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汽车雷达系统几大应用场景，对发射机和接收机的要求 留言
高级驾驶辅助系统(Advanced driver assistance systems, ADAS)是为驾驶员提供安全支持和提高驾驶便利性的系统。安全问题受到重点关注，是因为大多数交通事故由人类行为或错误造成。
因此，ADAS的最终目的是通过从障碍物检测(如车辆、停车位、行人等)到交通标志识别和驾驶员监控(如疲劳驾驶)或通信(车与车、车与基础设施)来促进自动化系统发展，从而避免任何类型的交通事故。
通过专门的雷达系统探测任何类型的障碍物是ADAS的一项关键技术。
汽车雷达的使用案例多种多样，包括以下场景，而这些场景对探测设备都有特定要求：
自适应巡航控制
Adaptive cruise control, ACC
ACC适用于正常驾驶条件，使行驶速度适应前方车辆，并检测远处的障碍物，避免发生任何事故。这是对信噪比和距离(最大200米)要求最高的用例。ACC处理是由车辆前部的77GHz远程雷达(Long-range radar, LRR)系统实现。
盲点检测
Blind spot detection, BSD
BSD专用于检测位于驾驶员侧和后部的其他车辆，目的是警告驾驶员那些几乎看不到车辆，进而避免潜在的碰撞。在距离要求高达20米的情况下，24GHz和77GHz系统可适用。
短程雷达
Short-range radar, SRR
中程雷达
Medium-range radar, MRR
远程雷达
Long-range radar, LRR
在现如今的开发和可用的产品中，有专门高度优化的解决方案用于特定场景。展望下一代，将采用整体方法，通过将单一技术结合到传感器融合中，预计将看到更复杂性的产品。
因此，为特定目的高度优化的特定专用解决方案被组合在一起(例如，LRR、LiDAR、摄像头)，从而可以实现对所有用例的广泛覆盖。反之，将多个传感器的实时数据进行整体聚合会是ADAS系统传感器融合面临的挑战。
尽管目前24GHz车载雷达作为解决方案已经广泛部署，但在当前的新设计中使用的是77GHz。
然而，应注意的是，监管机构正在考虑允许超过100GHz的额外频带，例如134/136–141GHz。欧洲技术标准协会(European Technical Standards Institute, ETSI)正在审查在120至260GHz频率范围内的超宽带(Ultrawideband, UWB)无线电测定应用。
表1.1 汽车雷达的系统要求
| 参数 | 值(目标) | 值(最大) | 单位 |
| 距离R | >100 | 250 | m |
| 距离分辨率ΔR | 0.25 | 100 | m |
| 速度分辨率Δv | 5 | km/h | |
| 天线增益Gant | >10 | dBi | |
| 系统灵敏度RXsens | <70 | dBm | |
| Tx等效全向辐射功率(EIRP) (77GHz/79GHz) | 25 | 50/33 | dBm |
| 带宽BW (77GHz/79GHz) | 0.8/2 | 1/4 | GHz |
系统级规范如表1.1和1.2所示，重点是距离和速度分辨率，接收机和发射机的一些关键规范分别如表1.2和1.3所示。
表1.2 汽车远程雷达的接收机要求
| 参数 | 值 | 单位 |
| 阻带衰减 | >65 | dB |
| 无杂散动态范围 (SFDR) | <−70 | dBc |
| RX链增益 (RX,in to BB) | 70 | dB |
| 总噪系数 | ~ 13 | dB |
| 有效位数(ENOB)(在BB接口) | >12 | bit |
| 最小输入信号PRX, min | −100 | dBm |
| 最小信噪比SNRmin | 16 | dB |
从硅技术的角度来看，有两大趋势。第一个广泛使用的技术是SiGe BiCMOS。SiGe BiCMOS的优势包括目前可用fmax=500GHz到更高fmax=700GHz及更高fmax的新技术的开发正在进行中。
或者，在与信号处理和数字控制的单片集成的范围内，使用CMOS技术，这是CMOS的一个关键优势。CMOS可用栅极长度和最大频率的发展和预测如图所示。
CMOS技术的另一个关键优势是它能够在单片集成电路中使用数字逻辑。因此，RF收发器可以与基带和应用处理单元完美地集成，这使得可以在共享外围部件[例如，电源管理单元(PMU)]的同时高效地对RF、基带(BB)和应用处理器(AP)及其交互进行编码。
表1.3 汽车远程雷达的发射机要求
| 参数 | 值 | 单位 |
| 相噪PN | −94 | dBc/Hz at 1MHz |
| 频率斜升Tramp | 20 | μs |
| 频率范围Δf | 2 | GHz |
| 天线增益Gant | 20 | dBi |
| 最小输出功率PTX,min | 10 | dBm |
这种方法得益于数字逻辑和静态随机存取存储器(SRAM)晶体管密度的增加，从9725 mt /cm^2 (CMOS15nm半间距，2018)、15437 mt /cm^2 (CMOS 11.9 nm半间距，2020)增加到24505 mt /cm^2 (CMOS 9.5 nm半间距，2022)，考虑微处理器单元(MPU)/专用集成电路(ASIC)技术路线图数据。
原文始发于微信公众号（雷达通信电子战）
