十年前，很难想象自驾驶汽车在不久的将来是可行的。我们欠了许多自主推进对雷达等技术的进步，这些技术正在为汽车行业创造革命。
但雷达是一种通用技术在汽车行业之外的用例。例如，雷达系统的进步可以主动监测患者的健康而不将设备嵌入人体。这些设备也在确保紧急情况下确保快速响应的情况下减少隐私问题。
什么是射线片？
传统上，使用雷达限于军事目的。然而，在制造半导体技术（CMOS，BICMOS）的前进，已经可以制造片上弧形。
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。
第一代雷达片包括低噪声放大器（LNA），双平衡电阻混频器，电压控制振荡器（VCO）和有源平衡的平衡缓冲放大器。在下图中，芯片组使用正交接收器架构。
贝尔实验室早期的连续波雷达传感器芯片之一。图片由李长治等
从那时起，各种架构被提出、开发和商业化，以创造完全集成的雷达传感器芯片。
雷达系统
一个雷达系统通常由雷达收发机、天线和处理/提取雷达信号信息的电路组成。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。
现代雷达将所有关键电路集成到一个芯片或PCB上。由于小的特征尺寸，各种消费应用可以部署在一个芯片上使用复杂的嵌入式信号处理和控制电路。
与基于相机的技术相比，雷达系统可以轻松获得目标的范围，速度和角度而不会受到天气极端的影响。这完全使得能够在自动车辆，医疗监控设备和物联网应用中大规模使用雷达。
60-GHz微型雷达system-in-package。图片由Te-Yu花王
雷达系统可以分为两类，取决于传输信号的类型：连续波（CW）雷达和脉冲雷达。
两种类型的雷达都有不同的子类别。例如单音连续波雷达、FMCW雷达、FSK雷达都属于连续波雷达。在发射信号频率较高时，雷达的探测灵敏度和分辨率提高;这就是为什么在毫米波范围内的FMCW雷达芯片已经成为非常受欢迎的道路安全。
汽车应用中的雷达芯片
雷达系统的能力通过相控阵、数字波束形成和多输入多输出(MIMO)技术不断扩展。
雷达和波束形成
例如，特斯拉Model 3使用一台雷达(大陆ARS4-A)并具有数字波束形成能力，扫描短程和远距离距离。这是用于向前碰撞警告，紧急制动协助，碰撞减缓，或自适应巡航控制(ACC)。
RFISee和Vayyar两家公司分别提供了使用相控阵和MIMO技术与雷达系统相结合的有前景的产品。
雷达和相控阵技术
RFISee发布了业界首款相控阵4D成像芯片雷达。这种高分辨率、低成本的雷达传感器可以生成汽车周围物体的实时3D位置和速度地图。
由于逐步阵列是一种昂贵的技术，因此它在汽车行业的采用是一个关注的问题，这就是为什么雷达使用最初限于F-35战斗机等先进的军事系统。With RFISee’s radar-on-chip solution, the receivers ensure a much-improved radar image, a better signal-to-noise ratio, and a detection range of obstacles such as cars and pedestrians that Vayyar says is six times broader compared to existing radars.
该公司表示，RFISEE雷达的原型是由顶级汽车OEM和Tier-1s评估的。
VYYR2401A1 IC.图片由Vayyar
雷达和MIMO技术
来自以色列，Vayyar的另一个启动，最近开发了基于MIMO技术的汽车级雷达芯片。芯片覆盖来自3 GHz-81 GHz的成像和雷达带，带有72个变送器和72个接收器。Vayyar的传感器通过具有大型内存的集成高性能DSP增强，Vayyar的传感器执行复杂的成像算法，无需外部CPU。
Vayyar还为智能家居和机器人等应用提供基于雷达的成像解决方案。相比之下，RFISee的相控阵雷达系统是专门针对汽车应用的。
用于生物医学设备的雷达芯片
在医疗应用中，雷达可以检测人体内部的小介电不连续性和小器官运动。这使得雷达系统识别许多健康状况，包括肿瘤和心肺病症。一个有望的乳腺癌检测替代方案是用超宽带雷达代替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。雷达用于向人发送RF信号并接收反射的回声，其检测人的速度和绝对距离。
此应用程序在人跌倒且无法通过电话或呼叫按钮呼叫紧急援助时非常有用。在这种情况下，一种能够检测摔伤并寻求医疗救助的设备可以挽救生命。
Imec的60 GHz雷达模块。图片由Imec
上周在IEEE RFIC上，Imec的研究人员展示了他们的研究成果紧凑且节能的60 GHz雷达系统这可以集成到智能健康设备，如智能手机，健康监测系统，或可穿戴设备。
“雷达使这些设备能够感测他们的周围环境，这将塑造我们控制和使用这些设备的方式，”IMEC雷达技术的节目经理Barend Van Liempd说。“例如，您的手机他解释说，床头柜可以通过非接触式追踪呼吸率和心率变异性来监测睡眠质量。“
雷达芯片将来是什么？
雷达芯片已经在汽车工业中找到了坚实的基础，并且可以在许多消费设备中以较低的成本使用。许多汽车制造商都在自己的ADAS技术中使用雷达。这里的最终好处是公共道路安全。
相比之下，用于生物医学设备的雷达芯片的繁荣还很遥远。某些组织发现良好地利用雷达传感器在Covid-19期间监控建筑物占用。这些智能建筑中的雷达系统可以测量房间占用率，以保持社交距离，甚至可以监测心跳和体温，以预防感染。
考虑到2019冠状病毒病的爆发，全球缺乏有效控制疾病传播的基础设施，雷达系统等技术未来可能在生物医学设备方面产生巨大效益。
