1081004-電機系電子科技講座 / 毫米波雷達介紹/萬旭電業 AVP林育正(22屆系友)

輔仁大學108學年度電機工程學系
電子科技講座

毫米波5G通訊及雷達感測社群活動

講員：林育正協理
萬旭電業毫米波事業處
輔大電機系第22屆系友

講題 : 毫米波雷達介紹

時間：108年10月4日(星期三)
下午1:30 ~ 3:30

地點：聖言樓電機系SF132教室

歡迎踴躍參加

林育正: 萬旭電業毫米波事業處協理
學歷 : 國立交通大學電信工程學研究所; 輔仁大學電子工程系
簡述: 為現任毫米波事業處協理，提供客戶網路通訊組件的客製化設計以及業務推廣，擁有多年通訊產業的工作智識與管理經驗，於宏達電從事網通研發等相關事務長達七年，轉至聯想集團有限公司發展，後至萬旭一展長才，成功擴展垂直市場、規劃經營策略及帶領網通團隊持續進化

目前的雷達測距應用中，超聲波雷達、微波雷達、雷射雷達都有相應應用。為何選擇毫米波傳感器切入該領域？

隨著智能駕駛的發展、工業領域效率的提升要求以及家庭和建築智能化的要求，這樣的感測需求日益增長，這主要靠雷達來實現。穿透塑料、牆壁、玻璃等材料，以及雨、霧、灰塵、光照和黑暗等環境條件下的感測場景日益增多。毫米波技術是唯一能夠滿足所有這些需求的傳感技術。
工業用毫米波雷達，智能傳感器現在被談得很多。對於無人機避障來說，雷達目前是最好且是唯一能發現高壓線的技術。像工業中的非接觸式振動檢測，毫米波雷達可以達到非常高的檢測精度，尤其是對設備距離較遠的情況。
對智能家居，相對攝像頭來說，雷達不會帶來隱私上的擔憂。
液位監測（比如埋在地下一百米深的汽油柴油），這都是毫米波在工業領域非常擅長的事情。此外，像叉車、機器人、火車監測等等，現在也都有現成的應用。

萬旭最新研發「毫米波天線模組」可運用於多項智慧產品，mmWave 雷達傳感器，多功能傳感器可依照速度、動態、角度、位置和多對象的追蹤；耐天候傳感器，可應用於雨天或雪地，亦可於煙霧和火災環境內使用；可編程傳感器能客製演算法。

「adas 毫米波雷達」的圖片搜尋結果

毫米波雷達是什麼？自動駕駛、智慧家庭都少不了它！｜大和有話說

發表於2019-02-03 由大和有話說撰寫

一、什麼是「毫米波雷達」？

毫米波雷達，指的是工作在毫米波波段（millimeter wave）的雷達，透過天線發射毫米波，及接收障礙物反射回來的訊號，來計算出與目標的相對速度、距離以及角度。
說到這，你可能會好奇，毫米波雷達到底厲害在哪？與我們常聽到的紅外線雷達、超聲波雷達、光達又有什麼差異？而最近AI影像辨識興起，攝影機是不是也有機會取代掉傳統雷達呢？

根據日本YANO Research Institute的研究報告，幾個主流的感測器中，除了紅外線感測器、超聲波雷達的成長幅度相對持平，其他像是毫米波雷達、攝影機、光達等感測器皆顯著成長。其中，毫米波雷達更是這幾年來成長最快速的類別。

二、24GHz、60GHz、77GHz和79GHz車載毫米波雷達的發展

如同前面所提，毫米波是指工作約介於30～300GHz的頻段，雖然目前各國針對車載毫米波雷達所分配的頻段各有不同，但主要還是集中於24GHz及77GHz，只有少數國家如日本則採用了60GHz頻段。

2015年的世界無線電通信大會上，各國將77GHz頻段劃分為「車載高分辨率雷達頻段」，因此77GHz瞬間成為國際標準。由於高頻段的77GHz相對於24GHz具有諸多優勢，也使得日本從60GHz逐漸轉而開發77GHz的毫米波雷達。

在分析24GHz、77GHz、79GHz各頻段之優劣前，我們再補充三個電磁波原理，等等比起來會更有感覺。

1. 根據電磁波原理，當天線長度為電磁波波長的1/2或1/4時，收訊情況最好。換言之，頻率越高、波長越短，天線就可以做的越小，雷達體積也會較小。
2. 高頻電磁波也代表著能量較高，因此不用消耗很多電力，就能讓天線產生足夠的增益（Gain）傳送比較遠的距離。不過，高頻電磁波的繞射性質比較差，不容易繞過障礙物，所以室內接收訊號的品質會比較差。
3. 毫米波雷達「分辨率」的定義為：「雷達可以區分的兩個物體的最近距離」。例如，若兩個物體靠的太近，那麼雷達可能會把它視為一個物體，如果分開一點，雷達便會視為兩個物體。簡言之，可以讓雷達辨別出「這裡有兩個物體，而不是一個物體」的前提下，兩物體之間的最短距離，就是雷達的分辨率。

分辨率的計算公式為光速/（2倍的雷達頻寬），因此24GHz（250MHz頻寬）的分辨率為0.6m，77GHz（1GHz）的分辨率為18cm。4GHz頻寬的毫米波雷達分辨率可以做到5cm。

由於24GHz毫米波的波長較長（約1.25cm），故其天線、雷達體積會相較77GHz（約4mm）來得大。不過，由於24GHz雷達的「繞射能力」較強，因此24GHz毫米波雷達主要用於小於50公尺的短距離偵測。

77GHz雷達由於頻率較高，具有精度高、訊號穿透性佳等優點，因此77GHz的毫米波雷達主要適用於長距離（約250公尺）偵測。

至於79GHz，由於24GHz ISM頻段的頻寬只有250MHz，使得其「分辨率」與「探測距離」有其限制，因此，2015年國際電信聯盟（ITU）決定開放76GHz~81GHz頻段供車載雷達應用。79GHz不僅較24GHz車載雷達頻寬更大，讓分辨率得以壓縮至5公分，而設備體積也更小，更易於後續安裝。

整體看來，汽車毫米波雷達不斷朝高精度需求發展，使得雷達系統持續從24GHz往77GHz、79GHz升級。我們可以預測，未來車載雷達頻段將趨向76GHz～81GHz之間，最終以77GHz雷達作為長距通信的載體，79GHz作為短距通信的載體。

三、全球汽車毫米波雷達產業鏈

打開毫米波雷達的硬體結構，主要零組件包括發射器、接收器、訊號處理器、電路板以及天線等等。除了硬體的組成外，毫米波雷達如何透過演算法，來取得分析結果，也是一門很大的學問。

在了解雷達的基本構造後，接下來我們來看看全球汽車毫米波雷達的產業鏈，從上游的晶片、電路板開始，再到中游的車用電子系統廠，最後再到下游的車廠，市場分佈狀況可參考下圖。

a.上游：晶片廠

毫米波雷達的核心晶片主要來自於國際大廠，這幾年不少IC廠商推出毫米波雷達SOC晶片，將微控制器(MCU)、數位訊號處理器(DSP)、訊號放大器及負責收發雷達波的射頻晶片全部整合在在單一晶片上，例如NXP的77GHz SOC感測晶片、Infineon的79 GHz SOC感測晶片等。

以市佔率來看，目前國際市場主要被恩智浦（NXP）、英飛凌（infineon）、德州儀器（TI）等晶片設計公司佔據。

b. 中游：車用電子系統廠

至於中游的毫米波雷達市場，幾乎被奧托立夫（Autoliv）、博世（Bosch）、大陸集團（Continental）、德爾福（Delphi）、天合汽車集團（TRW）、法雷奧（Valeo）、海拉（Hella）、電裝（Denso）、富士通（Fujitsu）等國際廠商壟斷。

若以中國大陸的毫米波雷達市佔率來看，24GHz雷達市場主要由博世（Bosch）、法雷奧（Valeo）、海拉（Hella）所主導，合計市佔率60%以上；77GHz雷達主要由博世（Bosch）、大陸集團（Continental）和德爾福（Delphi）主導，合計市佔率更是高達80%。

臺灣也不乏發展汽車毫米波雷達系統之廠商，例如啟碁電子（6285）、為升科技（2231）、明泰科技（3380）等，皆陸續出貨24GHz毫米波雷達，至於77GHz產品則多處於客戶驗證的階段。此外，其他廠商包括輝創科技、同致電子（3552）等公司，亦積極發展毫米波雷達。

c.下游：車廠

為了實現ADAS的各項功能，一台車至少需要「1長」+「4中短」，共5個毫米波雷達。因此，目前像是BMW、Benz、Audi、Toyota、Ford，甚至是電動車大廠Tesla、中國小鵬汽車都在其車款中，配置多個毫米波雷達。

四、3個新創的機會點

以24GHz的毫米波雷達來看，除了市場擁擠外，國際Tier 1大廠在技術上也已深耕許久，新創公司較難以進入。不過，由於這些Tier 1的售價居高不下，且市場板塊也漸漸邁向77GHz、79GHz等頻段，使得新創公司有一個不錯的機會點，可以從提升精度、降低成本來努力。

另外，在目前各類型的雷達各有優缺下，結合攝影機、毫米波雷達、光達等多合一功能的感測器也逐漸興起。例如，AEye開發的iDAR感測器，不僅做到降低成本，也同時提供相機與光達組合的性能，不僅辨識範圍高達300米，也具備相機辨識顏色與交通號誌的特性。

最後，一般來說，傳統車廠基於技術可靠度，其實不大敢用新創公司的產品。若硬要跟這些車廠周旋，也往往曠日費時，有時一不小心就榨乾了新創公司的資源。其實，除了車用市場外，毫米波雷達也開始擴展到其他新興領域，值得新創觀察。

例如，24GHz毫米波雷達就廣泛地用於智慧家庭、智慧開門系統、工業機器人等等。60GHz雷達除了上述應用外，也適合做一些生命特徵感測，用以偵測心跳及呼吸。甚至，毫米波雷達也可整進智慧音箱，透過偵測使用者的遠近、手勢變化，來實現人機互動。相較於車用市場，這些應用進入門檻較低，也是新創公司的另一個機會點。