在多數(shù)人的眼里，雷達(dá)與軍事相關(guān)，是軍事科學(xué)的一部分，不過(guò)在今天雷達(dá)的應(yīng)用已經(jīng)日益進(jìn)入尋常生活。或許，您家的智能馬桶就采用了24GHz雷達(dá)傳感器；而在汽車中，使用24GHz的防撞雷達(dá)已經(jīng)在歐美國(guó)家最先普及；在工業(yè)領(lǐng)域，儲(chǔ)罐液位計(jì)、路燈系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、警用測(cè)速儀、智能開門器、動(dòng)作檢測(cè)器和智能停車場(chǎng)等民用場(chǎng)合也都是雷達(dá)的用武之地。

為什么是微波雷達(dá)?

為什么這些場(chǎng)合必須要用到雷達(dá)而不是其他的探測(cè)方式？或許您可以從蝙蝠的身上尋找答案。蝙蝠是“瞎子”，但卻可以在夜間出沒，相當(dāng)精準(zhǔn)的探測(cè)障礙物。人們受到啟發(fā)于是發(fā)明了雷達(dá)。所以，在汽車，工業(yè)等領(lǐng)域中，在視覺條件很差的情況下還要求精確地探測(cè)物體時(shí)，雷達(dá)就被派上了用場(chǎng)。

目前在對(duì)汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的大部分討論都集中在使用可見波長(zhǎng)攝像機(jī)的被動(dòng)視覺系統(tǒng)上。知名的技術(shù)型電子元器件分銷商世強(qiáng)產(chǎn)品經(jīng)理宋斌在一次相關(guān)會(huì)議上就曾表示：“重要的一點(diǎn)是，‘ADAS傳感技術(shù)’只有雷達(dá)是與天氣無(wú)關(guān)的。而攝像機(jī)在識(shí)別目標(biāo)上有優(yōu)勢(shì)，雷達(dá)更善于探測(cè)物體，測(cè)量其速度。” 宋斌解釋到，出于這些原因，很多重視探測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)分類評(píng)估的早期系統(tǒng)會(huì)選擇雷達(dá)。他指出：“在歐洲，對(duì)卡車緊急剎車系統(tǒng)有很大的需求。它是基于雷達(dá)的。”

雖然光學(xué)視覺系統(tǒng)非常成熟了，而雷達(dá)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)會(huì)使其更加完善。宋斌預(yù)測(cè)，在不久的將來(lái)，具有目標(biāo)識(shí)別的多攝像機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)能夠融合視頻和雷達(dá)數(shù)據(jù)，對(duì)周圍的世界建立動(dòng)態(tài)模型。

“而相比成本更低的超聲波雷達(dá)，微波雷達(dá)一定是汽車ADAS系統(tǒng)的趨勢(shì)。因?yàn)橄啾瘸暡ɡ走_(dá)，微波雷達(dá)受的干擾要小很多，如其不受大霧天氣及溫度等的影響，檢測(cè)距離大于100m，而超聲波雷達(dá)受到的干擾則較多，檢測(cè)距離小于1m。雖然微波雷達(dá)的成本要高一些，但是真正能夠滿足汽車嚴(yán)酷環(huán)境安全要求的，還是要選‘攝像頭+微波雷達(dá)’的方案。”宋斌表示。

24GHz收發(fā)一體FMCW的高集成度方案

不過(guò)微波雷達(dá)系統(tǒng)高昂的成本及復(fù)雜的高頻設(shè)計(jì)一直使得其難以廣泛投入商用。“英飛凌適用于商業(yè)級(jí)和汽車級(jí)傳感應(yīng)用的單片24GHz雷達(dá)芯片解決了這一難題。”宋斌進(jìn)一步指出：“作為英飛凌的增值服務(wù)分銷商，我們代理的英飛凌24GHz收發(fā)一體芯片BGT24Mxx系列堪稱是目前市場(chǎng)上集成度最高的24GHz的ISM波段雷達(dá)收發(fā)器系列。該解決方案具備設(shè)計(jì)緊湊、系統(tǒng)靈活和成本效益的特點(diǎn)，在汽車和工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)非常明顯。”

圖1. 英飛凌24GHz收發(fā)一體芯片。

BGT24Mxx系列工作在24GHz ISM頻段，采用頻率調(diào)制的連續(xù)波(FMCW)設(shè)計(jì)。配備了一個(gè)具有業(yè)界最高集成度的片上雷達(dá)收發(fā)器和一個(gè)僅用于接收的輔助芯片，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能靈活實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用的低成本和高性能的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

全新系列的三款器件分別為BGT24MTR11(單發(fā)射單接收通道)、BGT24MTR12 (單發(fā)射雙接收通道)和BGTMR2 (雙接收器)。由一個(gè)接收器發(fā)展到兩個(gè)或更多個(gè)接收通道，這可使系統(tǒng)在更廣的角度內(nèi)更精確地進(jìn)行目標(biāo)感測(cè)。電壓為3.3V的BGT24MTR11在500mW功耗下感測(cè)距離達(dá)到160米。其在近場(chǎng)傳感應(yīng)用中的感測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)別。

采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QFN封裝的這種單片解決方案相對(duì)于市場(chǎng)上的分立式解決方案，可使占板空間降低30%。BGTMTRxx器件通過(guò)取消外置組件匹配和占用板卡空間的射頻傳輸線，簡(jiǎn)化了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

24GHz單片雷達(dá)方案推動(dòng)汽車和工業(yè)應(yīng)用率先普及

“將發(fā)射通道和接收通道集成在一顆芯片上，節(jié)省了寶貴的電路板空間，較之于分立器件方案，其占板面積節(jié)省了30%左右。并且令設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的如同不需要24GHz RF匹配/RF傳輸線一樣。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)VQFN封裝可以在標(biāo)準(zhǔn)SMD生產(chǎn)線上進(jìn)行貼裝。以上的這些特性都使得它成為汽車防撞雷達(dá)的不二之選。” 宋斌指出。

英飛凌雷達(dá)芯片采用基于鍺硅（SiGe）的制造工藝。鍺硅工藝研發(fā)項(xiàng)目得到了德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部（BMBF）的支持。該工藝經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)，尤其適用于汽車應(yīng)用。與目前使用的砷化鎵（GaAs）組件不同，SiGe工藝可制造出更加小巧且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的雷達(dá)傳感器。

“汽車毫米波雷達(dá)是汽車主動(dòng)安全產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，目前國(guó)際上幾乎所有的汽車均開始配備汽車毫米波雷達(dá)，其中包括汽車防撞雷達(dá)、汽車盲區(qū)檢測(cè)雷達(dá)等。目前，國(guó)產(chǎn)還沒有開發(fā)出可商業(yè)化的汽車毫米波雷達(dá)產(chǎn)品，而國(guó)外同類產(chǎn)品價(jià)格昂貴，如凱美瑞的汽車防撞雷達(dá)就高達(dá)1.9萬(wàn)人民幣/個(gè)。所以市場(chǎng)急需此類產(chǎn)品。”宋斌指出。

國(guó)內(nèi)估計(jì)最先使用起來(lái)的是24GHz微波雷達(dá)，用來(lái)做短距離探測(cè)。宋斌進(jìn)一步指出：“現(xiàn)在我們價(jià)格已經(jīng)做到很便宜，批量化后價(jià)格會(huì)更加便宜，加上24GHz周邊的元器件設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，我們已經(jīng)有汽車行業(yè)客戶商業(yè)化了。至于77GHz，價(jià)格太貴，后端開發(fā)技術(shù)難度大，相關(guān)儀器都很難搞到，要想大量普及短時(shí)間還是很難的。還有關(guān)鍵一點(diǎn)：國(guó)家工信部已經(jīng)出臺(tái)政策‘24GHz頻段短距離車載雷達(dá)設(shè)備使用頻率規(guī)劃’。”

圖2. 工業(yè)和信息化部關(guān)于發(fā)布24GHz頻段短距離車載雷達(dá)設(shè)備使用頻率的通知

雷達(dá)技術(shù)是設(shè)計(jì)創(chuàng)新的ADAS系統(tǒng)、避免交通事故發(fā)生的關(guān)鍵所在。英飛凌的雷達(dá)芯片無(wú)論在何種天氣條件下（包括霧天、雨天和雪天），都能讓汽車看清前方道路。正是有了這款芯片，未來(lái)，中遠(yuǎn)距離雷達(dá)系統(tǒng)將成為中級(jí)車標(biāo)配設(shè)備。 

此外，BGT24Mxx系列的潛在應(yīng)用范圍還包括儲(chǔ)罐(固體和液體)的液位/料位監(jiān)測(cè)、照明控制、安防系統(tǒng)和智能門控系統(tǒng)應(yīng)用以及工業(yè)車輛的防撞監(jiān)測(cè)等。

例如，對(duì)于節(jié)能照明應(yīng)用而言，24GHz雷達(dá)系統(tǒng)非常適用于通過(guò)感測(cè)指定區(qū)域的運(yùn)動(dòng)物體或人，調(diào)節(jié)街道照明、工業(yè)照明和辦公照明的照明強(qiáng)度水平。BGT24MTxxx的高分辨率使儲(chǔ)罐液位測(cè)量系統(tǒng)變得更加精確，因?yàn)樵撓到y(tǒng)不受潑濺液體或灰塵的影響。開門系統(tǒng)也可輕而易舉地區(qū)分進(jìn)門人和過(guò)路人。另一種應(yīng)用是防盜報(bào)警器，例如監(jiān)獄的安防系統(tǒng)。24GHz雷達(dá)可覆蓋270平米的范圍，而常用的紅外(IR)系統(tǒng)只能覆蓋10平米。

Rogers高性能微波板材——24G雷達(dá)的最佳配套選擇

大功率、復(fù)雜的射頻、微波系統(tǒng)同樣給高頻線路板材帶來(lái)了挑戰(zhàn)。好馬還需配好鞍，羅杰斯（Rogers）高性能微波板材是英飛凌24G雷達(dá)方案的最佳選擇。

世強(qiáng)微波產(chǎn)品經(jīng)理陽(yáng)忠提醒工程師們：“高性能的射頻、微波系統(tǒng)對(duì)相關(guān)的功率器件以及無(wú)源器件具有近乎苛刻的要求，因此目前能進(jìn)入該領(lǐng)域的半導(dǎo)體和無(wú)源器件提供商屈指可數(shù)。另外，在相關(guān)材料上也具有極高的要求，系統(tǒng)電路板材以及相關(guān)物料的特性同樣十分關(guān)鍵。為了能夠勝任應(yīng)用的操作環(huán)境，在選材時(shí)需要依據(jù)電氣、機(jī)械和熱性能挑選合適的材料。”

Rogers 的RO4000系列是目前市場(chǎng)上性價(jià)比最優(yōu)的射頻/微波板材，RO4350(R) 提供最高性價(jià)比；RO4350 LOPRO(R) 提供更低的導(dǎo)體損耗；RO4835(R) 提供高溫抗氧化板材。

RO4000系列的DK、DS特性在24G頻段非常穩(wěn)定，并且采用碳?xì)錁渲疤沾商盍蠈訅喊搴桶牍袒梢蕴峁┏錾母哳l性能以及低廉的線路加工成本。是一款可以用標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)氧樹脂/玻璃布（FR-4）加工工藝進(jìn)行加工的低損耗材料。以下優(yōu)點(diǎn)都使其成為了24GHz雷達(dá)的最佳拍檔：

•   性價(jià)比最優(yōu)的射頻/微波板材 

•   類似于FR4的加工流程，加工成本更加低廉，

•   3倍于PTFE材料的導(dǎo)熱系數(shù) 

•   低的Z軸熱膨脹率，可以更好的保證通孔可靠性，更適合與多層板的壓合 

•   介電常數(shù)2.55-6.15           

RO4000材料還擁有微波射頻電路、匹配網(wǎng)絡(luò)以及特定阻抗傳輸線的設(shè)計(jì)者所需要的特性。而且有符合UL 94V-0防火等級(jí)的版本。“RO4350和RO4835最適于應(yīng)用于汽車中。其中RO4835還采用了高溫抗氧化板材，即使汽車在高溫環(huán)境下工作，板子也不會(huì)氧化。” 陽(yáng)忠強(qiáng)調(diào)。

本文小結(jié)

如前所述，英飛凌24GHz單芯片雷達(dá)解決方案具備如下三大優(yōu)勢(shì)：

1、高度集成：一顆芯片上集成了發(fā)射和接收功能，比分立器件節(jié)省占比30%占比空間；

2、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，電路板上不需要24GHz RF匹配/RF傳輸線；

3、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QFN式封裝可以在標(biāo)準(zhǔn)SMD生產(chǎn)線上進(jìn)行貼裝。

世強(qiáng)同時(shí)作為全球領(lǐng)先的功率器件提供商英飛凌、全球領(lǐng)先的板材提供商ROGERS 的中國(guó)分銷商，有能力為國(guó)內(nèi)微波、射頻系統(tǒng)相關(guān)廠商和工程師提供一攬子的解決方案和一站式系統(tǒng)設(shè)計(jì)咨詢。“上述三大優(yōu)勢(shì)無(wú)疑也是你選擇世強(qiáng)雷達(dá)方案的三大理由。我們可以提供整套的24GHz雷達(dá)方案的支持，與第三方公司合作幫助客戶開發(fā)方案，更重要的，如果客戶打包購(gòu)買我們的產(chǎn)品，在成本上會(huì)有優(yōu)勢(shì)。” 陽(yáng)忠指出。

關(guān)于世強(qiáng)

世強(qiáng)先進(jìn)成立于1993年，是包括安華高、瑞薩電子、Silicon Labs、Rogers、Melexis、英飛凌、acam、Alliance、Micrel、Littelfuse、NEMICON、EMC & RF Labs、EPSON、Cpyress、Vincotech、SMI、理光微電子、是德等在內(nèi)的全球知名半導(dǎo)體企業(yè)及測(cè)試測(cè)量?jī)x器公司在大中國(guó)區(qū)的重要分銷商，同時(shí)也是眾多電子制造和研發(fā)企業(yè)的重要供應(yīng)商，產(chǎn)品業(yè)務(wù)廣泛覆蓋工業(yè)、安防、醫(yī)療、汽車、智能手機(jī)、通信設(shè)備、消費(fèi)、智能四表、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

作為技術(shù)驅(qū)動(dòng)型分銷企業(yè) ，世強(qiáng)還擁有成熟的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)和系統(tǒng)的服務(wù)流程，根據(jù)需求向客戶提供新產(chǎn)品推介、快速樣品、應(yīng)用咨詢、方案及軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)環(huán)境、售后及物流等方面的專業(yè)服務(wù)。2014年，世強(qiáng)年銷售額2.32億美金，在全國(guó)設(shè)有17個(gè)分公司和辦事處，擁有員工近500人。

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