毫米波雷达新趋势——级联与79GHz

个概念，表示一个系统有多个输入和多个输出．如果将移动通信系统的传输信道看成一个系统，则发射信号可看成移动信道(系统)的输入信号，而接收信号可看成移动信道的输出信号。IM O 雷达的基本含义是：雷达采用多个发射天线，同时发射相互正交的信号，对目标进行照射，然后用多个接收天线接收目标回波信号并对其进行综合处理，提取目标的空间位置和运动状态等信息。

MIMO雷达虚拟阵的一个典型应用是用于雷达二维成像，雷达二维成像的距离分辨力 主要取决于雷达信号的带宽，方位分辨力主要取决于天线的波束宽度。要提高成像的距离分辨力，需要增加雷达信号的带宽是相对比较容易的。而要提高雷达信号的方位分辨力，需要增大天线或阵列的孔径，而这在实际中受到多方面因素的限制，有很大的难度。目前广泛采用的解决办法是采用合成孔径技术，在不增加天线物理尺寸的基础上，得到大孔径的阵列。与合成孔径的思想不同，MIMO 雷达是利用多发多收的天线结构等效形成虚拟的大孔径阵列，获得方位上的高分辨力。而这种虚拟阵的形成是实时的，能够避免传统的ISAR成像中存在的运动补偿问题。 故MIMO 雷达在成像应用上有其独特的优势。

上图为德州仪器测试的多片级联雷达（MIMO）的FFT输出图，很明显通道数越多，精细程度就越高。

上表为德州仪器4个AWR1243级联后雷达的参数，远距离分辨力大大提高，40米处可以做到1度的方位角分辨率，也就是4.5厘米的精度和大约9厘米的物体分离精度。如果是百万像素45度FOV的摄像头，那么40米处只有大约20像素的方位角分辨率，无法分清行人和骑行者。MIMO具备很宽的FOV，像德州仪器这种4个级联的雷达FOV高达192度。而摄像头的话80度的FOV 都算是广角了，边缘处可能有广角失真。

一对发射阵元和接收阵元可以虚拟出一个收发阵元，则对于M发N收的MIMO雷达 ，发射阵元和接收阵元共有M* N对 ，即可以虚拟出M *N个收发阵元 ，其个数一般是远远大于N的，从而实现了阵列孔径的扩展。例如2发4收的MIMO雷达，可以形成8元的虚拟阵列。

德州仪器使用4个3发4收的AWR1243雷达，就是192个虚拟通道（天线或者叫阵列）。

79GHz雷达更适合CMOS RF工艺

毫米波雷达最突出的优势是价格低廉，即便是和视觉系统相比价格也不高。同时毫米波雷达是主动型器件，而视觉系统是被动型器件，主动型器件有比较广阔的挖掘潜力。被动型器件，cmos图像传感器自问世以来，整体结构未有变化。而收发器从SiGe转换为硅基CMOS后，性价比进一步提升。

79GHz很适合多个级联应用，对价格敏感程度更高，采用硅基CMOS的需求更强烈。早在2013年，松下和富士通就开发了79GHz的硅基CMOS工艺，NXP大约在2015年底推出79GHz硅基CMOS工艺雷达收发器芯片，为40纳米CMOS RF 工艺。

2016年6月，英飞凌和比利时IMEC推出28纳米CMOS RF 工艺的79GHz雷达收发器芯片。在2017年2月，老牌模拟IC半导体厂家ADI推出28纳米CMOS RF 工艺的79GHz雷达收发器芯片，ADI特别称之为Drive 360技术，推测也是采用多个雷达级联。

2017年4月，ADI则与瑞萨展开77/79GHz雷达合作，ADI将使用瑞萨的Autonomy平台的RH850/V1R-MMCU配合它家的毫米波雷达，据称这是一款针对毫米波雷达开发的MCU。

标准的无人驾驶系统中，激光雷达是主传感器，负责3D周边环境数字建模，提供SLAM。为路径规划和自主导航提供基础。摄像头主要是识别交通标识。毫米波雷达目前主要是两点应用，一是检测目标的移动速度然后与激光雷达融合，激光雷达也可以做到，但是毫米波雷达测速更加方便快捷。二是碰撞预警或避免碰撞。一旦侦测到有碰撞的潜在威胁，加速或减速来避免。可以称之为360度防撞雷达，这也是未来多个79GHz雷达的典型应用。