汽車高級駕駛員輔助系統（ADAS）中不同類型雷達傳感器應用的電路材料的選擇方法

　　當多個雷達目標距離較近時，例如在道路擁堵時的兩輛車，就需要精確的雷達距離分辨率來區分被探測到的物體。可以利用較短的雷達脈沖探測目標，盡管較短的脈沖或任何類型的信號都會只有較少的能量從目標反射回雷達接收器。通過使用脈沖壓縮可以將更多的能量添加到更短的脈沖中，其中相位或頻率調制可以提高其功率水平。為此，基于調頻連續波(FMCW)信號(也稱為“線性調頻”信號)的雷達通常用于車輛雷達系統。

　　對目標速度的估計可以通過多普勒效應來實現，多普勒效應是指根據目標相對于雷達發射機/接收機的運動而從雷達獲得的目標反射的信號頻率的變化。多普勒頻移與波長成反比：根據雷達目標是接近還是遠離雷達源，分別為取正或負值。

　　FMCW或線性調頻雷達系統可以測量多個目標的速度，距離和角度。 雖然工作于24GHz下的窄帶(NB)和超寬帶(UWB)FMCW雷達得到了廣泛的應用，但該頻段的應用正在逐漸減少。在車載安全系統中越來越多地使用1GHz帶寬的窄帶77-GHz雷達系統。 此外，汽車行業正在研究UWB 79-GHz雷達，以備未來的應用。 CW雷達相對簡單，可以檢測目標的速度，但不能檢測目標的距離。脈沖連續波雷達還可以使用多個多普勒頻率估計距離。 脈沖持續時間和脈沖重復頻率(PRF)是設計性能可靠的脈沖連續波雷達系統的兩個關鍵參數。

　　由于脈沖壓縮，FMCW雷達的距離分辨率與FMCW信號的帶寬成反比，而與脈沖寬度無關。 短程FMCW雷達使用UWB波形可以高分辨率的測量小距離。 多普勒分辨率是脈沖寬度和用于估計的脈沖數量的函數。任何雷達系統中的雜波都是由感興趣目標以外的物體反射的雷達信號產生的噪聲。在任何雷達系統中，與周圍的其他物體相比，雷達必須從眾多被雷達信號照射的物體中識別出有效目標。

　　車載電子安全系統利用其他物理參數(如視覺和光線)向車輛的ADAS域控制器提供可用數據，域控制器是執行傳感器信息融合以幫助安全引導車輛的信息處理中心。前置攝像頭用于車道偏離警告和物體檢測的成像，而后置攝像頭可以根據需要提供反向和附加成像。光檢測和測距(LiDAR，激光雷達)系統將紅外(IR)光的脈沖傳輸到目標(例如另一輛車或停車場內的墻壁)，并檢測返回到源的IR脈沖，基于光的傳播速度來計算源和目標之間的距離。利用關于IR脈沖的長度和波長以及從反射并返回到車輛中的IR檢測器/接收器所需的時間等細節參量，可以計算IR照射的物體的位置和相對運動。不幸的是，車輛激光雷達系統的性能和有效性極易會受到環境條件的嚴重影響，如雪、雨、霧等。

　　車載雷達系統可以LiDAR系統的方式進行工作，但是毫米波頻率的雷達其對應的波長更小。車載雷達被指定在某些特定的頻率范圍內使用，例如在24,77和79GHz。這些頻段已被多個標準組織批準使用，例如美國的聯邦通信委員會(FCC, www.fcc.org)和歐洲的歐洲電信標準協會(ETSI,www.etsi.org)都已批準其使用。

　　目前，各種雷達被用作ADAS應用的一部分，FMCW信號由于在測量多目標的速度、距離和角度方面的有效性而得到了廣泛的應用。汽車雷達有時會使用工作于24GHz頻段下的窄帶NB和超寬帶UWB設計。24GHz 窄帶車載雷達占用從24.05至24.25 GHz的200 MHz范圍，而24 GHz 的超寬帶雷達的總帶寬達5 GHz，從21.65 GHz至26.65 GHz頻段范圍內。窄帶24 GHz車載雷達系統可提供有效的短距離交通目標檢測，并用于盲點檢測等簡單功能。超寬帶車載雷達系統已被應用于更高的距離分辨率功能，如自適應巡航控制(ACC)，前向碰撞警告(FCW)和自動緊急制動系統(AEB)

　　然而，隨著全球移動通信應用繼續消耗“較低”頻率(包括24 GHz附件)的頻譜，車載雷達系統的頻率變得更高，可用的具有更短的波長的毫米波頻譜成為選擇，頻率分別為77和79 GHz。事實上，日本已不再使用24-GHz超寬帶車載雷達技術。根據各地區標準組織ETSI和FCC分別設定的時間表，它將在歐洲和美國逐步被淘汰，并被更高頻率的窄帶77GHz和超寬帶79GHz車載雷達系統取代。 77GHz和79GHz雷達將以某種形式作為用于自動駕駛汽車的功能模塊。

　　材料要求

　　自動駕駛汽車將采用許多不同的電子技術來提供引導，控制和保障安全，包括使用光和電磁波的傳感器。毫米波頻率的雷達將廣泛使用的信號頻率范圍和電路技術一度被認為是獨特的、實驗性的，甚至僅被用于軍事用途的。毫米波雷達使用的增加是越來越多的電子技術和電路集成到機動車輛中的一種趨勢，為駕駛員提供方便和支持，使車輛行駛更安全，并使車主和操作員從駕駛車輛的“任務”中解放出來。在商用機動車輛中使用高頻電子設備甚至可能觸發駕駛員與車輛之間的全新方式。至少，使用毫米波雷達等技術將改變“駕駛”機動車輛的定義。

　　這些車載毫米波雷達系統的設計通常以天線開始，并且該天線通常是高性能印刷電路板(PCB)天線，它們被安裝在不同位置，通過發射和接收低功率毫瓦級毫米波信號來檢測或“照射”目標。車輛的雷達和其他電子系統使用不同的方法來提供關于機動車周圍環境的信息以供該車輛的周圍物體檢測和分類算法使用。

　　車載雷達的信號可能是脈沖或調制的CW形式。車載雷達系統用于24GHz下的盲點檢測已有一段時間。 然而，隨著時間的推移以及無線通信等其他功能的頻譜競爭的加劇，車載雷達系統正在向高頻移動，帶寬變窄，如以77GHz為中心的約1GHz寬的頻帶范圍，以及79 GHz頻段。

　　無論是在24,77或79 GHz，PCB天線的性能對于這些車載雷達系統來說至關重要，它們需要向目標發射并幾乎瞬間接收如目標是另一輛車的反射信號。關鍵的PCB天線性能參數包括增益，方向性和效率，低損耗電路材料對于獲得良好的PCB天線性能至關重要(圖2)。 PCB天線的長期可靠性也非常重要，因為這些緊湊型天線及其高頻收發電路同時還必須可持續不間斷地工作(當車輛運行時)，并能在更具挑戰性的操作環境——商業機動車輛——上可靠地運行。

　　圖2：電路材料的低損耗對于PCB天線獲取高增益和方向性至關重要，尤其是在毫米波頻率下。