透波低介電絕緣高導熱氮化硼膜材墊片毫米波雷達的應用

引言：國信證券預計，到2025年，全球毫米波雷達市場規(guī)模將達到384億元，復合增長率為25.5%；預計到2025年，中國毫米波雷達市場規(guī)模將達到149億元，中國毫米波雷達搭載量將達到4250萬顆。

毫米波雷達具有檢測小目標、分辨細節(jié)和穿透性強的特點。目前，傳統(tǒng)的毫米波雷達逐漸向4D演化，增加了高度維度的測量，具有高分辨率點云、AI目標識別和輔助高精定位的特點，點云質(zhì)量相當于 64 線激光雷達，但成本僅為激光雷達的 1/10。知名研究機構(gòu)Yole預測全球4D毫米波雷達的市場規(guī)模在2027年有望達到35億美元。至2025年，中國車載4D毫米波雷達市場規(guī)模在悲觀、中性、樂觀情況下有望分別達到1.9億美元、3.6億美元和5.4億美元。關(guān)于一輛車需要配置多少個毫米波雷達，目前業(yè)界已經(jīng)部分形成共識。業(yè)內(nèi)根據(jù)自動駕駛不同等級的主要功能，對毫米波雷達的配置進行了不同劃分，L1級別需要2SRR+1LRR；L2需要2SRR+1LRR；L3需要4SRR+1LRR；L4需要6SRR+1LRR；L5需要6SRR+2LRR。隨著自動駕駛層級的提升，毫米波雷達的需求數(shù)量也會有較大的突破，前景可期。

據(jù)不完全統(tǒng)計，相比于去年統(tǒng)計，國內(nèi)4D毫米波雷達生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)數(shù)量可以說是暴增，國內(nèi)已超過20家本土企業(yè)，眼下4D毫米波雷達賽道已非常擁擠。毫米波雷達也在朝著高集成、高分辨率發(fā)展，成像毫米波雷達成為各雷達廠商的下一步角逐點。

目前理想L7、飛凡R7、深藍SL03等已搭載4D毫米波雷達。11/10/2023光纖在線訊，據(jù)中國電信官網(wǎng)消息，中國電信800MHz重耕工程無線網(wǎng)主設(shè)備采購項目評標委員會按照招標文件載明的評標方法和標準已完成對各投標人遞交的投標文件的評審。根據(jù)此前集采公告顯示，本次集采涉及的主要評估產(chǎn)品品類為5G-移動基站，規(guī)格型號為800M NR基站，預估規(guī)模為25萬站。公告顯示，本項目共有5名投標人參與投標，根據(jù)評審結(jié)果，華為技術(shù)有限公司和華為技術(shù)服務(wù)有限公司聯(lián)合體、中興通訊股份有限公司、上海諾基亞貝爾股份有限公司、愛立信(中國)通信有限公司、大唐移動通信設(shè)備有限公司入圍。

5G通訊技術(shù)

一

移動通信產(chǎn)業(yè)的新發(fā)動機---5G

什么是5G？

“5G”一詞通常用于指代第 5 代移動網(wǎng)絡(luò)。5G 是繼之前的標準（1G、2G、3G、4G 網(wǎng)絡(luò)）之后的最新全球無線標準，并為數(shù)據(jù)密集型應用提供更高的帶寬。除其他好處外，5G 有助于建立一個新的、更強大的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)能夠支持通常被稱為 IoT 或“物聯(lián)網(wǎng)”的設(shè)備爆炸式增長的連接——該網(wǎng)絡(luò)不僅可以連接人們通常使用的端點，還可以連接一系列新設(shè)備，包括各種家用物品和機器。公認的5G的優(yōu)勢是：

?具有更高可用性和容量的更可靠的網(wǎng)絡(luò)

?更高的峰值數(shù)據(jù)速度（多 Gbps）

?超低延遲

與前幾代網(wǎng)絡(luò)不同，5G 網(wǎng)絡(luò)利用在 26 GHz 至 40 GHz 范圍內(nèi)運行的高頻波長（通常稱為毫米波）。由于干擾建筑物、樹木甚至雨等物體，在這些高頻下會遇到傳輸損耗，因此需要更高功率和更高效的電源。5G部署最初可能會以增強型移動寬帶應用為中心，滿足以人為中心的多媒體內(nèi)容、服務(wù)和數(shù)據(jù)接入需求。增強型移動寬帶用例將包括全新的應用領(lǐng)域、性能提升的需求和日益無縫的用戶體驗，超越現(xiàn)有移動寬帶應用所支持的水平。

毫米波是5G的關(guān)鍵技術(shù)

毫米波通信是未來無線移動通信重要發(fā)展方向之一，目前已經(jīng)在大規(guī)模天線技術(shù)、低比特量化ADC、低復雜度信道估計技術(shù)、功放非線性失真等關(guān)鍵技術(shù)上有了明顯研究進展。但是隨著新一代無線通信對無線寬帶通信網(wǎng)絡(luò)提出新的長距離、高移動、更大傳輸速率的民用特殊應用場景的需求，針對毫米波無線通信的理論研究與系統(tǒng)設(shè)計面臨重大挑戰(zhàn)，開展面向長距離、高移動毫米波無線寬帶系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究，已經(jīng)成為新一代寬帶移動通信最具潛力的研究方向之一。

毫米波的優(yōu)勢： 毫米波由于其頻率高、波長短，具有如下特點：

頻譜寬，配合各種多址復用技術(shù)的使用可以極大提升信道容量，適用于高速多媒體傳輸業(yè)務(wù)；可靠性高，較高的頻率使其受干擾很少，能較好抵抗雨水天氣的影響，提供穩(wěn)定的傳輸信道；方向性好，毫米波受空氣中各種懸浮顆粒物的吸收較大，使得傳輸波束較窄，增大了竊聽難度，適合短距離點對點通信；波長極短，所需的天線尺寸很小，易于在較小的空間內(nèi)集成大規(guī)模天線陣。

毫米波的缺點：毫米波也有一個主要缺點，那就是不容易穿過建筑物或者障礙物，并且可以被葉子和雨水吸收。這也是為什么5G網(wǎng)絡(luò)將會采用小基站的方式來加強傳統(tǒng)的蜂窩塔。

二

5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢

5G網(wǎng)絡(luò)（5G Network）是第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，其峰值理論傳輸速度可達20Gbps，合2.5GB每秒，比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快10倍以上。舉例來說，一部1G的電影可在4秒之內(nèi)下載完成。隨著5G技術(shù)的誕生，用智能終端分享3D電影、游戲以及超高畫質(zhì)（UHD）節(jié)目的時代正向我們走來。

(一)5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸速度快：5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是當前世界上最先進的一種網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)之一。相比于被普遍應用的4G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來講，5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在傳輸速度上有著非常明顯的優(yōu)勢，在傳輸速度上的提高在實際應用中十分具有優(yōu)勢，傳輸速度的提高是一個高度的體現(xiàn)，是一個進步的體現(xiàn)。5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應用在文件的傳輸過程中，傳輸速度的提高會大大縮短傳輸過程所需要的時間，對于工作效率的提高具有非常重要的作用。所以5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應用在當今的社會發(fā)展中會大大提高社會進步發(fā)展的速度，有助于人類社會的快速發(fā)展。

(二)5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性：5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不僅做到了在傳輸速度上的提高，在傳輸?shù)姆€(wěn)定性上也有突出的進步。5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應用在不同的場景中都能進行很穩(wěn)定的傳輸，能夠適應多種復雜的場景。所以5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在實際的應用過程中非常實用，傳輸穩(wěn)定性的提高使工作的難度降低，工作人員在使用5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進行工作時，由于5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的傳輸能力具有較高的穩(wěn)定性，因此不會因為工作環(huán)境的場景復雜而造成傳輸時間過長或者傳輸不穩(wěn)定的情況，會大大提高工作人員的工作效率。

(三)5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高頻傳輸技術(shù)：高頻傳輸技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的核心技術(shù)，高頻傳輸技術(shù)正在被多個國家同時進行研究。低頻傳輸?shù)馁Y源越來越緊張，而5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的運行使用需要更大的頻率帶寬，低頻傳輸技術(shù)已經(jīng)滿足不了5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的工作需求，所以要更加積極主動的去探索去開發(fā)。高頻傳輸技術(shù)在5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應用中起到了不可忽視的作用。

三

5G網(wǎng)絡(luò)的應用

（1）高速傳輸數(shù)據(jù)?，F(xiàn)如今，4G網(wǎng)絡(luò)通信在人們的日常生活與工作中已經(jīng)得到普及應用，5G網(wǎng)絡(luò)通信以此為基礎(chǔ)提高傳輸數(shù)據(jù)的效率，傳輸速度達到3.6G/s，不僅節(jié)省大量空間，還能提高網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)的安全性。當下網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還在不斷發(fā)展，不久的將來數(shù)據(jù)傳輸速率會大于10G/s，遠程控制應用在這樣的前提下會廣泛普及于人們的生活。另外，5G網(wǎng)絡(luò)通信延時較短，約1ms，能滿足有較高精度要求的遠程控制的實際應用，例如車輛自動駕駛、電子醫(yī)療等等，通過更短的網(wǎng)絡(luò)延時進一步提高5G網(wǎng)絡(luò)通信遠程控制應用的安全性，不斷完善各項功能。

（2）強化網(wǎng)絡(luò)兼容。對于不同的網(wǎng)絡(luò)，兼容性一直是其發(fā)展環(huán)節(jié)共同面對的問題，只有解決好這一問題，就能在市場上大大提高對應技術(shù)的占有率。只是當下的情況表明還沒有網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有良好兼容性，即便有也存在較為嚴重的局限性。然而5G網(wǎng)絡(luò)通信最顯著的一個特點及優(yōu)勢就是兼容性強大，能在網(wǎng)絡(luò)通信的應用及發(fā)展中滿足不同設(shè)備的正常使用，同時有效融合類型不同、階段不同的網(wǎng)絡(luò)，大大增加應用5G網(wǎng)絡(luò)通信的人群，在不同階段實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的兼容，大大降低網(wǎng)絡(luò)維護費用，節(jié)約成本，獲取最大化的經(jīng)濟效益。

（3）協(xié)調(diào)合理規(guī)劃。移動市場正在高速發(fā)展，市場中有多種通信系統(tǒng)，5G網(wǎng)絡(luò)通信想要在激烈的市場競爭中立足，就務(wù)必要協(xié)調(diào)合理規(guī)劃多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，協(xié)同管理多制式網(wǎng)絡(luò)，在不同環(huán)境里讓用戶獲得優(yōu)質(zhì)服務(wù)和體驗。盡管5G網(wǎng)絡(luò)通信具有3G和4G等通信技術(shù)的優(yōu)勢，但要實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作，才能最大限度發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)勢，所以在應用5G網(wǎng)絡(luò)通信的過程中，利用中央資源管理器促進用戶和數(shù)據(jù)的解耦，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，完成均衡負載的目標。

（4）滿足業(yè)務(wù)需求。網(wǎng)絡(luò)通信的應用及發(fā)展的根本目標始終是滿足用戶需求，從2G時代到4G時代，人們對網(wǎng)絡(luò)通信的需求越來越多元化，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)也在各方面有所完善，應用5G網(wǎng)絡(luò)通信勢必也要滿足用戶需求，優(yōu)化用戶體驗，實現(xiàn)無死角、全方位的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，無論用戶位于何處都可以享受優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，并且不管是偏遠地區(qū)還是城市都能確保網(wǎng)絡(luò)通信性能的穩(wěn)定性。在今后的應用及發(fā)展中，5G網(wǎng)絡(luò)通信最重要的目標之一就是不受地域和流量等因素的影響，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)的穩(wěn)定性和獨立性。

毫米波雷達

一

定義

毫米波雷達，是工作在毫米波波段（millimeter wave ）探測的雷達。通常毫米波是指30～300GHz頻域(波長為1～10mm)的。毫米波的波長介于微波和厘米波之間，因此毫米波雷達兼有微波雷達和光電雷達的一些優(yōu)點。同厘米波導引頭相比，毫米波導引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點。與紅外、激光、電視等光學導引頭相比，毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，具有全天候(大雨天除外)全天時的特點。另外，毫米波導引頭的抗干擾、反隱身能力也優(yōu)于其他微波導引頭 。毫米波雷達能分辨識別很小的目標，而且能同時識別多個目標；具有成像能力，體積小、機動性和隱蔽性好，在戰(zhàn)場上生存能力強。毫米波雷達工作在毫米波段。通常毫米波是指30～300GHz頻段(波長為1～10mm)。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優(yōu)點。同厘米波導引頭相比，毫米波導引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點。與紅外、激光、電視等光學導引頭相比，毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，具有全天候(大雨天除外)全天時的特點。另外，毫米波導引頭的抗干擾、反隱身能力也優(yōu)于其他微波導引頭 。

二

毫米波雷達的優(yōu)勢劣勢

優(yōu)勢：光波在大氣中傳播衰減嚴重，器件加工精度要求高。毫米波與光波相比，它們利用大氣窗口（毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率）傳播時的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。為此，它們在通信、雷達、制導、遙感技術(shù)、射電天文學和波譜學方面都有重大的意義。利用大氣窗口的毫米波頻率可實現(xiàn)大容量的衛(wèi)星-地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實現(xiàn)低仰角精密跟蹤雷達和成像雷達。在遠程導彈或航天器重返大氣層時，需采用能順利穿透等離子體的毫米波實現(xiàn)通信和制導。高分辨率的毫米波輻射計適用于氣象參數(shù)的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠鏡探測宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質(zhì)的成分。優(yōu)勢主要有以下幾點：

（1）小天線口徑、窄波束：高跟蹤和引導精度；易于進行低仰角跟蹤，抗地面多徑和雜波干擾；對近空目標具有高橫向分辨力；對區(qū)域成像和目標監(jiān)視具備高角分辨力；窄波束的高抗干擾性能；高天線增益；容易檢測小目標，包括電力線、電桿和彈丸等。

（2）大帶寬：具有高信息速率，容易采用窄脈沖或?qū)拵д{(diào)頻信號獲得目標的細節(jié)結(jié)構(gòu)特征；具有寬的擴譜能力，減少多徑、雜波并增強抗干擾能力；相鄰頻率的雷達或毫米波識別器工作，易克服相互干擾；高距離分辨力，易得到精確的目標跟蹤和識別能力。

（3）高多普勒頻率：慢目標和振動目標的良好檢測和識別能力；易于利用目標多普勒頻率特性進行目標特征識別；對干性大氣污染的穿透特性，提供在塵埃、煙塵和干雪條件下的良好檢測能力。

（4）良好的抗隱身性能：當前隱身飛行器上所涂覆的吸波材料都是針對厘米波的。根據(jù)國外的研究，毫米波雷達照射的隱身目標，能形成多部位較強的電磁散射，使其隱身性能大大降低，所以，毫米波雷達還具有反隱身的潛力。

劣勢：毫米波在雷達中應用的主要限制有：雨、霧和濕雪等高潮濕環(huán)境的衰減，以及大功率器件和插損的影響降低了毫米波雷達的探測距離；樹叢穿透能力差，相比微波，對密樹叢穿透力低；元器件成本高，加工精度相對要求高，單片收發(fā)集成電路的開發(fā)相對遲緩。

三

毫米波雷達的應用需求

（1）高精度多維搜索測量：進行高精度距離、方位、頻率和空間位置的測量定位；

（2）雷達安裝平臺有體積、重量、振動和其它環(huán)境的嚴格要求：毫米波雷達天線尺寸小、重量輕，容易滿足便攜、彈載、車載、機載和星載等不同平臺的特殊環(huán)境要求；

（3）目標特征提取和分類識別：毫米波雷達高分辨力、寬工作頻帶、大數(shù)值的多普勒頻率響應、短的波長易獲得目標細節(jié)特征和清晰輪廓成像等特點，適于目標分類和識別的重要戰(zhàn)術(shù)要求；

（4）小目標和近距離探測：毫米波短波長對應的光學區(qū)尺寸較小，相對微波雷達更適于小目標探測。除特殊的空間目標觀測等遠程毫米波雷達外，一般毫米波雷達適用于30 km 以下的近距離探測；