車載毫米波雷達：國產化大潮洶湧而至

一、智能駕駛浪潮下的新風口：車載毫米波雷達國產化

1.1毫米波雷達：未來標配的ADAS主力感測器

毫米波雷達指工作在毫米波波段的雷達。通常毫米波是指30～300GHz頻域(波長為1～10mm)的電磁波，毫米波的波長介於紅外光波和微波之間，因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優點。毫米波雷達在雷達探測、高速通信、導彈制導、衛星遙感、電子對抗等軍用領域均有廣泛的應用，而近年來隨著毫米波器件水平的提升，電路設計技術、天線技術等相關技術日益發展和不斷成熟，車載毫米波雷達的應用也獲得了很大的發展。

車載毫米波雷達主要應用在汽車的防撞系統上。車載毫米波雷達利用電磁波發射後遇到障礙物反射的回波對其不斷檢測，計算出與前方或後方障礙物的相對速度和距離。當車輛行進中時，發射機產生的雷達窄波束向前發射調頻連續波（FMCW 與其他的車載感測器相比，毫米波雷達主要具有以下三大優勢：）信號，當發射信號遇到目標時被反射回來，並為同一天線接收，經混頻放大處理後，可用其差拍信號時間差來表示雷達與目標的距離，再根據差頻信號相差與相對速度關係，計算出目標對雷達的相對速度及危險時間，從而通過防撞系統對車輛做出預判警告。

A.探測性能穩定：不受被測物體表面形狀、顏色等的影響；對大氣紊流、氣渦等適應性強。

B.探測距離較長：車載毫米波雷達一般的探測距離為150m-200m之間，有些毫米波雷達探測距離能達到300m的範圍。能夠滿足高速行駛環境下對較大距離範圍內的環境監測需要。

C.環境適應性良好：毫米波有很強的穿透能力，其測距精度受雨、雪、霧、陽光等天氣因素和雜聲、污染等環境的影響較小，可以保證車輛在任何天氣下的正常運行。全天候適應性決定了其未來成為主力感測器的核心地位。

1.2毫米波雷達發展進程：軍用先行，車載領域蓬勃發展

雷達系統的概念早在20世紀的早期便逐漸形成，而最早的雷達是專門為了滿足監視和武器制導的均是需求，軍事方面的大量使用使得雷達的開發獲得了大量研發資金。近年來隨著信號處理和毫米波技術的突飛猛進發展，雷達產品逐漸在民用市場特別是車載領域得到推廣。

早在1973年德國的AEG-Telefunken和Bosch公司共同開始投資於研究汽車防撞雷達技術的研究，並研製出了35GHz的非相關脈衝雷達。但由於與毫米波相關的器件的價格昂貴，較大的尺寸和70年代猛漲的石油價格等原因，汽車雷達沒有繼續發展。10年以後由歐共體發起的「PROMETHEUS」（普羅米修斯）計劃使汽車毫米波雷達又開始了重新的研製。隨著毫米波技術的成熟，通過感測器檢測汽車周邊環境以避免事故的想法又重新被汽車製造商關注。

目前，毫米波車載雷達系統的研究工作領先地區主要分布在美國、歐洲和日本。目前研究內容主要集中在兩個方面，即前視汽車雷達(FLAR：Forward Looking AutomobileRadar)和自主巡航控制系統(ACC：Autonomous Cruise Control)。二者的區別在於前者只需完成危險預警功能，而後者需要通過雷達系統實時監測車輛間距和相對運動速度信息，自動控制汽車的轉向、加速、減速或者剎車，從而自動地調整己車與前車的間距或者相對速度使之保持在一個安全的範圍內。從智能汽車發展的趨勢看，目前已經加速從預警提示向閉環自動控制功能升級切換。

自從德國賓士汽車公司在1999年在S級高級轎車上面採用77GHz自主巡航控制系統（ACC）以來，越來越多的公司和供應商投入到汽車雷達系統研製、器件開發、和演算法研究當中。富士通天公司研發了一款24GHz雷達，這款產品被安裝在帶有入侵感測器的自動報警器上，並被2004年7月豐田的「皇冠」汽車所採用。而隨後，豐田與Denso、三菱合作開發了世界上第一款利用相控陣技術和FMCW測距的電子掃描式毫米波車用雷達。而在2013年，松下與富士通天均展示出了可以檢測出行人的79GHz頻帶毫米波雷達。隨著毫米波半導體器件成本降低、控制技術和信號處理技術的成熟，小體積、高性能的毫米波雷達的大規模商用愈發變得可能。

1.3車載頻段大一統：未來向77GHZ融合是大趨勢

2005年至2013年，歐盟將24GHz作為車載毫米波雷達的頻譜，隨後又增加了79GHz，然而美國則使用24GHz、76~77GHz兩個頻帶。而日本則選用了60～61GHz的頻段，隨著世界範圍76～77G Hz毫米波雷達的廣泛應用，日本也逐漸轉入了76～77GHz毫米波雷達的開發中。各大國的車載雷達頻段主要集中在在23GHz~24GHz、60GHz~61GHz和76GHz~77GHz（即79GHz）三個頻段，而世界各國對毫米波車載雷達頻段使用的混亂情況使得汽車行業車載雷達的發展受到了限制。直到在日內瓦召開的2015年世界無線電通信大會（WRC-15）上，各國討論決定，77.5GHz~78.0GHz頻段劃分給無線電定位業務，以支持短距離高解析度車載雷達的發展，車載雷達才獲得了全球統一頻率劃分。

從我國的情況來看，無線電主管部門對車載雷達的頻率劃分一直在積極推進之中。為了適應車載雷達應用的需要，早在2005年，原信息產業部就發布了《微功率（短距離）無線電設備的技術要求》，將76GHz~77GHz頻段規劃給了車輛測距雷達使用，並將其定義為免執照的微功率應用。此後，為適應車載雷達應用對無線電頻率的需求，工業和信息化部於2012年將24.25GHz~26.65GHz頻段規劃用於短距離車載雷達業務的頻率。

目前市場主流使用的車載毫米波雷達按照其頻率的不同，主要可分為兩種：24GHz毫米波雷達和77GHz毫米波雷達。通常24GHz雷達檢測範圍為中短距離，用作實現BSD（Blind Spot Dectection，盲點探測系統)，而77GHz長程雷達用作實現ACC（Adaptive CruiseControl，自適應巡航系統）。

目前國內市場上存在這麼一種看法，認為24GHz毫米波雷達只能用於短距離探測，而77GHz毫米波雷達只能用於長距離探測。我們認為，這種說法是有失偏頗的，因為24GHz雷達與77GHz雷達都是處於毫米波的頻段，本質上並沒有形成大的區別。而根據波的傳播理論，在無線通信系統中，頻率較高的信號比頻率較低的信號容易穿透建築物，而頻率越低，波長越長，繞射能力越強，信號損失衰減越小，傳輸距離越遠。因此24GHz雷達比77GHz的繞射能力更強，但77GHz雷達得益於更小的波長，相比24GHz距離檢測精度高，因此在使用的時候各有利弊。

目前在國內市場，24GHz毫米波雷達與77GHz毫米波雷達的主要區別在於以下幾點：

1)77GHz毫米波雷達的體積更小。24 GHz毫米波雷達和77 GHz毫米波雷達的性能及演算法其實相差不遠，更主要的差距還是在雷達體積上。由於24GHz雷達的頻率更低波長更長，因此雷達所需要的天線就更長，做成小體積雷達的難度就更高，因此24GHz毫米波雷達會比77GHz毫米波雷達的體積更大，在追求美觀與輕量化的車載領域體積是個關鍵問題。

2)77GHz毫米波雷達所需要的工藝更高。77 GHz毫米波雷達最大的製造難度體現在其工藝上，77 GHz毫米波雷達由於體積小，其線路板的面積很小，因此射頻線路的設計難度非常高，成片的成品率也比較低。而國內對77GHz射頻線路設計的經驗相對匱乏。

3)77GHz毫米波雷達的檢測精度更好。相比於24GHz雷達，77GHz雷達的波長更小，雖然繞射能力比24GHz雷達要弱，但是其檢測精度更高。因此未來對於檢測精度精益求精的自動駕駛來說，77GHz毫米波雷達無疑更具有一定優勢。

4)24GHz毫米波雷達的射頻晶元相對77Ghz雷達射頻晶元更易獲取。各大廠商經過多年對24GHz毫米波雷達的研發，市場上24GHz毫米波雷達的產品體系已經相對成熟，供應鏈已經相對穩定，在國內，24GHz的核心晶元射頻晶元能從飛思卡爾等晶元供應商獲得。但是，目前在全球範圍內77GHz毫米波雷達晶元並沒有穩定的供應體系，由於相關知識產權與合作協議的原因，飛思卡爾、英飛凌、意法半導體等晶元商對中國並沒有放開77GHz雷達晶元的供應，因此國內77GHz毫米波雷達的開發受到很大限制。

我們認為，毫米波雷達未來發展的趨勢將是統一到77GHz頻率上。原因有二：

1)24GHz頻段的限制：我國工信部對24GHz車載雷達的頻段劃分為24.25-26.65GHz，頻寬為2.4GHz，擴展空間有限；尤其是在我國幾個射電天文台址周圍5公里範圍內，禁止使用24GHz短距離車載雷達設備，使用受到限制。

2)77GHz統一的趨勢：2015年世界無線電通信大會（WRC-15）上決定，將77.5GHz~78.0GHz頻段劃分給無線電定位業務，使整個76GHz~81GHz頻段都可用於車載雷達應用，給未來車載雷達的發展指明了方向；該頻段車載雷達帶寬更大、解析度更高、抗干擾能力強，且設備體積更小，更便於在車輛上安裝和部署。國際化頻率大一統背景下只有符合國際標準化需求的產品才有更強的生命力，各家雷達廠商會對產品進行調整。

考慮到中國的實際國情，我們預測未來三年內24GHz毫米波雷達在國內將得到快速的發展，而77GHz毫米波雷達的大規模應用由於設計難度和射頻晶元供應鏈體系等因素，國產化進程將稍微推後；而三年後隨著技術的發展，77GHz毫米波雷達將有機會突破設計和供應鏈的瓶頸，進入國產替代高峰期。從行業發展趨勢來看，我們認為未來77GHz毫米波雷達將會對24GHz毫米波雷達進行全面替代，最終形成77GHz雷達作為長距離通信的載體，79GHz雷達作為短距離通信的載體的頻譜大一統格局。

1.4技術控視點：幾個實現車載毫米波雷達的關鍵技術

要進行車載毫米波雷達的開發，所需要實現的關鍵技術有以下幾點：

(一) 相控陣雷達技術：雷達在搜索目標時，需要不斷改變波束的方向。改變波束方向的傳統方法是轉動天線，使波束掃過一定的空域，稱為機械掃描。利用電磁波的相干原理，通過計算機控制輸往天線各陣元電流相位的變化來改變波束的方向，同樣可進行掃描，接收單元將收到的雷達回波送入主機，完成雷達的搜索、跟蹤和測量任務，這就是相控陣技術。與機械掃描雷達相比，相控陣雷達的天線無需轉動，波掃描更靈活，能跟蹤更多的目標，抗干擾性能好。目前市場上的車載雷達主要用的還是機械掃描雷達，但如Denso的 77GHZ DBF Sensor相控陣毫米波雷達便是採用了相控陣雷達技術。

(二) 前端單片微波集成電路（MMIC）:它包括多種功能電路，如低雜訊放大器（LNA）、功率放大器、混頻器、上變頻器、檢波器、調製器、移相器、開關、MMIC收發前端，甚至整個收發系統。MMIC具有電路損耗小、雜訊低、頻帶寬、動態範圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強等特點。而毫米波雷達的關鍵部件前端單片微波集成電路（MMIC）技術由在國外半導體公司掌控，而高頻的MMIC只掌握在英飛凌、飛思卡爾等極少數國外晶元廠商手中。國內的MMIC仍處於起步狀態，相關性能仍有待驗證。

(三) 雷達天線高頻PCB板：毫米波雷達天線的主流方案是微帶陣列，簡單說將高頻PCB板集成在普通的PCB基板上實現天線的功能，需要在較小的集成空間中保持天線足夠的信號強度。77Ghz雷達更高規格的高頻PCB板，77GHz雷達的大範圍運用將帶來相應高頻PCB板的巨大需求。目前全球僅羅傑斯、Schweizer等少數公司擁有相關技術。

(四) 平板縫隙陣列天線設計：縫隙天線是由金屬面上的縫隙構成的天線。平板縫隙陣天線具有口面場分布容易控制、天線口徑效率高、性能穩定結構簡單緊湊、強度高、安裝方便等特點，而且容易實現窄波束等功能。近年來隨著車載雷達的逐漸發達，對雷達抗干擾要求的提高，脈衝多普勒雷達的發展，平板縫隙陣天線在這些需要窄波束通信系統中獲得了廣泛應用。

(五) 多維度探測技術：普通汽車防撞雷達只能提供駕駛環境的二維信息，而對於行駛在三維空間的車輛來說，對高架橋、行駛路牌、以及高空墜落物等的探測，會給駕駛員帶來更加有益的信息。富士通天（Fujitsu-ten）研發了一款3D掃描雷達，採用了陣列信號處理技術，最遠探測距離可達250m。

二、車載毫米波雷達行業現狀：國外廠商壟斷市場，國產化浪潮即將來臨

2.1國外車載毫米波雷達行業現狀：呈寡頭壟斷格局

車載毫米波雷達的研究始於20世紀60年代，研究主要在以德國、美國及日本為代表的一些發達國家內展開。目前來說，毫米波雷達的技術主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫、Denso、德爾福等傳統零部件巨頭所壟斷，特別是77GHz毫米波雷達，只有博世、大陸、德爾福、電裝、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。

目前，博世及大陸2015年汽車雷達市場佔有率均為22%，並列全球第一。博世的長距離毫米波雷達產品是其核心產品，探測距離可以達到250米，是目前探測距離最遠的長距離毫米波雷達，主要用在自巡航控制系統ACC中；而大陸較為全面，其主力產品則為24GHz毫米波雷達；Hella則是以24GHz雷達為其核心，客戶範圍最廣，24GHz領域市場佔有率全球第一。

我們按照目前上面所說的掌握毫米波雷達技術的企業，梳理一遍目前市場上現有的車載毫米波雷達產品：

2.2國內車載毫米波雷達行業現狀：為雷達行業打開了一扇市場化大門

相比於國外企業，車載毫米波雷達在國內仍屬於起步階段。在24GHz雷達方面，國內少數企業研發已有成果，市場化產品即將問世；但在77GHz毫米波雷達方面仍屬於初級階段，國內只有極少數企業能做到77GHz雷達的樣機階段，產業化進程仍待突破。根據我們產業鏈調研的情況，國內毫米波雷達企業進展狀況如下：

東北電子團隊行業觀點：我們認為，智能汽車行業的需求爆發以及ADAS的巨大空間為雷達行業打開了一扇市場化的大門，傳統雷達行業的人員將不再局限于軍工等傳統市場，雷達行業的人才、技術、資本等創新創業資源將在智能汽車普及浪潮下向汽車行業聚集，創新資源的流動將**加速車載毫米波雷達的國產化進程！從投資的角度來看，未來兩年毫米波雷達領域將是資本市場併購的重點細分領域之一，我們強烈建議密切關注毫米波雷達領域成為下一個風口帶來的投資併購機會！

2.3高端車型已標配車載毫米波雷達

毫米波雷達在近幾年獲得了高速發展，逐漸形成了作為ADAS核心感測器的趨勢。目前，賓士S級使用多達