爱华网1. 汽车毫米波雷达测试需求
图 1汽车毫米波雷达应用 |
近年来随着新型市场特别是发展中国家，如中国、印度、巴西等国家经济的快速发展，汽车消费每年都在快速增长。由于汽车在社会生活中的地位日益提高，在汽车保有量逐年增长的情况下，汽车安全问题则被普遍的关注。通过对汽车事故的调查统计分析，发现大约一半以上的事故是首尾相撞，这就是说有效的汽车防撞系统能够对大约65%的事故发生起到阻止作用。同样在高端汽车领域，人们越来越渴望高科技带来的安全与便捷，结合信号处理技术实现汽车自主智能巡航、辅助泊车、汽车防撞雷达等各种系统已经改变了人们对传统汽车电子的认识。
汽车毫米波雷达的典型应用有毫米波防撞雷达、自适应巡航、盲区检测、辅助变道等功能。为了保证汽车电子产品的性能和质量，不仅汽车电子供应商需要对汽车雷达进行测试，而且汽车生产厂家也需要评估汽车雷达的技术指标。由于汽车毫米波雷达工作频率比较高，且很多产品集成度很高“onebox”，所以给相关测试工作带来很多困难。本文主要针对汽车雷达本身微波性能和数据接口，也就是电路级提出了相应的测试方法。如果要对汽车雷达跟踪性能、作用距离、传感控制，则需要从系统测试角度考虑。
2. 汽车雷达系统
2.1 汽车雷达发展和未来
早在1973年德国的AEG-Telefunken和Bosch公司共同开始投资于研究汽车防撞雷达技术的研究，并研制出了35GHz的非相关脉冲雷达。但由于与毫米波相关的器件的价格昂贵，较大的尺寸和70年代猛涨的石油价格等原因，汽车雷达没有继续发展。10年以后由欧共体发起的“PROMETHEUS”（普罗米修斯）计划使汽车毫米波雷达又开始了重新的研制。随着毫米波技术的成熟，通过传感器检测汽车周边环境以避免事故的想法又重新被汽车制造商关注。在频段的选择上各国所不同，欧洲和美国选择的是对76～77GHz的集中研究，而日本则选用了60～61GHz的频段，随着世界范围76～77GHz毫米波雷达的广泛应用，日本也逐渐转入了76～77GHz毫米波雷达的开发。80年代初期以来，世界许多著名大学和研究机构，都被卷入到毫米波热潮中。我国亦有100多个大学、研究所、工厂开发研究毫米波。
现在，毫米波基础元器件和系统已具备工程应用的技术条件，特别是毫米波器件的模块化、毫米波单片集成电路（MMIC）工艺上的进展和突破，使毫米波器件能以被接受的价格提供批量产品。例如，美国TRW公司已经研制出0.1nm InCaAs搭配HEMT（高电子迁移率晶体管）及相关的94GHzFMCW T/R组件（收发组件），1994年的产量达到50万只。
天线是汽车毫米波雷达有效工作的关键设计之一， 同时，也影响了毫米波车用雷达能否赢得市场的关键。首先，天线的生产要大批量低成本。其次，天线的设计要便于安装在车的头部。同时，天线必须被集成在车内而不能影响汽车的外观。除了硬件技术和成本方面的原因外，对于信号的处理和解决虚警问题的算法也是毫米波雷达的应用的难点。为了解决虚警问题，国际上的研究者通过大量的实验研究，已经逐渐达成共识，即：①要求防撞雷达必须具备测角能力，目标的方位角信息对于去除虚警是必不可少的。②设计出易于产生，抗干扰性能强的复杂雷达发射信号，并配合以实时高效的信号处理和目标检测算法。只有二者紧密结合，虚警的问题才能得以较好的解决。
毫米波多波束雷达技术是现在很多公司研究发展的方向，这种雷达和多种传感器结合，就可以监测路边情况、行车道的预测、对目标物体的识别与归类等等。美国Millitech公司研制的应用于汽车防撞的毫米波多波束雷达，是一个较为先进的AICC系统。传感器直径145mm，深度为5mm，3束毫米波，束宽为2°，在100米的路面上可以分辨3.5米。天线部分采用了三凸透镜、扫描反射镜和传输反射镜组件。
自从德国奔驰汽车公司在1999年在S级高级轿车上面采用77GHz自主巡航控制系统（ACC）以来，越来越多的公司和供应商投入到汽车雷达系统研制、器件开发、和算法研究当中。随着毫米波半导体器件成本降低、控制技术和信号处理技术的成熟，使得小体积、高性能的毫米波雷达的商用成为可能。
