過往雷達（RADAR）系統大多應用在航空設備，但業界也發現雷達在汽車應用中極具發展潛力，因而紛紛投入設計。特別是以毫米波段中77GHz頻率實現的方案最受青睞，因該頻段可最大限度吸收水分子，已獲業界證明適合用于開發汽車雷達元件和短距離雷達（相對航空航天而言）。

　　盡管大多數短距離雷達仍在24GHz頻段上運行，但長期來看，該頻段無法保證全球通用性，77GHz雷達將有一定的發揮空間。目前，77GHz雷達感應技術在先進駕駛輔助系統（ADAS）中已占有一席之地。為持續提升ADAS系統品質并優化設計成本，應用設計師須了解發送和接收雷達波所需的77GHz射頻 （RF）技術、具備基頻信號處理功能的雷達感應器，以及雷達系統功能安全等設計方式。

　　提升雷達RF元件性價比　硅鍺碳BiCMOS制程崛起

　　毫米波雷達系統相當依賴III-V半導體元件，現大多汽車雷達系統均使用砷化鎵（GaAs）技術實現RF前端電路；然而，用于制造手機元件的硅鍺碳 （SiGe:C）技術，亦能以極低成本打造媲美砷化鎵的RF功能，讓消費者以合理價格安裝汽車ADAS。此外，透過快速、高性能的互補式金屬氧化物半導體 （CMOS）制程，元件性能更可大幅超越以90納米（nm）制程產出的芯片方案。

　　表1解析各種雷達元件制程技術的性能優勢。雖然GaAs具有良好的基板隔離效益，每個芯片可實現較高的電路密度，然而，可達成的邏輯密度（用于控制電路）卻非常低；再者，與主流芯片技術實現的高效率相比，GaAs晶圓材料仍較為昂貴。

　　事實上，與一般硅晶片相比，III-V材料更加難以處理，III-V晶圓或基板的大小通常不足硅晶圓的一半，至于進入處理設施的砷化鎵晶片成本也會高出十到二十倍，但在經過制造、封裝和測試后成本差異將縮小。

　　與此同時，屬于高級技術節點的CMOS制程可提供非常好的邏輯密度和成本，但其針對高效能運算而設計的低擊穿電壓，卻難以符合汽車業者要求可靠且須支援中長距離運行所需的功率等級。

　　至于硅鍺碳技術選項對雷達元件而言并沒有嚴重缺點，使用經毫米波製程模組增強的傳統BiCMOS製程后，即能有效克服上述所有問題。該制程模組通過硅鍺碳材料提供雙載子電晶體（Heterojunction Bipolar Transistor， HBT）結構，達到更高的電子移動性，以轉化為更快的運行速度。

　　BiCMOS制程提供足夠的高效率，可為鎖相回路（PLL）和串列周邊界面（SPI）等數字控制界面添加經濟高效的控制結構。擊穿和功率增益資料以高于13dBm的功率等級支援發射電路，同時提供足夠的隔離，以便在一個芯片上整合多個接收器通道。

　　采用FMCW機制　雷達系統設計大幅簡化

　　在汽車雷達信號調變方面，大多數方案采調頻連續波（FMCW）機制，進而簡化系統復雜度并提高效能。使用連續載波信號，其頻率將根據預定義調度表變化，例如時間斜坡等，該頻率變化發生的范圍定義雷達系統的頻寬。對于普通77GHz雷達來說，有一個圍繞著76.5GHz分配的1GHz時隙，以及一個圍繞著 79GHz的4GHz時隙。通常，77GHz頻率范圍對應長距離雷達感應器；79GHz頻率范圍則與短距離雷達系統有關。

　　雷達發射器通常搭載一個可通過PLL連續調諧的本地振蕩器（LO），由此產生出頻率掃描速率。圖1顯示高度整合的雷達感應器架構圖，在發射器芯片上，壓控振蕩器（VCO）生成傳輸77GHz頻率的信號，并由功率放大器（PA）放大后再送至傳輸天線。VCO的調諧電壓則由發射器芯片中的集成PLL電路生成，因此，高頻率掃描速率對實現高目標速度精度非常重要。

　　圖1 雷達感應器設計架構圖