實際早在90年代初，美國就開始在校車和長途巴士上安裝24 GHz頻段的毫米波雷達系統(tǒng)。它們能夠提供諸如前向碰撞報警FCW和防撞制動CA等被動或主動的安全功能，且事實上對降低追尾事故和減少傷亡表現(xiàn)出顯著的效果。而后，歐美各大車廠開始研發(fā)通過毫米波雷達實現(xiàn)基于安全和舒適駕駛目的ACC（Adaptive Cruise Control）自適應(yīng)巡航功能。從1995年開始西方主要車企業(yè)陸續(xù)在其高端轎車上安裝ACC系統(tǒng)。1999年梅賽德斯率先在其S級轎車上安裝了77 GHz ACC雷達。接下來其他車廠相繼跟進，如寶馬7系、捷豹、奧迪A8和大眾的輝騰等系列也安裝了用以實現(xiàn)ACC功能的77 GHz毫米波雷達。至此汽車的ADAS時代正式拉開序幕。

機緣巧合得到了一個車用角毫米波雷達，今天拆解給大家看。

外觀

整個外殼是塑料的，三個角上有植入螺絲固定孔?？粗芙Y(jié)實，畢竟汽車級的電子產(chǎn)品，想想也實屬正常。

模組背面有詳細的零部件編號、廠家代碼、軟硬件版本號等等?？雌饋硎侨A為給奇瑞開發(fā)的。

拆解

研究了半天發(fā)現(xiàn)只能用錘子砸開。在錘子快報廢的時候，終于砸開了，可以看到底殼和頂殼里面各有一個板子，兩個板子通過BTB連接器連接。我現(xiàn)在就想問一下搞結(jié)構(gòu)的大佬們，這種黑色的外殼是什么材質(zhì)？感覺強度快趕上不銹鋼了。

它這個外殼固定沒有用螺絲。而是在底殼的墻體頂部中間開槽。然后把頂殼插進槽里，然后加了很多膠來固定的。

主控與電源板

先看底殼部分，板子上面有一個鋁合金屏蔽蓋。

這個板子和線束連接器采用了壓接的形式。

壓接段子細節(jié)，一般服務(wù)器背板會采用這種壓接工藝。

板子正面。

CAN Transiver到連接器之間的CAN_H和CAN_L信號上串有共模電感。

這個板子背面沒有其他IC，只有一些阻容二極管及BTB連接器。

幾顆胖乎乎的1210封裝的MLCC電容特寫。

BTB連接器特寫。

去掉板子之后，底下還有一個鋁合金屏蔽殼。

屏蔽殼上芯片的位置有散熱硅脂。

雷達天線板

把頂殼里的板子拆下來。

板子背面就是角毫米波雷達天線陣列，中間是一顆IC。

中間的IC是英飛凌的RXS8160P，這是一顆專用于汽車ADAS的雷達傳感器射頻前端。

以上是英飛凌手冊《Infineon-Passive_Filter_Optimization_Application_Note-ApplicationNotes-v01_00-EN.pdf》中RXS8160P的應(yīng)用框圖。

板子正面是一個BTB連接器，中間一堆阻容晶振是RXS8160P的外圍器件。

這個連接器是一個浮動連接器。當(dāng)兩個板子有相對位移的時候，連接器會跟著浮動。

以上是整個角毫米波雷達的全家福。

毫米波雷達的應(yīng)用非常廣泛，無人機、汽車、機器人等產(chǎn)品中都可以廣泛的見到雷達的應(yīng)用。汽車上的毫米波雷達主要包括前向雷達、角雷達、門雷達等等，用于實現(xiàn)ACCL1L2等自動駕駛中的目標(biāo)感知及避障。

77G毫米波雷達方案

1 典型ADAS/AD駕駛雷達方案

為了更好的了解最新毫米波雷達的硬件方案，我們先關(guān)注一下前沿的ADAS/自動駕駛感知系統(tǒng)的硬件拓撲結(jié)構(gòu)。

圖7 ADAS/自動駕駛空間傳感器系統(tǒng)

如圖7展示，首先明確的將固態(tài)激光雷達、毫米波雷達和攝像頭傳感器分成獨立的3個域，每個域有一個單獨的域控制器（Sensor Domain Processor）。而一個域控制器下掛多個同類的傳感器或雷達。比如，毫米波雷達域就有2組共6具雷達收發(fā)器。要說明的是最新的車載毫米波雷達支持級聯(lián)技術(shù)，它通過將多個收發(fā)器串聯(lián)在一起，增加某一方向上收發(fā)天線數(shù)量，通過域控制器的同步使這個方向的雷達具有更大的視場角度和探測能力。如圖7中，6個SRR/MRR中短毫米波雷達就是3個一組的級聯(lián)方式，2組分別負責(zé)不同的探測方向。同時LRR遠距毫米波雷達被獨立出來，因為前看雷達采用寬帶高分辨率窄波束模式，專門負責(zé)ACC和AEB等高安全級別功能。其數(shù)據(jù)接口要滿足大帶寬和低延時要求，因此直接鏈接融合控制器，而不經(jīng)由域控制器的分支。

當(dāng)然，這種以控制融合單元（Control Fusion Unite）為中心的拓撲結(jié)構(gòu)，可以拓展多個域控制器，結(jié)構(gòu)非常靈活。不同類型的雷達或傳感器獲取的空間數(shù)據(jù)在這個單元中進行融合計算，最終建立起一個三維空間地圖，實現(xiàn)如安全預(yù)警、變道、環(huán)視和自動泊車等ADAS功能。

2 77/79G雷達系統(tǒng)方案

如1.4節(jié)所展示的，一個完整車載毫米波雷達收發(fā)器模塊，包括射頻前端（含天線）、數(shù)字前端、數(shù)字處理DSP以及電源這4個部分。毫米波雷達作為整車前裝部件，且單車裝備數(shù)量多，所以整車廠對其成本非常敏感。早期的毫米波雷達方案，由于受到射頻半導(dǎo)體工藝的限制，其電路主要由分離器件搭建，性能和質(zhì)量并不穩(wěn)定，成本也下不來。但隨著MMIC微波芯片技術(shù)和制造工藝的提高，不同的半導(dǎo)體公司都提出各自特點的集成方案。

表5 歐美主要雷達芯片廠最新方案

如歐洲的英飛凌（Infineon）其車載雷達方案發(fā)展的較早，他們最早采用離散器件電路，后逐步集成形成今天基于BiCMOS工藝收發(fā)器+數(shù)字DSP的套片方案。歐洲的另外一個廠商恩智浦（NXP）2017年開始從BiCMOS轉(zhuǎn)向集成度更高的RFCMOS收發(fā)器+數(shù)字DSP的方案。而大洋彼岸的美國德州儀器（TI）則從一開始就采用RFCOMS技術(shù)制造集成數(shù)字處理后端的單芯片方案。這里可以看出從工藝角度有BiCMOS vs RFCMOS兩大流派；從結(jié)構(gòu)上有“套片方案”vs“單芯片方案”2種方案。下面就從成本和優(yōu)缺點來分析這3種典型毫米波雷達IC方案。

2.1 BiCMOS vs RFCMOS

BiCMOS主要為SiGe（硅鍺）工藝，BiCOMS是當(dāng)前MMIC領(lǐng)域一種比較成熟的模擬制程。它是將雙極型BJT晶體管和0.5 μm的CMOS技術(shù)結(jié)合在一起，讓芯片既擁有硅工藝一定的集成度、較高的優(yōu)良品率和較低的成本，又具備第3到第5類半導(dǎo)體在高截止頻率、高功率、高線性度、低噪聲等優(yōu)良射頻性能。BiCMOS非常適合制造毫米波雷達射頻收發(fā)器IC。而采用RFCMOS工藝的優(yōu)勢是可以將射頻前端，運算處理與存儲器等數(shù)字組件制作在一塊晶片上。這就意味著可以將雷達系統(tǒng)的模擬前端、數(shù)字前端和數(shù)字處理這3部分完全集成在一顆芯片里，實現(xiàn)雷達的單芯片化和低成本目標(biāo)。

2.2 英飛凌RXS8160PL方案

Infineon英飛凌方案采用3發(fā)4收天線陣列和BiCMOS制程（圖8）。

當(dāng)前，英飛凌最新的77G車載雷達方案包括收發(fā)器前端（RF FE）RXS8160PL、第二代AURIX多核內(nèi)嵌DSP的專用MCU以及TLF30684電源管理芯片PMIC的套片方案。

圖8 英飛凌Infineon RXS8160PL+TC3xx套片方案

因為收發(fā)器中的中頻電路對電源數(shù)字噪聲就非常敏感，如果不能很好的隔離，在FFT后會出現(xiàn)虛假目標(biāo)。為了保證目標(biāo)識別的穩(wěn)定，采用一顆PMIC芯片將整車的12 V轉(zhuǎn)換為多路相互獨立的電源輸出，有效保證模擬電源對數(shù)字噪聲的隔離。

2.3 恩智浦TEF810E方案

NXP的Dolphin 77/81G車載雷達方案也采用3發(fā)4收的天線陣列和Infineon相同模擬數(shù)字分離的套片方案。但是NXP的收發(fā)前端采用的是RFCOMS工藝。之前文章提到過RFCMOS的優(yōu)勢在于數(shù)?；旌霞桑梢詫SP集成和模擬前端集成在一起。但是NXP依然采用模數(shù)分離的套片方案，除了上節(jié)提到靈敏度和假目標(biāo)的原因，還有是從功耗和方面的考慮。BiCMOS的晶體管電路需要偏執(zhí)電壓保證靜態(tài)工作點和放大電路的線性度，所以前端電壓不能做到很低。而RFCMOS的前端電路中VCO、LNA、PA、混頻器和分頻器的電源電壓可以做到1.1 V左右，這樣最極大限度的降低收發(fā)器電路的功耗。如圖9，TEF810供電可低至1.1 V，而SiGe的BiCMOS最低只能做到2.5 V（Infineon方案為3.3 V）。從2017年開始NXP的TEF810x采用RFCMOS方案，替換BiCMOS的MR2001分離套片方案。其中一個目的就是降低系統(tǒng)功耗，使其更適合車載能耗需求，特別是在電力消耗更為苛刻的新能源汽車上。

圖9 NXP恩智浦TEF810E+RaceRunner套片方案

（注：MR2001方案是NXP 2016年對出的76～77G車載雷達方案，其射頻前端有發(fā)射器Tx，接收器Rx和壓控震蕩器VOC三個獨立的IC組成的套片方案）

2.4 德州儀器AWR1443單芯片方案

德州儀器作為專注數(shù)模混合器件的美國半導(dǎo)體公司，其進入車載毫米波雷達領(lǐng)域時間較晚。但是多年在RFCMOS上的積累，讓它一開始就著眼于低成本低功耗的單芯片方案上。TI的AWR1443（圖10）將內(nèi)部電路分為RF/Analog系統(tǒng)、數(shù)字前端和Master主控器子系統(tǒng)3部分，這是對應(yīng)毫米波雷達的模擬前端、數(shù)字前端和數(shù)字處理3個模塊。AWR1443得益于RFCMOS技術(shù)才把數(shù)?；旌想娐?、DSP、CPU和各種內(nèi)存以及接口電路集成在一起。

圖10 德州儀器TI AWR1443單芯片77G雷達方案

出處：二哈拆解，百花潭編輯整理

審核編輯 黃宇