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汽車雷達的頻段和帶寬的發(fā)展趨勢

2021/12/27
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向77GHz過渡

盡管“日落條款(Sunset Clause)”導致了24GHz UWB(21.65-26.65GHz)SRR逐漸退出,但該立法直到最近才實施。

美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)已于2022年1月1日強制要求在新款輕型車輛中停止使用24GHz UWB。一些現(xiàn)有車型(2021年或更早推出)已搭載了24GHz UWB SRR,因此實際上距離需求完全停止還需幾年;歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)已將日落條款從2013年6月延長至2018年1月1日,盡管歐洲和日本對24GHz UWB SRR的需求已過渡到24GHz NB;中國工信部前不久印發(fā)了《汽車雷達無線電管理暫行規(guī)定》,規(guī)劃76-79GHz頻段用于汽車雷達,從規(guī)定施行之日起,國家無線電管理機構不再受理和審批24.25-26.65GHz頻段車載雷達無線電發(fā)射設備型號核準申請。

除了一些小眾應用或當前供應合同的延續(xù)之外,Tier1們已經(jīng)沒有收到更多的24GHz UWB SRR的RFQ了。

雖然24GHz UWB SRR已被淘汰,但使用通用雷達平臺,77GHz UWB(76-77.5GHz)的更高帶寬和更高的精度會向77GHz UWB SRR過渡,而不是24GHz NB SRR。

77GHz UWB將成為后向雷達應用(以及現(xiàn)有的前向雷達)的實際頻段。通過使用77GHz UWB頻段,這種后置SRR的精度幾乎是24GHz NB的20倍,分辨率提高到5cm截面以內(nèi)。另外,集成芯片組的逐漸普及也有助于過渡到77GHz。

只有Aptiv的77GHz SRR使用分立芯片,而其他公司已經(jīng)采用了集成的MMIC。Infineon RASIC AFE和收發(fā)IC支持2GHz帶寬。NXP Dolphin TEF810x RF-CMOS MMIC集成了3個發(fā)射通道和4個接收通道收發(fā)器ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器)和低噪VCO,支持2GHz帶寬和4GHz啁啾拼接。其他芯片組包括ST Microelectronics STRADA770M 和TI AWR1642。

通過在一片芯片上組合兩個VCO并進行開關,使 VCO(Voltage Controlled Oscillator,用于FM、頻率調(diào)制)和PA(Power Amplifiers)在更長的范圍內(nèi)工作,這方面已經(jīng)取得了進展。盡管使用CMOS技術有所幫助,但這一直具有挑戰(zhàn)性。

79GHz的全球標準尚未定79GHz UWB(77-81GHz)何時進入市場尚不確定,因為沒有一個全球標準可供使用。盡管許多成熟市場根據(jù)車廠們的需求(美國FCC、歐盟ETRI、日本ARIB(無線電工業(yè)和商業(yè)協(xié)會)、中國工信部)已批準了79GHz。

未來五年可能會出現(xiàn)一個標準。但與此同時,由于77GHz的技術成熟度、全球標準的接受度、性能和成本等,車廠將堅持使用77GHz而非79GHz。

79GHz SRR可以從其4GHz帶寬(與24GHz NB的400-800MHz相比)提供更高的距離分辨率。Fujitsu-Ten在2015年的研究表明,79GHz UWB可以檢測到打開的車門和行人,77GHz UWB卻不能。還可以添加AI處理來提高性能。信號處理和波形使77GHz更適用于停車輔助應用,77GHz UWB中的1.5GHz有足夠的帶寬(并且比現(xiàn)有的24GHz NB解決方案有所改進)。此外,79GHz SRR受距離短的限制,其距離分辨率小于10厘米,可在其他后向應用中提供功能,例如BSD和RCTA。

除了通過更高的帶寬提高距離分辨率外,還可以擴大檢測FoV,從而減少傳感器數(shù)量。它的尺寸也可以更小,因此成本更低。然而,需要多少帶寬(超過1GHz)才能達到合適的性價比,這取決于Tier 1的決定。

60GHz的接受度越來越高

60GHz的艙內(nèi)應用已經(jīng)得到了很多認可,并得到了美國FCC和日本ARIB的批準,但在這一領域77GHz的概念并不多。

到目前為止,60GHz SRR沒有標準,因為它本質(zhì)上是近法拉第籠(near-Faraday cage)輻射器,可能對艙內(nèi)的其他通信系統(tǒng)造成潛在干擾。

下一個考慮用于汽車的頻段是120-140GHz。

2018年6月,IMEC測試了WiSens SoC,該SoC用于140GHz的艙內(nèi)SRR。IMEC使用專有的2通道天線、PLL(Phased Lock Loop)FMCW和SISO(Single Input-Single Out)掃描和現(xiàn)成的ADC,以及FPGA。WiSens采用了28nm CMOS工藝。隨著MIMO的發(fā)展,這種雷達可以達到的空間分辨率會增加到1.5cm。IMEC已與松下合作,概念傳感器的功耗只有1W。與60GHz相比,更高的頻段位于ISM頻段,可提高分辨率并減少干擾影響。

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