可以肯定，車載毫米波市場將迎來一波快速的增長！原因很簡單：車載毫米波雷達可以有效的提高汽車的主動安全性能，是實現(xiàn)ADAS和無人駕駛的終極目標必備之神器。

車載毫米波雷達通過陣列天線向外發(fā)射調(diào)制毫米波，然后將接收的回波信號和本地振蕩混頻提取中頻信號，經(jīng)后方MCU單元運行2-D傅里葉變換等處理提取汽車周與目標的相對速度、相對距離、相對角度，以及相對運動方向等信息。汽車中央處理單元會基于提取的信息進行智能處理，并給駕駛員警示信息，或者及時采取主動干預(yù)措施，從保證主動安全性能，減少事故幾率。

世界各國汽車安全法規(guī)和評級將加速ADAS快速發(fā)展，從而帶動車載毫米波雷達的旺盛需求。

圖1，各國ADAS安全規(guī)范的發(fā)展進程（圖片來源：中投證券）

因應(yīng)這一市場潮流，各個技術(shù)廠商都在積極投入進行分辨率更高、感測距離更遠的77GHz毫米波雷達的研發(fā)，并推出可商用的解決方案。其中NXP開發(fā)的77GHz雷達方相關(guān)的產(chǎn)品已經(jīng)形成了一個“人丁興旺”的大家族。（圖2）

圖2，NXP 77GHz毫米波雷達方案相關(guān)產(chǎn)品家族

今天，我們就向大家“安利”一款基于NXP產(chǎn)品的、經(jīng)典的77GHz雷達方案（方案框圖見圖4）。該方案采用“S32R274（處理器） + TEF810（射頻收發(fā)器）”雙芯片架構(gòu)，可以讓車輛檢測周邊環(huán)境和感知潛在的碰撞風(fēng)險，從而提高車輛安全性能。目前該方案已有評估套件可供客戶評估，套件中包括微波陣列天線等完整的硬件電路，以及基于S32R274包含波束賦形，CFAR等完整評估軟件，使得客戶可快速開始自己的雷達設(shè)計。

圖3，NXP 77GHz毫米波雷達方案系統(tǒng)框圖

推薦這一方案的理由，歸納起來有以下四點：

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射頻收發(fā)芯片

在NXP整個77GHz毫米波雷達方案中，汽車雷達收發(fā)器采用的是TEF810單芯片方案，它支持FMCW調(diào)制方式，可用于短距、中距、長距車載雷達應(yīng)用，能夠覆蓋76GHz到81GHz的全汽車雷達頻段。

TEF810具有高集成度并且實現(xiàn)了極高的性價比，內(nèi)部集成了所有FMCW調(diào)制方式所必須的功能模塊，包括用啁啾信號靈活控制的FMCW波形生成器、3路發(fā)射鏈路包含二元鍵相以及輸出功率穩(wěn)定電路、4路包含ADC的高線性和低噪聲的接收鏈路，在高角度分辨率應(yīng)用中，可以用一顆芯片實現(xiàn)最高12路虛擬接收鏈路，實現(xiàn)12度的角度分辨率。

每個接收鏈路包括高通濾波器和低通濾波器，高通濾波器用于濾除比較強的低頻干擾，低通濾波器可以由于ADC抗混疊濾波器，每個接收通道包含有40MS/s的12-bit SAR ADC, ADC后跟有抽取系數(shù)為1、2、4.8和16的數(shù)字抽取濾波器。量化后的采樣信號可以經(jīng)由LVDS，CSI2-DPHY，CIF等接口傳到S32R274做進一步的處理。

TEF810采用標準SPI通信接口用于傳輸控制和數(shù)據(jù)告警信息，SPI最高支持40Mbps傳輸速率。芯片內(nèi)部含有功能安全監(jiān)控電路，可追蹤監(jiān)控關(guān)鍵參數(shù)的運行狀況比如芯片溫度，射頻鏈接狀況以及鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)等。TEF810內(nèi)部電路框圖如圖4所示。

圖4，TEF810射頻收發(fā)芯片電路框圖

評估板上的收發(fā)天線采用10單元串聯(lián)饋電的直線貼片陣列，陣列單元符合契比雪夫最優(yōu)分布，4路接收天線間隔0.5個波長，3個發(fā)天線間隔為2個波長，這樣可以實現(xiàn)3發(fā)4收的MIMO配置，等效于12個間隔為0.5波長虛擬線性接收陣列。串聯(lián)饋電直線陣列中心諧振頻率為79GHz，中心頻率處的增益為12.9dBi，半功率帶寬可以實現(xiàn)垂直角12度，水平角80度。評估板實物如圖5所示。

圖5，天線評估板實物圖

2

雷達信號處理器

S32R274是一款汽車級的、基于PowerPC架構(gòu)的32-bit多核處理器，作為77GHz車載雷達方案中數(shù)據(jù)分析決策核心，除了具有通用軟件處理能力和豐富的汽車總線接口，S32R274更具有強大的雷達信號處理能力，滿足現(xiàn)代波束賦形和快啁啾調(diào)制對計算能力的要求，其內(nèi)部集成的獨特的信號處理加速單元可實現(xiàn)快速傅里葉變換、窗函數(shù)處理、FIR濾波、峰值檢索、矢量計算以及柱狀圖分析等。

S32R274支持ASIL汽車安全應(yīng)用以及增加了一些符合SHE要求的防篡改特征。S32R274高集成度處理器可以幫助客戶實現(xiàn)緊湊，安全可靠，低成本高性能的雷達解決方案。S32R274評估板示意圖如圖5。

圖6，S32R274處理器評估板

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軟件開發(fā)工具

和上述硬件方案配套提供的軟件開發(fā)工具RadarSDK非常便于客戶實現(xiàn)軟件開發(fā)，它提供了RF和SPT抽象層的軟件標示，便于客戶基于RadarSDK開發(fā)更高級別算法，軟件包含基本的2D-FFT變化、二維峰值搜索+恒虛警率檢測、數(shù)字波束賦形。波達方向角估計。信號處理流程框圖如圖7。

圖7，77GHz雷達信號處理流程框圖

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全方位技術(shù)支持

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