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松下与富士通公开79GHz频带雷达

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x888v 发表于 2016-11-19 12:13:42 | 显示全部楼层 |阅读模式

“能在不到0.1秒的时间内区分、检测出前方40m处间隔仅为20cm的行人及自行车”(松下)。该公司在“第20届智能交通世界大会”(东京有明国际会展中心,2013年10月15~18日)上展出了可以检测出行人的79GHz频带毫米波雷达。

车载用毫米波雷达目前已开始在全球范围内使用76G~77GHz频带。但该频带在日本的带宽只有0.5GHz,在欧美只有1GHz,很难面向检测行人的用途提高分辨率。因此,以前的主流用途是以长距离检测为目的,用来识别车辆等大型障碍物。

由此,能够扩大带宽的79GHz频带雷达受到了广泛关注(表1)。预计2015年ITU-R(国际电信联盟无线通信部门)的WRC-15(2015年国际无线通信大会)将会批准一项将77.5G~78GHz分配给雷达用途、在全球使车载雷达使用76G~81GHz的草案。

在此情况下,汽车领域的79GHz频带毫米波雷达开发出现了激烈的竞争。在本届智能交通大会上,除了松下之外,富士通集团也展示了79GHz频带毫米波雷达。

两公司的最大特点是,采用CMOS技术用硅半导体构成了雷达的收发电路。这样一来,只要能够确立大规模量产体制,产品成本便可“降至低于1万几千日元左右”(毫米波雷达业内人士)。如果能够实现这样的成本,除了高档车之外,毫米波雷达还能够普及到量贩车,而且还能为每辆汽车配备多个毫米波雷达,以低成本掌握车辆前后左右的情况。

运用编码技术

在松下与富士通集团中,此前并未涉足过车载雷达业务的松下打算利用其在通信领域培育的毫米波技术来开展79GHz频带毫米波雷达业务。

松下开发的毫米波雷达采用编码脉冲调制方式。车载用毫米波雷达此前主要采用“FMCW(frequency modulated continuouswave)”方式。FMCW是发送调制后的连续波,并根据发送波和反射波的频率差来算出对象物距离的方式。

而松下此次则采用了使用多天线来控制射束发送方向的电子扫描式,同时在脉冲雷达方式中采用了自主开发的编码技术。以前,尽管可以通过编码技术来提高灵敏度和动态范围,但因为需要进行编码处理,存在延迟速度等问题,所以将编码技术用于车载用途并不现实。

松下此次最大限度地运用了从对庞大数据量进行编码处理的4K电视及手机等领域获得的技术。从而使毫米波雷达实现了以低于0.1秒的数据更新周期进行高速扫描和检测识别的目标。现阶段的试制品利用FPGA实现了所有动作,松下称,“使用硅半导体实现单芯片化没有问题”。

此次公开的试制品以设想设置在十字路口等的检测传感器为目标(图1)。能够以20cm的精度来检测区分出前方40m处十字路口的汽车、低速行人及自行车注1)。另外,即使由多个发送器构成,也可通过控制毫米波雷达的干扰来实现同时检测,能够形成覆盖主要十字路口的120度广视角。

注1)本研发也是日本总务省实施的“79GHz频带雷达系统的高级化相关研发”项目的成果之一。

利用硅基板形成信号处理电路

富士通集团在本届展会的富士通展区公开了79GHz频带雷达的实机模型,在日本总务省的展区公开了支持76G~81GHz的信号生成电路芯片(合成器)(图2)。富士通集团认为,2015年以后,将会使用高分辨率的79GHz频带毫米波雷达来检测行人或识别车辆周围的物体。此次展示的未来毫米波雷达的实机模型只有名片大小,比现行产品更小更薄。

此次展示的合成器是采用CMOS技术以硅半导体构成的,由富士通和富士通研究所共同开发注1)。此前信号生成电路为了实现低噪声,一直采用SiGe等化合物半导体。

注1)本研发也是日本总务省实施的“79GHz频带雷达系统的高级化相关研发”项目的成果之一。


而为了用硅半导体来实现上述功能,采用CMOS技术形成了让振荡器信号与基准信号同步来产生低噪声高稳定信号的“PLL(锁相环,phase locked loop)”电路。

具体做法是,将多个相位差电路和延迟电路串联起来,使其可以进行多次比较处理。由此使信号中的噪声降低到了传统电路的约1/3。富士通集团计划今后开发利用硅半导体实现单芯片化的毫米波信号收发IC模块。


2013-11-17   技术在线






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