可以肯定，車載毫米波市場(chǎng)將迎來(lái)一波快速的增長(zhǎng)！原因很簡(jiǎn)單：車載毫米波雷達(dá)可以有效的提高汽車的主動(dòng)安全性能，是實(shí)現(xiàn)ADAS和無(wú)人駕駛的終極目標(biāo)必備之神器。

車載毫米波雷達(dá)通過(guò)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(hào)和本地振蕩混頻提取中頻信號(hào)，經(jīng)后方MCU單元運(yùn)行2-D傅里葉變換等處理提取汽車周與目標(biāo)的相對(duì)速度、相對(duì)距離、相對(duì)角度，以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向等信息。汽車中央處理單元會(huì)基于提取的信息進(jìn)行智能處理，并給駕駛員警示信息，或者及時(shí)采取主動(dòng)干預(yù)措施，從保證主動(dòng)安全性能，減少事故幾率。

世界各國(guó)汽車安全法規(guī)和評(píng)級(jí)將加速ADAS快速發(fā)展，從而帶動(dòng)車載毫米波雷達(dá)的旺盛需求。

圖1，各國(guó)ADAS安全規(guī)范的發(fā)展進(jìn)程（圖片來(lái)源：中投證券）

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

圖2，NXP 77GHz毫米波雷達(dá)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(dá)方案（方案框圖見(jiàn)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(cè)周邊環(huán)境和感知潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，從而提高車輛安全性能。目前該方案已有評(píng)估套件可供客戶評(píng)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(píng)估軟件，使得客戶可快速開(kāi)始自己的雷達(dá)設(shè)計(jì)。

圖3，NXP 77GHz毫米波雷達(dá)方案系統(tǒng)框圖

推薦這一方案的理由，歸納起來(lái)有以下四點(diǎn)：

1

射頻收發(fā)芯片

在NXP整個(gè)77GHz毫米波雷達(dá)方案中，汽車?yán)走_(dá)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(zhǎng)距車載雷達(dá)應(yīng)用，能夠覆蓋76GHz到81GHz的全汽車?yán)走_(dá)頻段。

TEF810具有高集成度并且實(shí)現(xiàn)了極高的性價(jià)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(hào)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(shí)現(xiàn)最高12路虛擬接收鏈路，實(shí)現(xiàn)12度的角度分辨率。

每個(gè)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(qiáng)的低頻干擾，低通濾波器可以由于ADC抗混疊濾波器，每個(gè)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(hào)可以經(jīng)由LVDS，CSI2-DPHY，CIF等接口傳到S32R274做進(jìn)一步的處理。

TEF810采用標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(píng)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(gè)波長(zhǎng)，3個(gè)發(fā)天線間隔為2個(gè)波長(zhǎng)，這樣可以實(shí)現(xiàn)3發(fā)4收的MIMO配置，等效于12個(gè)間隔為0.5波長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)垂直角12度，水平角80度。評(píng)估板實(shí)物如圖5所示。

圖5，天線評(píng)估板實(shí)物圖

2

雷達(dá)信號(hào)處理器

S32R274是一款汽車級(jí)的、基于PowerPC架構(gòu)的32-bit多核處理器，作為77GHz車載雷達(dá)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(qiáng)大的雷達(dá)信號(hào)處理能力，滿足現(xiàn)代波束賦形和快啁啾調(diào)制對(duì)計(jì)算能力的要求，其內(nèi)部集成的獨(dú)特的信號(hào)處理加速單元可實(shí)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(jì)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(shí)現(xiàn)緊湊，安全可靠，低成本高性能的雷達(dá)解決方案。S32R274評(píng)估板示意圖如圖5。

圖6，S32R274處理器評(píng)估板

3

軟件開(kāi)發(fā)工具

和上述硬件方案配套提供的軟件開(kāi)發(fā)工具RadarSDK非常便于客戶實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)，它提供了RF和SPT抽象層的軟件標(biāo)示，便于客戶基于RadarSDK開(kāi)發(fā)更高級(jí)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(cè)、數(shù)字波束賦形。波達(dá)方向角估計(jì)。信號(hào)處理流程框圖如圖7。

圖7，77GHz雷達(dá)信號(hào)處理流程框圖

4

全方位技術(shù)支持

最后，如果你在開(kāi)發(fā)中如果遇到任何問(wèn)題，別忘了安富利（Avnet）是NXP雷達(dá)解決方案的代理分銷商，能夠?yàn)槟闾峁┌ㄓ布蛙浖轿坏募夹g(shù)支持！想要獲取方案的更多細(xì)節(jié)信息，請(qǐng)馬上聯(lián)系你身邊的安富利銷售代表吧！然后你就準(zhǔn)備著到NXP 77GHz毫米波雷達(dá)市場(chǎng)中淘金吧！