毫米波雷達因其透射和繞射性能優異，不受雨雪、霧霾等天氣、環境因素影響，是結合LiDAR和攝像頭等實現汽車智能化的關鍵傳感器。隨著ADAS系統逐步下沉至入門級車型以及自動駕駛的快步推進，第三方調研機構DIGITIMES數據稱，2017-2022年車載毫米波雷達（含短中距和長距）市場年復合增長率高達42%，并將于2022年達到近160億美元規模。

圖1.2017-2022年主要車載傳感器市場規模

想象一下，當路上來來往往的汽車雷達一刻不停地向外發射射頻信號，密密麻麻的無線電頻譜猶如細細編就的大網，雷達干擾的可能性必將激增。但是，車載雷達出現“致盲”或是“幻影”將導致駕駛安全出現隱患，因此雷達傳感器必須有很強的射頻信號接收、處理能力，保證不輕易被干擾的高可靠性。

受益于多年來在射頻信號鏈上的深厚積累，高性能模擬技術領導廠商ADI公司的多款雷達接收路徑AFE、接收機下變頻器、頻率合成器、鎖相環、單片微波集成電路(MMIC)等在業界汽車雷達設計中有著非常廣的應用。近年來,ADI公司基于獨特的28nmCMOS技術打造的多款射頻領域核心產品，在帶寬、功耗和動態范圍關鍵性能上都大幅增強，為高可靠性汽車雷達解決方案提供了新的選擇。

毫米波雷達兩大類干擾分析

目前汽車領域的毫米波雷達主要基于FMCW技術，即發射并接收調頻信號，而后根據收發信號之間的頻率差來確定目標的位置以及相對速度，拒絕式或欺騙式干擾是其主要面對的干擾類型。比如，當車輛試圖檢測正前方的目標車輛時，側前方相向行駛車輛發出的雷達信號可能對其產生干擾，致使目標車輛被檢測到的概率降低，或是檢測到實際并不存在的目標等，從而影響車輛對周邊環境的認知、做出錯誤判斷，最終危害駕駛安全。下圖為典型的迎面而來的汽車干擾示例，這些干擾可能源于汽車雷達之間無意的相互干擾，或者是人為故意的——只需要使用廉價硬件簡單地將強連續波(CW)信號攻擊車輛雷達即可。

圖2.a)FMCW拒絕式干擾；b)FMCW欺騙式干擾

不管是拒絕式干擾導致識別不出真實目標，還是欺騙式干擾導致誤認為存在虛假目標，都意味著汽車雷達失去準確追蹤真實目標的能力，都是不可忍受的。目前，基本的雷達干擾緩解技術主要依賴于避干擾方法，即通過降低空間、時間和頻率重疊的可能性以避免與其他雷達意外同步，保證雷達檢測結果的可靠性。

28nmCMOS先進工藝提升護盾值

隨著汽車智能化浪潮洶涌，城市道路上的車載雷達將越來越多，高工智能產業研究院（GGAI）預計，到2020年全球量產新車至少有超過20%安裝毫米波雷達。為應對大大增加的毫米波雷達受干擾可能性，業內領導廠商紛紛尋求更高性能的解決方案。以ADI公司為例，其基于28nm CMOS工藝的制造優勢，探索RF器件在帶寬、功耗、動態范圍和信號頻帶等關鍵性能上的更優表現，以滿足包括航空電子、雷達、汽車ADAS、無線基礎設施等多種應用領域提出的新需求。

以ADI公司雙通道、14位、3GSPS高速模數轉換器(ADC)AD9208為例。這款模數轉換器專為千兆赫茲帶寬應用而設計，能夠滿足車載雷達應用對更大偵測范圍和更高靈敏度的需求，同時十分適用于高頻譜效率的4G/5G多頻段無線通信基站應用，還可達到多標準生產儀器儀表降低運行時間的目標。基于28納米CMOS技術，AD9208可實現業界領先的帶寬和動態范圍，覆蓋最多的信號頻段數。它還具有適用于分集射頻接收和I/Q解調系統所需的低噪聲頻譜密度的特點，且功耗極低。

在現如今越來越密集的射頻環境中，越來越多的雷達傳感器采用了彈性緩解技術，而彈性緩解技術則對雷達前端和量化部分所具有的動態范圍提出了更高的要求。不管是對拒絕式干擾進行時頻域轉換濾波，還是對欺騙式干擾信號進行相位編碼標記，都需要雷達前端的信號處理器具有足夠的動態范圍，而AD9208超高的動態范圍完全能夠線性地處理干擾信號和目標信號，同時也能對相位編碼技術進行有效支撐。

AD9208經過專門設計，支持那些可對高達5GHz帶寬的模擬信號進行直接射頻采樣，ADC輸入的-3dB帶寬為9GHz。噪音密度-152dBFS/HZ。這款雙通道ADC內核采用具有集成式輸出糾錯邏輯的多級差分流水線架構。每個ADC都具有寬帶寬輸入，支持用戶可選的各種輸入范圍。集成基準電壓源可簡化設計。其模擬輸入和時鐘信號是差分輸入。ADC數據輸出通過縱橫多路復用器從內部連接到四個數字下變頻器(DDC)。各DDC最多由五個級聯信號處理級組成：48位頻率轉換器、NCO以及最多四個半帶抽取濾波器。NCO允許在通用輸入/輸出(GPIO)引腳上選擇預置頻段（最多可以選擇三個頻段）。通過SPI可編程配置文件，可以在多個DDC模式之間選擇AD9208的操作。

ADI合作伙伴Astyx在CES2019上展示基于28nm CMOS RADAR MMIC汽車雷達裝置。

除了DDC模塊外，AD9208還配備了其他多種功能以簡化通信接收器中的自動增益控制(AGC)功能。通過使用ADC的寄存器0x0245中的快速檢測控制位，可編程閾值檢測器可以監測輸入信號的功率。如果輸入信號電平超過可編程閾值，快速檢測指示器會變為高電平。由于此閾值指示器具有較低的延遲，用戶可以迅速調低系統增益，從而避免ADC輸入端出現超量程現象。用戶還可以根據DDC配置和接收邏輯器件的可接受線速，在各種單線、雙線、四線和八線配置中配置基于子類1JESD204B的高速串行化輸出。

總的來說，AD9208有極高的采樣速度，可幫助車載雷達設計工程師簡化前端濾波，降低接收機的設計復雜度；同時，由于可實現5GHz以上寬帶信號的直接RF采樣，靈活性更高，可省去混頻器，通過內部時鐘分頻器和可選RF時鐘輸出等簡化系統設計，降低系統總成本。

毫米波雷達的觸角繼續延伸

除了車外環境感知應用，毫米波雷達還有極具想象空間的兩大應用正在探索發展：工業機器人視覺，生理信號識別系統。

在越來越智能的工業應用中，人機協作和多機器人協作將逐漸成為主流。這要求機器人快速感知周邊環境，包括障礙物和相對距離等，并做出實時響應。在包括汽車駕乘人員以及醫院和家庭護理中，毫米波雷達可通過監測人呼吸過程中的身體關鍵部位的細微起伏來實現生理信號識別。這兩大類應用中，毫米波雷達因其優異的繞射、透射性能，不會受限于視角，且相對成本更適中，因此比攝像頭、LiDAR等技術更適用。因毫米波雷達而變得更好的未來，值得你我期待。