十年前，很难想象自动驾驶汽车在不久的将来会成为现实。我们将自动驾驶的许多进步归功于雷达等技术，这些技术正在汽车行业掀起一场革命。
但雷达是一种多功能技术用例超出了汽车行业。例如，雷达系统的进步可以主动监测患者的健康状况，而无需将设备植入人体。这些设备还减少了隐私问题，同时确保在紧急情况下快速反应。
什么是芯片雷达?
传统上，雷达的使用仅限于军事目的。然而，随着半导体技术(CMOS, BiCMOS)的发展，芯片上雷达的制造已经成为可能。
如今，在消费市场中，芯片上大量出现。雷达信号既可以“见”墙壁千克的物体，并在人体内部创建图像。
第一代芯片上雷达包括一个低噪声放大器(LNA)、一个双平衡电阻混频器、一个压控振荡器(VCO)和一个有源均衡缓冲放大器。在下面的图中，芯片组使用正交接收器架构。
贝尔实验室的早期连续波雷达传感器芯片之一。使用的图像礼貌常治李等。AL.
从那时起，已经提出了各种架构，开发，商业化以创建完全集成的雷达传感器芯片。
雷达系统
一种雷达系统通常包括雷达收发器，天线和电路来处理/提取来自雷达信号的信息。雷达收发器包括信号合成器，功率放大器（PA），低噪声放大器（LNA），混频器和基带电路。
现代雷达具有集成在单个芯片或PCB上的所有关键电路。由于特征大小小，可以使用复杂的嵌入式信号处理和控制电路在单个芯片上部署各种消费者应用。
与基于相机的技术相比，雷达系统可以很容易地获取目标的距离、速度和角度，而不受极端天气的影响。这使得雷达在自动驾驶汽车、医疗保健监测设备和物联网应用中的广泛应用成为可能。
60-GHz微雷达系统内包装。使用的图像礼貌Te-Yu Kao
根据发射信号的类型，雷达系统可以分为两类:连续波(CW)雷达和脉冲雷达。
两种类型的雷达都有各种子类别。例如，单音CW雷达，FMCW雷达和FSK雷达是CW雷达的类型。在较高频率的传输信号中，雷达的检测灵敏度和分辨率提高;这就是为什么毫米波范围内的FMCW雷达芯片已经变得非常受道路安全性。
雷达芯片在汽车领域的应用
雷达系统的能力通过相控阵列，数字波束成形和多输入多输出（MIMO）技术连续扩展。
雷达和波束形成
例如,特斯拉模型3使用一个雷达（大陆Ars4-A）并具有数字波束成形能力，扫描短线和远射距离。这用于转发碰撞警告，紧急制动辅助，碰撞缓解或自适应巡航控制（ACC）。
两家公司，RFISEE和Vayyar，提供了有希望的产品，分别与雷达系统一起使用相平阵列和MIMO技术。
雷达和相控阵技术
RFISEE发布了该行业的第一个相位阵列4D成像雷达 - 芯片。高分辨率低成本的雷达传感器可以产生汽车周围物体的实时3D位置和速度图。
由于相控阵是一项昂贵的技术，它在汽车工业中的应用一直受到关注，这就是为什么雷达最初仅限于先进的军事系统，如F-35战斗机。RFISee的芯片上的雷达解决方案，接收器确保了一个大大改进的雷达图像，更好的信噪比，以及检测障碍物如汽车和行人的范围，Vayyar说，这是现有雷达的6倍宽。
RFISee公司表示，该公司的雷达原型正在接受顶级汽车oem和一级供应商的评估。
Vyyr2401A1 IC。使用的图像礼貌韦伊马尔
雷达和MIMO技术
另一家来自以色列的创业公司Vayyar最近也发展起来了基于MIMO技术的汽车级雷达芯片。该芯片覆盖了3 GHz-81 GHz的成像和雷达波段，配有72个发射器和72个接收器。Vayyar的传感器通过集成的高性能DSP和大内存增强，无需外部CPU即可执行复杂的成像算法。
Vayyar还为智能房屋和机器人等应用程序生产基于雷达的成像解决方案。相比之下，来自RFISEE的基于阵列的雷达系统专门针对汽车应用。
生物医学设备的雷达芯片
在医疗应用中，雷达可以探测到人体内部微小的介电不连续和微小器官的运动。这使得雷达系统能够识别许多健康状况，包括肿瘤和心肺状况。一种有希望替代乳腺癌检测的方法是UWB雷达而不是X射线。
另一个重要的应用生物医学设备中的雷达是非接触式健康监测。该雷达用于向人发送射频信号，并接收反射的回声，从而检测人的速度和绝对距离。
当一个人跌倒时，此应用程序很有用，并且无法通过电话或呼叫按钮呼叫紧急帮助。在这些情况下，可以挽救一个可以检测到跌倒和呼叫的设备可以是救命。
IMEC的60 GHz雷达模块。使用的图像礼貌IMEC.
上周在IEEE RFIC，IMEC的研究人员呈现一个紧凑而节能的60千兆赫雷达系统可以集成到智能健康设备（如智能手机），健康监控系统或可穿戴设备中。
Imec雷达技术项目经理Barend van Liempd说:“雷达使这些设备能够感知周围环境，这将影响我们控制和使用这些设备的方式。”他解释说:“例如，在床头柜上安装集成雷达的手机可以通过非接触跟踪呼吸频率和心率变异性来监测睡眠质量。”
雷达芯片的未来是什么?
雷达芯片在汽车行业中找到了实线，并以低成本为多个消费设备提供。各种汽车制造商正在使用自己的ADAS技术中使用雷达。这里的最终利益是公共安全的道路。
相比之下，生物医学装置中的雷达芯片的蓬勃仍然存在。某些组织已找到在2019冠状病毒病期间，充分利用雷达传感器监测建筑物的使用情况。这些智能建筑中的雷达系统可以测量房间占用，甚至监测个体的心跳和温度进行感染。
考虑到Covid-19的爆发，世界没有有效控制疾病传播的基础设施，雷达系统等技术在将来可能会产生巨大的生物医学设备的益处。
