第八節　毫米波雷達

毫米波雷達是指工作頻率介于微波和光之間，選在30～300GHz頻域（波長為1～10mm，即1mm波波段）的雷達。

一、毫米波雷達的特點

毫米波雷達具有以下優點。

（1）優異的探測性能　毫米波波長較短，并且汽車在行駛中的前方目標一般都是金屬構成，這會形成很強的電磁反射，其探測不受顏色與溫度的影響。

（2）快速的響應速度　毫米波的傳播速度與光速一樣，并且其調制簡單，配合高速信號處理系統，可以快速地測量出目標的角度、距離、速度等信息。

（3）對環境適應性強　毫米波具有很強的穿透能力，在雨、雪、大霧等惡劣天氣依然可以正常工作，由于其天線屬于微波天線，相比于光波天線，它在大雨及輕微上霜的情況下依然可以正常工作。

（4）抗干擾能力強　毫米波雷達一般工作在高頻段，而周圍的噪聲和干擾處于中低頻區，基本上不會影響毫米波雷達的正常運行，因此，毫米波雷達具有抗低頻干擾特性。

毫米波雷達最主要的缺點是毫米波在空氣中傳播時會受到空氣中的氧分子和水蒸氣的影響，這些氣體的諧振會對毫米波頻率產生選擇性吸收和散射，大氣傳播衰減嚴重，因此，實際應用中，應找到毫米波在大氣中傳播時，由氣體分子諧振吸收所致衰減為極小值的頻率。

二、毫米波雷達的測量原理

車載毫米波雷達根據測量原理的不同，一般分為脈沖方式和調頻連續波方式兩種。

脈沖方式測量原理簡單，但由于受技術、元器件等方面的影響，實際應用中很難實現。采用脈沖方式的毫米波雷達需在很短的時間（一般都是微秒的數量級）內發射大功率的信號脈沖，通過脈沖信號控制雷達發射裝置發射出高頻信號，因此在硬件結構上比較復雜，成本高。除此之外，在高速路上行駛的車輛，其回波信號難免會受到周圍樹木、建筑物的影響，使回波信號衰減，從而降低接收系統的靈敏度。同時，如果收發采用同一個天線時，在對回波信號進行放大處理之前，應將其與發射信號進行嚴格的隔離，否則會因為發射信號的竄入，導致回波信號放大器飽和或者損壞。為了避免發射信號竄入接收信號中，需進行隔離技術處理，通常情況下，采用環形器或者使用不同的天線收發以避免發射信號的竄入，但這樣就導致硬件結構的復雜性增加，產品成本高。故在車用領域，脈沖測量方式運用較少。

目前，大多數車載毫米波雷達都采用調頻連續波方式，其測量原理如圖2-22所示。

采用調頻連續波方式的毫米波雷達結構簡單，體積小，可以同時得到目標的相對距離和相對速度。它的基本原理是當發射的連續調頻信號遇到前方目標時，會產生與發射信號有一定延時的回波，再通過雷達的混頻器進行混頻處理，而混頻后的結果與目標的相對距離和相對速度有關。毫米波雷達測距和測速的計算公式為

　　（2-4）

　　（2-5）

式中，s為相對距離；c為光速；T為信號發射周期；f為發射信號與反射信號的頻率差；Δf為調頻帶寬；fd為多普勒頻率；f0為發射信號的中心頻率；u為相對速度。

三、毫米波雷達的應用

目前，汽車上應用的毫米波雷達主要型號見表2-3，表中報價僅供參考。

美國德爾福公司開發的ESR高頻電子掃描毫米波雷達采用連續調制方式，應用多普勒測試原理，能夠掃描最遠范圍175m以內的64個目標。

ESR毫米波雷達能夠提供目標的相對距離、角度和速度等信息。它從CAN總線獲取所需的車速、橫擺角速度、轉向盤轉角等本車信息，掃描后將目標的信息，如距離、相對速度等同樣通過CAN總線傳遞給車載計算機。

ESR毫米波雷達同時具有中距離掃描和遠距離掃描的功能，并將所掃描的目標數據存入相應的內存地址，其性能參數見表2-4。

毫米波雷達因其硬件體積小，且不受惡劣天氣影響，被廣泛應用在智能網聯汽車先進駕駛輔助系統或無人駕駛汽車上。