雷達感測可說是實現自駕車不容或缺的關鍵元件，隨著歐洲電信標準協會和美國聯邦傳播委員會宣布24GHz UWB頻段將於2022年停止使用的消息，預期高頻毫米波雷達將取而代之，伴隨而來的商機更令業者摩拳擦掌。
先進駕駛輔助系統(ADAS)需求持續增加，諸如主動式車距調節巡航系統(ACC)、自動煞車系統(AEB)等功能相繼在一般房車上出現，加上毫米波雷達的價格降低，已逐漸成為實現ADAS的基本配備。眼看ADAS車款的增加，加上L2自動駕駛車款中，對於側面感測也逐漸採用多個毫米波雷達，預期今後全球毫米波雷達的市場規模將有可能迅速擴大，成為兵家必爭之地。
77/79GHz雷達熱度飆升
汽車在行駛過程中，雷達感測扮演非常重要的一環，協助保持車距、偵測所有環境狀況。目前在歐盟新車安全評鑑協會(EURO NCAP)，以及美國國家公路交通安全局(NHTSA)的要求下，雷達已經成為必備的偵測系統，且非常普及於各種汽車車型之中。
不過基於雷達本身的優勢與特點，許多車廠期能進一步增加雷達感測器在偵測精度、距離與速度，此時就需要仰賴頻寬、頻段的擴充予以補足。
是德科技(Keysight)資深產品經理蘇千翔(圖1)分析，雷達有三個維度參數是廠商設計觀察的重點，包含速度、角度跟距離。如果使用頻寬和頻段相對小、窄，就會影響偵測距離的解析度、偵測角度解析度，以及偵測速度反應能力。
圖1 是德科技資深產品經理蘇千翔表示，速度、角度與距離是廠商設計雷達重要的觀察指標。
於24GHz頻段中，偵測角度、距離跟速度的解析度和速度並沒有達到非常好，但是成本相對比較便宜。不過，目前現在各國在雷達技術發展，開始朝77、79GHz邁進，可看到77GHz的頻寬已達1GHz，79GHz的頻寬更是高達4GHz。故無論在偵測角度、距離的精度，以及偵測時間的準確度，都有大幅成長。
毫米波雷達設計挑戰大
汽車產業對先進技術的需求若渴，新法規更是不斷推陳出新，而雷達技術卻尚未有單一、穩定且成熟的標準化方針，間接墊高其設計難度。蘇千翔將這些挑戰歸類成四個歷程，包含初期晶片組設計的模擬、速度和頻寬提升的效能、介面標準(Interference Standards)要求到最後生產挑戰。
從初期設計的模擬狀況來看，過往雷達大部分應用在軍用或車用產業，採取較為傳統的設計流程，工作流程都是比較直覺性，基頻(BaseBand)與射頻(RF)設計各自完成，故無法執行跨領域(Cross-domain)的確認。這意味著兩種晶片類型即便各自測試正常並符合需求，但整合起來就會發現一些不盡滿意的地方，而這盲點無法在單一測試中察覺到。再者，於設計過程中需要進行大量的整合調整，最終可能導致延後成品上市的時間。
SystemVue為汽車雷達提供了高度參數化的仿真模型和參考設計，同時也提供雷達波形生成、訊號調製、天線建模、信道仿真和訊號處理的功能，並支援跨域驗證，可將基頻演算法連接至RF工具，做為標準參考、測試與測量，解決初期晶片組設計模擬的難題。
在高頻毫米波雷達的測試設計上，必須創建多個自動化測試系統、驗證模組和具備抗擾性的能力，是德科技汽車雷達解決方案，從早期設計仿真、研發(R＆D)到製造環節，提供一系列的解決方案，同時針對相關測試設備編寫、微調和調試(Debugging)新的測試套件，隨著新的標準與法規與時俱進，更新和部署系統軟體，解決當前和未來的汽車雷達設計和測試難題。
據了解，Keysight E8740A汽車雷達訊號分析與產生解決方案，可分析並產生汽車雷達訊號，涵蓋24GHz、77GHz和79GHz的完整頻率範圍，可依照不同的測試需求將分析頻寬從2.5GHz擴充至5GHz以上。
除了改用77、79GHz毫米波雷達外，藉由提升運算量、增加天線數量，或將多顆雷達整合在一起，亦是當前業界積極用來提高雷達感測距離、範圍，以及解析度與辨識度的研發方向。
優化汽車雷達探測準確性 電磁模擬分析成關鍵
士盟科技資深工程師謝佳致(圖2)表示，透過高頻模擬分析的方式，能降低產品設計風險，避免於成品時發生非預期狀況。同時，可以藉由智慧測試的方式，最佳化實測與模擬參數組合，在最少成本下完成最終目標產品，甚至是進一步探索不同的新設計提升產品性能。從電磁模擬分析的角度來看，包含天線設計輔助開發設計、汽車雷達多尺度模擬分析，以及毫米波相位陣列天線設計與模擬都是有助於強化汽車雷達探測準確性的方法。
圖2 士盟科技資深工程師謝佳致表示，高頻電磁模擬分析能降低產品設計風險，避免於成品時發生非預期狀況。
謝佳致指出，採用軟體模擬分析工具最終目標，就是希望使用者可以透過3D建模的方式，讓電腦完成物理分析。CST Studio Suite是一套全方位電磁模擬軟體，涵蓋了由靜電磁場至光學應用頻率的設計分析與最佳化模擬。模擬分析同時也包含了電路模擬(Circuit Simulation)、熱傳與結構應力等多重物理模擬。
汽車雷達多尺度模擬分析歷程是從天線設計、分析、天線加天線遮罩(Radome)模擬，到最後將天線放入汽車當中，過程中需經過不斷的優化和調整。但通常工程師只會對現有天線元件進行調整和優化，如仍然無法滿足新規格才會開始考慮其他元件。
為滿足快速評估眾多天線元件的要求，Antenna Magus的天線資訊採用了一種標準化格式的結構，使得不同元件之間的比較變得非常輕鬆。與大多數文獻不同，Antenna Magus強調了每種天線的獨到之處和一般特性，使使用者可以輕鬆對比各種天線，更重要的是與既定要求進行比較。
Antenna Magus中的匯出功能允許將時間節省用於天線設計，並縮短掌握模擬軟體所需的時間。各種新奇想法和設計理念可以迅速得到測試。通過從Antenna Magus中匯出的「運行就緒」參數式模擬模型開始著手，由CTS Studio Suite和Antenna Magus的搭配使用，使用者可以更高效地利用由支援的3D電磁(EM)模擬工具所提供的功能。模型還可以組合在一起，以迅速實現新的拓撲。
謝佳致表示，CTS Studio Suite本身對雷達天線，無論是從雷達天線單元的設計、天線外殼遮罩，乃至於雷達模擬分析，以及一些大小尺度的耦合需求，皆可提供相對應的求解器。以車廠來說，Audi就利用CST Studio Suite來進行種天線的安裝配置模擬分析。