毫米波
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2021-03-06
毫米波的視頻教程
自動駕駛感知仿真與驗證之毫米波雷達
而毫米波雷達，正是一種具有高頻率工作、高精度識別的微波雷達，可以讓無人駕駛技術實現各種高級輔助功能，如并線輔助場景識別、動態道路場景識別等。 本直播將主要介紹毫米波雷達天線的設計難點、設計技巧，以及利用ANSYS HFSS軟件中的天線庫、有限大陣列方案，方便快捷地研究與仿真毫米波陣列天線、天線與車體的布局效應、動態道路場景模擬中的感知成像等。
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5G終端天線仿真設計方法及其應用
本直播將介紹HFSS面對5G通信sub6G以及毫米波相關的仿真原理及流程，分享在5G終端天線分析中有關問題的解決方案。 主要內容綱要如下： 1.Sub 6G天線仿真設計 2. 毫米波天線設計仿真設計
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Ansys面向感知系統的仿真驗證技術
Ansys 基于物理的傳感器仿真可以實現高精度攝像頭，激光雷達和毫米波雷達實時仿真，幫助用戶加速高等級自動駕駛功能開發需求。 講師簡介： 周錚，Ansys系統事業部光學產品高級應用工程師，熟悉自動駕駛行業攝像頭和激光雷達的系統性應用。目前負責Ansys自動駕駛業務開發和仿真技術咨詢工作，對Ansys自動駕駛平臺產品和方案應用有全面的了解。
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毫米波的實例教程
一、背景概述
隨著ADAS產業和無人駕駛行業的快速發展，毫米波雷達作為智能汽車核心傳感器之一，在推動自動駕駛、主動安全和無人駕駛過程中發揮著不可或缺的作用，同時毫米波雷達也在農業、民航、安防、邊防、軍事、醫療等領域存在著廣泛用途，是物聯網時代極其重要的基礎器件。根據相關信息統計，未來僅僅智能汽車領域的毫米波雷達年出貨數量將達到2億臺/年，產值達數十億美元。為此，毫米波雷達成為世界發達國家、資本和產業關注的領域，紛紛投入巨資開展毫米波雷達的創新和應用工作。
但是在毫米波雷達應用過程中，大量的整車和零部件產商發現毫米波雷達在同頻、鄰頻工作時，存在著不同程度的干擾和串擾等電磁兼容性問題。部分研究試驗甚至發現在飽和使用的條件下，嚴重的干擾甚至導致毫米波雷達的功能性能嚴重衰減，無法有效感知外部環境，對車輛、行人安全造成嚴重影響，因此世界各國和相關國際技術組織關注毫米波雷達的干擾串擾問題，并采取各種積極手段以保證毫米波雷達的安全可靠使用。
在歐洲，汽車雷達傳感器的輸出功率由歐洲電子通訊委員會（ECC）指定，基于ECC（04）03 決議授權“頻段77 至81 GHz 至被指定用于汽車短程雷達”，歐洲郵電電信管理局（CEPT）指定了79 GHz 頻段用于不受干擾和保護的短程雷達（SRR）設備。而且，平均功率密度限定為-3 dBm / MHz EIRP，峰值功率密度限制為55 dBm EIRP，并且SRR 設備產生的車外平均功率密度不得超過 –9 dBm / MHz EIRP。
展開 作為自動駕駛領域里重要的感知傳感器之一——毫米波雷達，自帶有全天候，測速準確，性價比高等優點，在整車架構上受到各大OEM的青睞，應用程度也非常高。
現階段毫米波雷達根據性能主要分為傳統毫米波雷達和4D成像毫米波雷達兩種。傳統毫米波雷達已經廣泛的應用在ADAS場景中，但是隨著自動駕駛領域的發展和復雜場景的演化，傳統毫米波雷達的劣勢也逐步顯現出來，比如無法準確判斷高度信息的，點云的信息量不夠豐富等等，于是4D成像毫米波雷達應運而生。接下來，本文將重點介紹下毫米波雷達的市場發展及具體應用情況。
毫米波雷達市場
作為ADAS傳感器的重要一員，毫米波雷達可以分別提供自適用巡航(ACC)，自動緊急剎車(AEB)，盲區監測等重要功能。中國市場的毫米波雷達供應一直以來都被國際雷達廠商所占據，S&P Global Mobility 統計結果顯示，2021年國際雷達廠商中國市場市占率超過90%。
圖1. 傳統毫米波雷達中市場占有率(數據來源: S&P Global Mobility)
4D成像毫米波雷達在最近幾年得到了充分的發展，呈現了百花齊放的態勢。
展開 在過去的 20 年里，毫米波雷達作為汽車傳感器已經在技術方案中站穩了腳跟。
當毫米波雷達第一次出現在市場上時，是作為一種豪華車的配置
（和現在的紅外夜視相似）
。而如今，隨著毫米波雷達和關鍵的輔助駕駛安全功能捆綁，它也成為汽車主動安全的代名詞。隨著汽車行業往智能化方向發展，雷達相對于其他傳感器類型的優勢使它向更廣泛的應用領域進發。
▲圖1. 智能汽車中毫米波雷達的作用
半導體公司基于CMOS的單芯片解決方案的量產正在加速毫米波雷達的部署，單芯片一方面降低了整個77Ghz雷達的研發難度，另一方面使得產品的合格率與成本都發生很大變化。
單芯片的高度集成使得目標位置，速度等信息都能進行多傳感器的融合判斷，這也加速了毫米波雷達在汽車和工業領域的使用。其77G 4D雷達可以做到火柴盒大小，是傳統毫米波雷達
（ABCD Autoliv、Bosch、Continental、Delphi）
的一半大小。長距雷達測距能達到250米，角度分辨率小于3度，行人和自行車檢測性能突出。量產價格可以讓傳統毫米波雷達做到價格更低。
▲圖2. 毫米波雷達模組的進化，使得更多的玩家進入這個領域
自動駕駛使用的毫米波雷達
毫米波雷達的工作波段一般為30GHz-300GHz，波長介于微波和厘米波
（1mm-10mm）
之間，目前成熟商用的車載毫米波雷達包括24GHz
（MRR，短中距離雷達）
和77GHz
（LRR，長距離雷達)
，后者體積小、功耗低、帶寬高、分辨率好、探測距離遠。
展開 毫米波雷達是使用工作頻段為30~300GHz、毫米波波長為1~10mm的雷達。與激光雷達相比，目前毫米波雷達技術更加成熟、應用更加廣泛、成本更加低廉；與可見光攝像頭相比，毫米波雷達的準確性和穩定性更好，價格差距也在不斷縮小。
毫米波雷達成本相對低廉、穩定好，適應全天候工作
毫米波雷達是使用工作頻段為30~300GHz、毫米波波長為1~10mm的雷達。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優點。與激光雷達相比，目前毫米波雷達技術更加成熟、應用更加廣泛、成本更加低廉；與可見光攝像頭相比，毫米波雷達的準確性和穩定性更好，價格差距也在不斷縮小。尤其是毫米波雷達具有全天候全天時工作特點，無懼雨雪、霧霾、黑夜等惡劣天氣，已成為汽車高級輔助駕駛系統（ADAS）可靠性保障不可或缺的傳感器。全球毫米波雷達出貨量已經超過千萬級。
毫米波雷達工作原理
毫米波雷達發出和接收的實質上是電磁波，毫米波的頻段比較特殊，高于無線電，低于可見光和紅外線，頻率范圍在10GHz~200GHz之間，屬于微波的范疇，波長在1mm~1cm之間，毫米波的這個頻段和波長范圍及特性適合車載雷達的應用。
根據波的傳播理論，頻率越低，波長越長，繞射能力越強，傳輸距離越遠。所以與微波相比，毫米波的分辨率高、指向性好、抗干擾能力強和探測性能好。與紅外相比，毫米波的大氣衰減小、對煙霧灰塵具有更好的穿透性、受天氣影響小。這些特質決定了毫米波雷達具有全天時全天候的工作能力。
毫米波雷達通過發射電磁波并通過檢測回波來探測目標的有無、距離、速度和方位。由于毫米波雷達發射出去的電磁波是一個錐狀的波束，造成了本身一定缺陷，由于反射面較大，分辨力不高。
目前毫米波雷達電波頻率主要分為24GHz和77GHz兩種。
展開 隨著自動駕駛技術的發展，相關的毫米波雷達也得到了許多關注。毫米波雷達在自動駕駛領域，是與激光雷達LiDAR和攝像頭一樣極其重要的傳感器。同時，我們將會看到，毫米波雷達除了在無人駕駛中的應用外，在機器人以及生物傳感領域也有很大潛力。
自動駕駛為什么需要毫米波雷達
毫米波雷達在汽車領域其實已經有多年應用。汽車引入毫米波雷達最初主要是為了實現盲點監測和定距巡航，而隨著技術的發展這兩個特性也漸漸從高端車專用普及到了幾乎所有車型?？梢哉f汽車界對于毫米波雷達并不陌生，但是隨著最近自動駕駛概念的走紅，毫米波雷達在汽車領域的關注度獲得了極大提升。
為什么自動駕駛需要毫米波雷達？眾所周知，自動駕駛中與常規汽車中傳感器最大的不同是加入了LiDAR和攝像頭，LiDAR采用激光測距技術可以獲得汽車周圍空間的三維點云，實現環境建模；而攝像頭則幫助自動駕駛系統實現場景的語義化分割和理解。舉例來說，LiDAR可以檢測到前方若干米處有一個標牌，而攝像頭則可以幫助理解標牌上的內容，是限速標志還是和駕駛無關的廣告等。
然而，LiDAR和攝像頭都使用了光波段的電磁波，這個波段的電磁波有一個特點就是透射和繞射性能都不好，因此一旦有遮擋就很難使用。因此，在雨天、霧天等場合，LiDAR和攝像頭幾乎就無法工作了，這時候為了能自動駕駛必須依靠毫米波雷達。毫米波雷達與LiDAR最大不同的地方就是毫米波波段的電磁波不會受到雨、霧、灰塵等常見的環境因素影響，在這些場景下都能順利工作，因此毫米波雷達可以說是自動駕駛穩定工作的重要保障。
毫米波雷達無論對于奧迪這樣專注于L1-L3輔助駕駛的保守型車廠，還是對于Waymo，Uber這樣想一步到位實現L4-L5的激進型自動駕駛初創公司都有很重要的意義。
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11/24 | 數模混合電路的EMC正向設計——攝像頭/毫米波/激光雷達的底噪與相噪挑戰
講師簡介：
倪勝 | Ansys 主任應用工程師
主題簡介：在高密度小型化電子系統演進中，電源噪聲已成制約數?；旌想娐沸阅艿年P鍵瓶頸，如ADC、傳感器、毫米波/激光雷達等高敏系統的底噪與相噪。電源噪聲以非線性調制的方式干擾信號鏈路，導致性能劣化。
傳感器：激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、攝像頭傳感器、高精度定位、組合導航系統。
4. 車載電子與網絡通信(Automotive Electronics & Connectivity)
智能座艙硬件：車載顯示屏、抬頭顯示系統(HUD)、全液晶儀表、艙駕一體化終端。
具體后果：
LiDAR 仿真：濕瀝青與干混凝土的 LiDAR 回波強度有顯著差異（表面粗糙度、水膜光學性質不同），傳統格式無法描述這種差異；
毫米波雷達仿真：金屬與塑料的雷達截面積（RCS）差別可達 10–20 dB，但 glTF 材質的 metallic 參數針對光學渲染設計，無法映射為電磁仿真所需的介電常數。
推挽式LNB輸出級，支持13.667V?19.667V切換，即使在高電容負載
內置的22 kHz音調振蕩器促進了DiSEqC?音調編碼，即使在零負載
色調生成不需要額外的外部組件
2線串行I2C?兼容接口
診斷特點： PNG、CPOK
廣泛的保護功能： UVLO，OCP，TSD
典型應用場景：
移動通信?：4G/5G手機和基站中放大發射信號，支持Sub-6GHz甚至毫米波頻段
什么是波導？2個月前
共面波導用于引導微波器件、毫米波（mmWave）電路和單片微波集成電路（MMIC）中的微波。
柔性波導
柔性波導與其它波導不同，它們可以扭曲和彎曲，以適應更多剛性波導無法達到的受限空間。柔性波導由銅、黃銅或鋁制成，外層柔軟，可能包括波紋和螺旋結構，以實現柔軟性。但是，這些特性也可能會引入電阻和信號衰減。
（1）必選配置：含環視多相機、主 LiDAR、360° 毫米波雷達及雙天線 GNSS + 底盤 IMU，滿足基礎感知與定位；
（2）強化配置：增設盲區近場 LiDAR、4D 毫米波雷達，提升融合能力與抗干擾性；
（3）可選配置：在駕駛室增設第二 IMU，實現艙上傳感器運動補償與標定保持。
自動駕駛最重要的三類傳感器：攝像頭、激光雷達、毫米波雷達。其中，激光雷達與毫米波雷達的感知置信度難以量化定義，因此本文以攝像頭仿真為例，直觀呈現3DGS在智駕仿真中的實際效果——畢竟攝像頭仿真的逼真度，可通過肉眼做個簡單判斷。
此前我曾介紹過一些3DGS開源工具，但這類工具的易用性普遍欠佳。而在商用仿真軟件中，目前已知僅aiSim搭載了3DGS功能。
Discovery, Mechanical, Fluent, Icepack
10/22, 深圳
Ansys Fluent旋轉機械氣動噪聲仿真分析培訓
Fluent、Mechanical
10/22-23, 上海
數?；旌想娐返腅MC正向設計——攝像頭/毫米波
為了解決這些新的感知挑戰，市場正在轉向采用高分辨率攝像頭（800萬像素及以上）、高分辨率成像毫米波雷達和高分辨率激光雷達。此外，擴展的ODD驗證覆蓋范圍也使仿真變得更加重要。這些解決方案可生成大量數據，以便在仿真和最終車輛中進行傳輸和處理。
TFLN MZM器件性能持續突破：實測3dB電光帶寬突破170GHz，線性度顯著提升，無雜散動態范圍達120.04 dB Hz?/?，近期更實現8英寸晶圓級制造，為高速光通信與微型化毫米波雷達系統的大規模應用鋪平道路。
然而，由于調制效率Vπ?L約為2Vcm，傳統的TFLN MZM通常具有毫米至厘米級的物理長度。
