工业微波展会-上海工业微波展会-途右展览供

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【前言】

民用微波雷达及其传感器是一个新式的高科技工业。这次沙龙要点评论了民用微波雷达的技能特点、典型产品和运用、商场规划、工业化机遇。微波雷达在测速，车流量检测，物位计等方面已有广发运用。可是，跟着智能交通的展开，对微波雷达提出了新的需求，例如对多方针、一起测速和测距等。这对技能提出了新的应战。

沙龙还评论了民用雷达技能的特点，要完成工业化运用，不只技能指标上要满意需求，而且还要运用环境的适应性、可靠性和低本钱，这需求科学技能的再前进。高科技产品展开需求工艺前进、需求进一步的理论深化。

【主旨报告】邹谋炎：智能交通和工业中的微波雷达――技能状况和商场前景

一、民用微波雷达和传感器：特点和工业化机遇

民用微波雷达呈现在商场上的前史不长。跟着微波器材和混合微波集成电路技能的前进，微波芯片或微波片上体系（System On Chip，SOC）的价格逐年下降，展开运用体系的经济门槛**下降，这为民用供给了或许性。微波雷达和传感器的高可靠性、准确度、有才干非触摸和远间隔丈量方针间隔、速度和存在，这些特点是其他技能无法比拟的。从90年代起在世界商场上接连呈现了各种各样的民用微波雷达体系产品。这是一个高新产品商场。在**近20年间，产品逐渐得到较全知道和承受，近年来商场展开越来越快。

民用微波雷达和传感器运用“民用频率”，国外称工业-科学-医学（ISM）频率或无需申报频率，我国规则了相应的“业余频率”。在我国，适用于民用微波雷达的频率主要包含10~10.5GHz、24~24.25GHz、47~47.2GHz、71~81GHz、122.25~123GHz等。可以看出，这些频率基本上都比惯例特别雷达频率高，意味着技能差异、仪器条件差异。这导致民用微波雷达的技能门槛较高，对专业人员有特定的高要求；在雷达制造方面要求微波电路加工工艺。这是约束，但更是有预备者的机遇。

二、一个比如：轿车前向防撞和自适应巡航操控（FCA&ACC）雷达

国外轿车制造商从1974年起就有展开轿车FCA雷达的报导，成规划的产品展开则是90年代和今后的事。现在国外干流的FCA&ACC雷达运用24GHz（用于短距雷达，15~30米）和77GHz（用于长距雷达，100~200米）。

国外的FCA&ACC雷达制造商许多，但雷达价格依然较高，因此现在只在高级车上才有装备。很多的研讨统计资料表明，轿车装备FCA&ACC雷达可以**减少公路交通事故。十分清楚，展开FCA&ACC雷达，到达低价格、高功能方针，其经济和社会效益巨大，是国内外展开商的一起爱好方针。

前期的FCA雷达主要运用24GHz频率以及频率键控（FSK）、线性调频（LFM）和脉冲多普勒（PD）等体系。直到现在，FCA雷达依然在复合地运用这些体系。FSK计划可以丈量方针速度、间隔、移动方向，完成技能比较简略。缺点是只容许单个方针，只当方针移动时才干丈量间隔。LFM计划可以丈量方针速度、间隔、移动方向、存在，容许两、三个方针。LFM计划完成起来要杂乱些，技能要点在于线性调频的线性度和频率定标。2001年德国汉堡港大学的H. Rohling教授等提出了一种FSK-LFM复合体系，坚持了LFM的悉数功能，但有很强的多方针才干。随后，一些器材制造商，如AnalogDevices、Hittite展开了完成FSK-LFM计划的**芯片，使得选用FSK-LFM复合体系变得便利。

在国内有多个公司宣声称在展开FCA&ACC雷达，但至今没有任何一个公司可以供给商场产品。现在24GHz的全套芯片在商场上现已可以得到，国内雷达制造商必定会展开展开竞赛。尽管24GHz雷达的规划和工艺对国内少数制造商来说不应该有困难，为了到达***的功能和低廉的价格，依然面对着技能应战。这场竞赛肯定可以提高国内制造商的**科技产品展开才干。假如做得好，自主展开的FCA雷达所面向的就不只*是国内商场。

可是，24GHz只合适用于中短距雷达。当间隔长时，为了到达恰当角分辩需求窄波束，24GHz的天线尺度太大，不合适于安装到小型车辆上。国外运用77GHz频率的雷达可以处理这个问题，这取决于国外制造商可以得到的工艺制造条件。24GHz雷达可以运用惯例的别离器材和电路制造技能，但77GHz很难这样做。77GHz雷达的微波头（天线-收发组件）现在是由具有**微波工艺条件的加工制造商完整地制造出来，价格贵，而且有销售约束。现在在世界商场上77GHz雷达需求的套片尽管可以凑起来，但价格贵，对绑定和结构工艺的要求更高，不大或许在现在国内条件下制造出价格恰当的雷达产品。这种状况下，一个较好的折中是挑选47GHz作为长距雷达的作业频率，雷达制造就可以持续运用别离器材的结构和绑定工艺。

当前国内FCA&ACC雷达的展开要点应该是PSK-LFM复合计划，需求将长距雷达和短距雷达组合在一起。24GHz + 47GHz或许成为一个恰当挑选。由于微带阵列天线和微波收发电路规划现已老练；管芯级的安装和绑定工艺现已处理；复合微波印制板工艺现已可以得到，展开国内FCA&ACC雷达的机遇现已到来。该雷达的商场和社会经济效益巨大，值得展开商和**相关部门重视。

三、其他的民用微波雷达产品和商场

轿车前向防撞和自适应巡航操控雷达是民用微波雷达具有大商场的比如，其它产品和运用比如的商场也不可小视。

国内公路安全办理用测速雷达大致是2005年今后逐渐成规划地展开起来的。主要产品的作业频率为24GHz，用于公路车辆超速抓拍体系、卡口记录办理体系等。现在国内运用已恰当遍及，雷达销售商场总额现已挨近亿元人民币，而相应的设备、体系、服务工业应该超过10亿人民币。国内前期的测速雷达运用俄、美进口的雷达头，天线方向性比较差。报告人于2005年针对测速运用规划制造了国内好的款24GHz平板型雷达，要害在于微带阵列天线的成功。这个效果后来在产品展开上得到成功运用，成为行业界**的自主发明产品，以质量和价格优势赢得声誉。

我国测速雷达的运用商场依然有扩展空间，例如在南方许多地区依然在运用地感线圈，因为后者整个体系要廉价一些。跟着测速雷达的价格进一步下降，功能进一步提高，完全替代地感线圈是迟早的事。正在展开中的2-D或3-D雷达将具有期望有的新功能，提高公路安全办理体系的整体才干，可以替代现有的测速雷达。

车流量检测雷达是智能交通体系（ITS）的根底构件。有代表性的车流量检测雷达有美国Wavetronix 公司出产的 SmartSensor 系列雷达以及上海慧昌公司的微普微波车流量检测雷达。有报导称，几年前北京**购买了2百多套SmartSensor HD, 显示了****对展开ITS的期望。事实上，展开ITS需求的传感器，包含车流量检测器，数量巨大，意味着大商场和资金需求。既然ITS是处理交通科学办理的一种办法，我国各地**都有展开期望，就给雷达展开商供给了机遇，要害是功能和价格的竞赛。

车流量检测雷达典型地运用线性调频接连波体系，间隔分辩率到达1米左右就可以满意运用要求。天线波束在凹凸向比较宽，要求覆盖例如8个车道。而天线波束在方位向要求尽量窄，例如40或更窄，使得雷达简略分开前后间隔很近的车辆。典型地是将雷达正侧向安装在公路旁的高柱上。这种状况下，雷达得不到关于车辆速度的多普勒频率信息。运用双天线波束雷达体系可以恰当补偿速度丈量缺失的问题，改善关于车辆平均速度、车辆长度（类型）的统计估量。总的来说，车流量检测雷达的规划和产品化要相对简略一些，会在一段时刻里成为国内雷达制造商一起重视的热点。

雷达在工业上运用的典型比如是雷达物位计或雷达液位计。许多出产企业具有若干大型物料罐。这是一个个大型封闭体，进料和出料机械化操作，需求用传感器丈量罐内的物料或液料的高度（体积）。雷达物位计因其非触摸、丈量准确性、和物料环境适应性特别受到青睐。我国商场上有多家国外进口的雷达物位计，例如德国西门子公司的产品因功能***占有必定商场。国内也有制造商，但技能来历不详。

从作业原理上大致有两种典型的雷达物位计。一种称为导波雷达物位计，是将微波时域丈量技能用于间隔丈量。雷达发射源发作纳秒宽度的窄微波脉冲，微波载频典型地运用6~10GHz，该微波脉冲加到一个金属导波杆一端上。导波杆很长，从雷达直插到物料罐底部。在物料外表处，导波杆的周围介质发作变化，会引起微波脉冲信号反射。丈量出反射微波脉冲相对于发射脉冲的延时，就能得出物料高度。另一种物位计运用24~26GHz线性调频接连波，其丈量原理和惯例的多普勒雷达测高仪类似。由于物位计容许运用相对长的丈量时刻（例如秒级或更长）来取得丈量数据，在间隔丈量中运用信号堆集技能十分重要，可以**提高丈量准确度。有人估量我国雷达物位计及相关设备商场已到达4亿元人民币。

民用雷达和雷达传感器还有很多的运用范畴可以开拓。例如：

 机车测速雷达，用以克服车轮打滑状况下光电速度传感器呈现严峻差错的问题；

 工程运转体系防撞传感器；

 船用防撞雷达，合适于小型船只的廉价雷达；

 山体坡面位移监测雷达；

 区域周边防护雷达和传感器；

 微波场景监督雷达；

 微波成像监督体系。

民用微波体系还包含微波通讯设备的一个大范畴，典型地有

 微波宽带无线接入体系（宽带城域网）；

 宽带应急通讯体系；

 卫星通讯体系；

 地面-卫星动中通体系。

这些体系的微波硬件部分在我国有大商场需求，但现在基本上依托进口。

四、从民用微波看科技人员怎么面对从科研到产品的转化

1、科技人员需求学习工业化实践，了解工业化观念

可以看出，民用微波是一个大范畴，可以拓荒出一个大商场。一起，这是一个很专业的高技能范畴，有恰当高的技能门槛，不是没有技能和条件预备的企业单位都简略进入的。在我国，相关的研讨机构和从研人员都许多，但还没有呈现更多展开的格式，没有呈现很多自主发明产品的局面。这个状况事实上不只在微波专业范畴。不少科研人员诉苦研讨效果难以转变成产品，**和办理部门在推进“效果转化”方面做了许多尽力，但收效不多。报告人认为，恰当多的科研人员和办理机构对怎么才干完成从科研到产品的转化知道有待深化。报告人借此提出一些问题供咱们评论。

一个运用科学界的研讨人员，当你为理论办法的前进津津乐道的时候，是否进一步想过，这有用吗？对谁有用？该怎么用？假如变成产品，还差哪些条件？

不要认为这些问题很俗套，这事实上便是所谓的工业化观念。假如你在研讨中习惯于提这些问题，会有利于使作业更深化和实在。一段时刻堆集下来，和工业的间隔或许会越来越近。

现在许多研讨所承当各种我们项目，要出研制产品，但不是进入商场的那种很多产品。研讨人员习惯于“赶超世界前列”，这肯定是正确的。但研讨所的项目要作为产品拿到商场上，常常会遇到大困难：本钱、可靠性、很多出产和运用的老练性、商场适应性等等。很清楚的是，假如研讨所期望对发明工业有所奉献，就不只需鼓舞研制人员争世界前列，还需求鼓舞他们尽早地思考怎么进入商场的问题。确实，研讨项目和商场产品多少有些不同，这里无妨列出几条：

1）、研制准则需求改动

科研项目：功能比较好性准则，本钱宽松乃至不计本钱。

产品：可用性和可靠性准则，对本钱斤斤计较。

2）、规划原理需求改动

科研项目：按专业理论规划，一般不考虑构成元件的容差。

产品：扩展专业理论到简约规划和参数中心规划，有必要考虑构成元件的容差。

3）、质量和可靠性操控不同

科研项目：重要但不作要点，容许多套挑选，以通过效果鉴定为目的。

产品：有必要要点考虑，不能用多套挑选，而是有必要用惯例容差元件、低本钱资料、低本钱工艺，一起确保高成品率。

4）、出产机制不同

科研项目：实验室少量制造，要害工艺可外协，不必要考虑出产体系。

产品：有必要组建出产体系，有必要掌握要害工艺，这意味着有必要参加出产体系和工艺相关的理论、办法和技能。

当然，以上列出的不同或许不普遍适用，但了解这些不同应该是有利的。科技人员有必要了解工业化实践或许会呈现的问题。一起，科技办理者应该清楚一个事实：即使科技人员将效果描绘得神乎其神，将研讨效果变成产品也决不是一个简略问题。人们习惯于将“科研效果转化”简略化处理，而大多数比如不成功，又多把职责归咎于科技人员，这都是不恰当的。

2、工艺是决议高科技产品展开可行性的要害

以测速雷达为例，这种雷达可以完成自主发明，得益于国内现已可以得到价格恰当的工艺条件。国内许多科技人员对本范畴或本行业的制造技能缺少了解，对加工工艺陌生，是一件很惋惜的缺失。一家闻名国外微波器材制造商的销售员讲了一个故事。一种微波器材尺度很小，需求在数十倍显微镜下处理安装（张贴）、绑定（金丝焊接）。国内两家公司购买了几十只，但面对怎么拿捏、搬运一个个小器材就手足无措，***只好放弃。一个微波技能**，不只需懂得理论、规划，还应该懂得微波电路怎么加工出来；微波器材怎么安装到电路上；电路功能要求对加工差错的约束；电路制造的工艺进程和条件要求；微波器材的保护措施；微波组件怎么进行结构上的互连规划和加工，等等。可见只倒腾Maxwell方程是不够的。

工艺是一道道门槛。每越过一道门槛，就会发现一个可施展的新范畴。工艺自然是高技能竞赛的丧命兵器。我国科技落后主要在于高科技工艺落后。一个科技创业者，假如你的产品中包涵着你可以掌握的工艺秘密，你便是一个幸运者，只需好好掌握机遇就或许成功。任何一个高科技创业者，在创业计划展开前都要思考的几个问题是：（1）产品方针的卖点或强点在哪里？（2）规划和产品制造技能是不是易于被仿照？（3）产品能不能以恰当的价格制造出来？事实上，只需你的产品涉及到较深度的工艺进程，施行价格不贵，就可以斗胆去做。

咱们说民用微波是当前的一个工业机遇，依据是针对一大类产品的制造工艺现已可以处理，而且价格不贵。对77GHz及以上的运用，国外产品的造价依然很高，国内缺少相应的作业和条件。但只需恰当放低频率，工业化作业依然不受约束。

3、理论研讨有用吗？

面对工业化，不少科技人员怀疑，理论研讨还有用吗？

个人经历认为，高科技工业不只需求深化的理论研讨，依托深化的理论效果还会发作出很强的竞赛力。

报告人曾给学生们讲过一个比如。一批大型天线制造后，测验功能达不到要求，使制造厂面对危机。抛物面天线的规划不困难，但加工进程会引入结构差错和铆钉凸起，是问题的原因。对结构差错和铆钉凸起要提出什么样的容许条件才干确保天线功能？处理这样的问题靠敲敲打打行吗？正是一位科技**的研讨效果给问题一个清晰的答复，使国内某大型雷达的天线制造克服了困难。

报告人在展开微带阵列天线规划中对理论的运用也深有体会。研制人员可以找到上百种资料、书本论及微带天线研讨和规划，但关于微带阵列天线的理论和规划，没有任何一个资料是体系的、闭合的。为了进行规划，有必要深化研讨资料，将理论和规划办法连贯起来。这不可防止要进行理论的弥补推演。对规划效果有必要进行理论检验，计算理论预示的天线方向性特性；有必要有依据估量和约束工艺差错对天线特性的影响；有必要有依据估量寄生辐射对天线特性的影响；有必要依据这些非抱负效应决议天线特性的规划余量，才干确保规划的比较好性。本范畴的**和研讨者应该知道这些问题的理论深度和运用含义。经过报告人的作业，这些问题有了较好的答复。其效果是，自主展开的微带阵列天线规划和仿真软件可以到达天线尺度和特性的比较好折中；对24GHz阵列天线只需一次规划制造循环，确保规划仿真和产品测验效果高度一致；完成规划、仿真、绘制地图的自动化；运用国产资料、民营企业工艺，到达很高的很多出产合格率。这些效果包含着理论和办法上的某些立异，不只*能运用于当前的产品。

另一个比如是电子产品的成品率优化，这超出了国内大学和研讨生教材内容。成品率常常是产品成败的要害。我国电子产品的成品率、可靠性不够高，现已影响了“我国制造”和“我国发明”的声誉和商场地位。科研项目中或许不会提出成品率问题。可是电子产品企业有必要运用有差错的元器材，到达高成品率，而且确保产品承受民用杂乱环境的考验。国外研讨者早现已提出了一套科学化的办法，可以提高电子产品的成品率和可靠性，这套办法称为比较好化参数中心规划技能。但施行这套办法需求必定的理论和实践常识，如建立器材特性的数学模型；提出和剖析低敏感度电路计划；施行电路的蒙特卡洛仿真剖析和**坏状况剖析；对仿真效果的统计剖析，得出规划需求的比较好化参数中心数据调集。报告人在产品实践中选用了这些办法用于要害电路规划，使得测速雷达可以在宽温度范围内满意测速的精度要求，而且使得雷达的调试变得简略易行。

从咱们的开始实践来看，期望从事科技创业的科技人员需求了解工业化观念，学习预备相关的工艺或实践常识。要力求将自己的研讨作业做到可运用的深度，而不限于纸面上花哨的公式。从运用的具体要求提出的问题常常是困难的、很富应战性的，这是发作科技立异的重要源泉。所以，高科技创业需求有深化的常识预备。通常人们所说的“下海”只是科技打工，离高科技创业或许很远。

五、展开民用微波雷达和传感器面对的难点和应战

民用微波雷达和传感器是一个新式范畴，有大商场需求，可以发明出大工业。可是，在我国展开工业会晤对着许多困难，包含技能层面、办理层面、和方针层面的困难。此处依据个人的开始实践提出一些体会，供有爱好的科技人员和办理者参考。

1、技能层面的困难和应战

技能层次较高：

 国内研制人员对12GHz以上普遍缺少经营堆集；

 微波加工工艺水平低，直接约束作业频率和体系功能；

 对国外要害器材的依托性；

 测验仪器贵重；

 以国外展开商为直接竞赛对手。

民用雷达的运用环境恶劣：

 野外雨、雾、盐雾、粉尘、油污；

 低温-400C ~ 高温 +700C；

 强环境电磁干扰、声学干扰、雷电；

 激烈振荡（对车载运用）；

 产品运用条件恶劣、无维护、安装人员无专业常识；

 确保很多产品的可靠性更富应战性。

产品出产条件和价格要求：

 基于国内民品可得到的器材和工艺加工条件；

 用民品差错等级器材满意高成品率、高可靠性；

 低价格是民品生计展开的基本条件。

2、办理和方针层面的困难和主张

民用微波雷达和传感器这种层次的高科技工业常常出自某个或某些科技人员的常识堆集。一个有效的办理或方针支撑形式可以**激发科技人员的发明热心，并为我们节约很多的研讨展开资金。恰当多的高科技展开不能靠堆人来处理，也不能靠人为扶持所谓“精英”来处理。我们运用这些方针已多年了，但自主发明的创业依然很少。报告人认为，要让科技创业构成大气候，我们方针的准则应该是鼓舞每个科技人员，发明公平的展开环境。对提出展开项目的个人或团队，主张可以按“有限支撑和职责签约”方法进行办理。沿着这个思路，有或许给许多创业者供给机遇。

咱们在展开高科技民营企业进程中十分无法地发现，**已出台的支撑方针只合适于现已成功进入商场的企业；在未成功到必定规划之前，难以得到支撑。这种“锦上添花”的事，无疑会挫伤高科技创业者对**的信任感。

高科技民营企业在创业之初会同样会遇到一般中小企业会遇到的困难，如注册手续烦杂。多数科技人员缺少资金堆集，一起缺少社会经历及法律常识，与投资人合作，上当者不是个例。这些方面无疑等待得到方针和法律上的协助。

我国**评定、质量办理行政批阅等十分不适应高科技创业的需求，在实际上现已成为妨碍。主张**和质量办理部门引入利益无关**质询机制，来提高高技能评定的准确性，防止以行政代技能专业，或不作为拖沓的现象发作。

六、结论

民用微波雷达和传感器是一个新式的高科技工业，技能层次高，见效快，产出投入比很高，可以发明很多的就业机遇。该工业的工业链巨大，影响面宽，商场包含：交通安全和安全办理（陆、海、空）；公共安全办理；环境监测；自然灾害监测；工业工程；微波通信等等。该工业的商场规划巨大，*国内年度商场份额可达数百亿以上。一起，有关范畴的科学技能展开前景宽广，可以推进微波体系硬件技能的展开，促进通信等多范畴展开；堆集资金和供给需求牵引，推进微波理论和技能、雷达理论和技能、传感器技能的前进。

本报告从民用微波雷达和传感器工业化问题出发，对高科技工业化进行了一般性评论，提出了一些需求了解的困难和主张。期望起到抛砖引玉的效果，欢迎有爱好的科技人员和办理者参加到评论中，一起推进高科技工业化的前进。