對(duì)普通群眾而言，雷達(dá)這項(xiàng)誕生于上世紀(jì)三四十年代的科技，大概是最具科技神秘感的一個(gè)詞匯，大部分在各種軍事主題報(bào)道中聽到、看到，或者在天氣預(yù)報(bào)中時(shí)有耳聞。其實(shí)雷達(dá)一直廣泛用于民用應(yīng)用，從執(zhí)法部門實(shí)施的汽車系統(tǒng)和速度監(jiān)控到空中交通管制、天氣和海上監(jiān)控。尤其是在汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)中越來越應(yīng)用廣泛后，雷達(dá)技術(shù)變得不再那么神秘，從倒車輔助到行車輔助功能，已經(jīng)成為高端車甚至中低端汽車的普遍配置。

走出傳統(tǒng)應(yīng)用，雷達(dá)的世界很精彩

雷達(dá)的原理是發(fā)射一個(gè)利用特定類型波形調(diào)制的電磁信號(hào)(調(diào)制取決于應(yīng)用要求)，然后通過其路徑中的物體反射，雷達(dá)接收機(jī)處理這些反射波以確定物體的范圍、角度或速度，距離可通過測(cè)量發(fā)射與接收之間的時(shí)間差來確定；角度（或相對(duì)方位）可通過測(cè)量信號(hào)到達(dá)角(AOA)來確定（通常利用高指向性天線）；如果雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對(duì)速度有一個(gè)徑向分量，可通過載波的多普勒偏移確定該分量。

傳統(tǒng)的那些“高大上”的大型雷達(dá)應(yīng)用系統(tǒng)

例如海上雷達(dá)可測(cè)量船舶方位和距離以防碰撞并進(jìn)行船舶導(dǎo)航，在港口或海灣處，船舶交通服務(wù)雷達(dá)系統(tǒng)用于監(jiān)控和調(diào)節(jié)繁忙水域中的船舶運(yùn)動(dòng)，配合飛機(jī)應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)一起使用的類似民用空中交通管制雷達(dá)確定相似特性，以確保飛機(jī)之間保持安全距離并協(xié)調(diào)飛行路徑，等等。遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)，如空中交通管制、天氣和海上雷達(dá)，除了需要高可靠性之外，還需要長(zhǎng)距離能力以及良好的分辨率。憑借更大的距離和分辨率，可使得雷達(dá)在更遠(yuǎn)的距離處檢測(cè)較小物體。

直到最近幾年前，毫米波雷達(dá)傳感器仍在使用尺寸龐大、復(fù)雜且構(gòu)建成本高昂的分立組件來實(shí)現(xiàn)，這限制了其在工業(yè)及更廣大的消費(fèi)電子市場(chǎng)的廣泛采用。現(xiàn)在，包括ADI公司在內(nèi)的射頻微波技術(shù)企業(yè)努力拓展24GHz固態(tài)雷達(dá)技術(shù)解決方案，希望提供出色的性能和高集成度，可實(shí)現(xiàn)小尺寸、低成本和易用性，適用于物體檢測(cè)、跟蹤、安全控制和防撞警告系統(tǒng)等應(yīng)用。這些技術(shù)進(jìn)步包括新型天線與制造工程技術(shù)的進(jìn)步提升了雷達(dá)全面的性能并大大降低成本，例如雷達(dá)系統(tǒng)從硅和GaAs遷移到氮化鎵(GaN)，像ADI的HMC GaN功率放大器高達(dá)25W，完全覆蓋L到Ku波段；雷達(dá)用緊湊、高效噪聲放大器技術(shù)、高功率寬帶放大器，如HMC高達(dá)8 kW固態(tài)寬帶功率放大器X-波段(8-11 GHz)。而模塊化設(shè)計(jì)方案還能支撐快速應(yīng)用新的數(shù)字處理與計(jì)算技術(shù)。

雷達(dá)技術(shù)的最新突破，結(jié)合軍事和商業(yè)應(yīng)用的小型化、經(jīng)濟(jì)型、高精度雷達(dá)需求，帶來了雷達(dá)技術(shù)與應(yīng)用的創(chuàng)新熱潮。許多即將來臨的技術(shù)增長(zhǎng)領(lǐng)域，如無人駕駛汽車、無人機(jī)和各種商用/民事應(yīng)用，都取決于固態(tài)雷達(dá)和一些新的制造工藝與設(shè)計(jì)方法，先進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理、靈活射頻收發(fā)器和尖端天線技術(shù)的廣泛應(yīng)用正在加速這種改變。

從血壓監(jiān)測(cè)到心率監(jiān)測(cè)，雷達(dá)創(chuàng)新醫(yī)療保健應(yīng)用

近年來，隨著雷達(dá)的低成本、小型化、低技術(shù)門檻的發(fā)展，這種傳感技術(shù)中的明星技術(shù)在應(yīng)用中扮演著越來越重要的角色，有些應(yīng)用已經(jīng)超越一般人對(duì)雷達(dá)技術(shù)的想象，例如建筑與智能家居（物聯(lián)網(wǎng)）、室內(nèi)/室外照明、智能街燈、無人機(jī)、安全應(yīng)用以及機(jī)器人和無人機(jī)應(yīng)用，等等。而雷達(dá)技術(shù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用則是其中近年來獲得關(guān)注的一個(gè)衍生領(lǐng)域，隨著雷達(dá)技術(shù)低成本化在這些應(yīng)用中獲得越來越多的認(rèn)可。

追溯雷達(dá)技術(shù)在醫(yī)療上的應(yīng)用，超聲波當(dāng)屬最早的應(yīng)用，而近年來基于雷達(dá)的創(chuàng)新應(yīng)用再次層出不窮涌現(xiàn)。年初媒體曾報(bào)道過一家名叫Blumio公司使用雷達(dá)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)血壓的革新式監(jiān)測(cè)，該公司的產(chǎn)品將雷達(dá)技術(shù)設(shè)計(jì)到上臂佩戴的臂環(huán)中（這是通常測(cè)量血壓的位置，因?yàn)樗托呐K高度相同），產(chǎn)品中的利用兩個(gè)雷達(dá)天線負(fù)責(zé)探測(cè)每?jī)纱涡奶g的脈沖壓力波，再通過算法計(jì)算兩個(gè)天線間距的速度推導(dǎo)出被監(jiān)護(hù)人的血壓。和以往的血壓計(jì)不同，它不需要連接在笨重的機(jī)器上，而且能持續(xù)測(cè)量。

有意思的是，前不久ADI公司的產(chǎn)品應(yīng)用工程師在前不久的國(guó)際微波技術(shù)展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)介紹的一款產(chǎn)品也實(shí)現(xiàn)類似的身體信號(hào)監(jiān)測(cè)功能，ADI正在開發(fā)的可監(jiān)測(cè)人體心率和呼吸速率的方案。這款方案希望采用ADI新型24GHz雷達(dá)傳感器來革新式實(shí)現(xiàn)體征信號(hào)的監(jiān)測(cè)，并擴(kuò)展其雷達(dá)戰(zhàn)略。這款方案采用了其領(lǐng)先的雷達(dá)信號(hào)鏈技術(shù)，并基于ADI自家的Blackfin DSP處理器，確保了尺寸、功耗和成本。

ADI產(chǎn)品應(yīng)用工程師在IMS2018現(xiàn)場(chǎng)演示支持雷達(dá)心率監(jiān)測(cè)方案

展示資料顯示，這一整套系統(tǒng)解決方案包括一條天線、一個(gè)24GH雷達(dá)、一個(gè)低速ADC和一個(gè)定點(diǎn)DSP均集成在一塊電路板上，這塊電路板可以直接用作生命體征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)人坐在這款產(chǎn)品前面，它會(huì)將極低功率的雷達(dá)信號(hào)傳送到他的身體，然后通過讀取信號(hào)從而可以獲得這個(gè)人的心率和呼吸速率信息。

現(xiàn)場(chǎng)工程師將傳輸極低雷達(dá)功率的電路板對(duì)著演示模特的胸口，在演示平臺(tái)系統(tǒng)電腦界面上，雷達(dá)射頻芯片采集無線信號(hào)再轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，還有一個(gè)低速ADC，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)字化處理，DSP傳感器和算法可以讀取呼吸速率和心率數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過USB傳輸?shù)搅穗娔X中從而讀取人的實(shí)時(shí)心率。

按照ADI的目標(biāo)應(yīng)用建議，該類系統(tǒng)可以應(yīng)用于駕駛員健康監(jiān)測(cè)用于追蹤駕駛員的心率信息并進(jìn)行駕駛員狀態(tài)分析，還可將它放在兒童座椅或嬰兒車內(nèi)用于監(jiān)測(cè)嬰兒的健康情況，也可以把這款設(shè)備放在一個(gè)房間測(cè)量房?jī)?nèi)人員的心率，等等創(chuàng)新應(yīng)用。

ADI公司成功收購(gòu)訊泰（Hittite）后支持整個(gè)頻譜的完整RF到比特解決方案

本文總結(jié)

基于硅的24GHz雷達(dá)技術(shù)正在實(shí)現(xiàn)新一代的非接觸式智能傳感器，并且越來越多地用于包括汽車、無人機(jī)、工業(yè)和消費(fèi)電子等大眾市場(chǎng)。這類雷達(dá)傳感器可以提供有關(guān)物體存在、運(yùn)動(dòng)、角位置、速度以及與傳感器幾厘米到幾百米的距離等實(shí)時(shí)信息，本文提及的創(chuàng)新應(yīng)用只是雷達(dá)應(yīng)用的冰山一角。