器，所以信号处理部分生产的内部热量也随之减少，从而提高了部件的封装密度，这也为信号处理部分的小型化做出了贡献。

电装宣布开发出了体积比原款减小一半、成本大幅削减的毫米波雷达。使用高性能信号处理技术，通过减少天线的接收信道数，实现了天线和收发元件的小型化。通过连接天线和收发元件，将传送电波的导波管和收发天线融为一体，实现了产品的小型化和低成本化。