毫米波 (mmWave) 是指波長介于 1～10 毫米的電磁波，工作頻率約在 10～300 GHz，高于無線電波、低于可見光及紅外光，兼具光波導引與電磁波導引特性；雖已有 140 GHz 天線樣品問世，但 24、77、79、94 GHz 是當下熱門頻段，而 60 GHz 有加溫之勢。如前文所述，車用雷達是毫米波感測的重點項目，高速或自動駕駛尤需拉大感測距離，行車安全才能多一份保障；美國國家公路交通安全管理局 (NHTSA) 已將自動緊急煞車 (AEB) 系統列為新車標配，中國大陸 2018 年新版新車評價指標 (C-NCAP) 亦納入主動安全系統，皆少不了毫米波雷達相助。
圖1：由于機動性高，光束掃描不足以滿足汽車應用低延遲要求，而毫米波可利用車輛和機器學習工具的態勢感知預測波束信息，包括最佳波束對指數、波束功率及聯合優化
資料來源：http://utsaves.org/initiatives/millimeter-wave-vehicular-beam-prediction-with-situational-awareness
77GHz 長距＋79 GHz 短距將成范本
24GHz 因＂繞射＂(diffraction，電磁波遇障礙物會偏離原來直線傳播路徑) 能力強，且信號損失、衰減小，是最早初試啼聲者。然由于歐洲早先已將 24GHz 分配給天文和電信工業應用，為減少干擾，歐盟決議限制 24GHz 發射功率，使距離大幅受限；且分辨率也受限于帶寬、無法拉高，無法辨識物體具體樣貌，故只能用于車側盲點偵測 (BSD)、車道偏移警示 (LDW)、自動跟車等短距離感測。77GHz 頻率高、波長短，距離和速度的檢測精度較高，適用于長距離自動緊急煞車、適應性巡航 (ACC)、前方碰撞預防 (FCW) 等。
24GHz 因＂繞射＂(diffraction，電磁波遇障礙物會偏離原來直線傳播路徑) 能力強，且信號損失、衰減小，是最早初試啼聲者。然由于歐洲早先已將 24GHz 分配給天文和電信工業應用，為減少干擾，歐盟決議限制 24GHz 發射功率，使距離大幅受限；且分辨率也受限于帶寬、無法拉高，無法辨識物體具體樣貌，故只能用于車側盲點偵測 (BSD)、車道偏移警示 (LDW)、自動跟車等短距離感測。77GHz 頻率高、波長短，距離和速度的檢測精度較高，適用于長距離自動緊急煞車、適應性巡航 (ACC)、前方碰撞預防 (FCW) 等。
2015 年世界無線電通信大會定調將 77GHz 作為車載雷達之用，已成國際標準；至于 79GHz，偵測角度達 120 度，遠高于 24GHz 的 60 度和 77GHz 的 30 度，視角更見寬闊，4GHz 的帶寬亦在傳輸速率上大勝；惟距離分辨率 (range resolution，能清楚分辨兩個物體的最近距離) 不如 77GHz，但足以取代 24GHz 短距雷達：帶寬更大、抗干擾能力更強、設備更小、更易于安裝。還有一個較少被提及的原因：利于車用雷達接口統一。現行 24GHz 天線采用的是 SMA 接口，而 77GHz、79GHz 則是通過＂波導＂(waveguide) 接口饋入信號。
同屬高頻制程，有利器件集成
同樣采用高頻毫米波加上制程沿革，更有利集成：從砷化鎵 (GaAs) 走到硅鍺 (SiGe)，再進入互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 時代，晶體管密度更高、功耗更低、體積更小——英飛凌 (Infineon)、亞德諾 (ADI)、電裝天 (Fujitsu Ten)、德州儀器 (TI) 皆采 CMOS 制作高頻毫米波雷達收發芯片，亦順勢拉開將微控制器 (MCU)、數字信號處理器 (DSP)，與信號放大器、射頻 (RF) 等模擬前端 (AFE) 整合序幕。自動因應多變的行車環境動態調整頻率，是車用雷達感測的另一挑戰，以便自主感知周遭車輛雷達的頻率、便實時應對進退，發揮車聯網 (V2X) 效益。
同樣采用高頻毫米波加上制程沿革，更有利集成：從砷化鎵 (GaAs) 走到硅鍺 (SiGe)，再進入互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 時代，晶體管密度更高、功耗更低、體積更小——英飛凌 (Infineon)、亞德諾 (ADI)、電裝天 (Fujitsu Ten)、德州儀器 (TI) 皆采 CMOS 制作高頻毫米波雷達收發芯片，亦順勢拉開將微控制器 (MCU)、數字信號處理器 (DSP)，與信號放大器、射頻 (RF) 等模擬前端 (AFE) 整合序幕。自動因應多變的行車環境動態調整頻率，是車用雷達感測的另一挑戰，以便自主感知周遭車輛雷達的頻率、便實時應對進退，發揮車聯網 (V2X) 效益。
圖2：各種基于發射器功率的毫米波無線電制程
資料來源：ADI 官網；https://www.analog.com/en/technical-articles/bits-to-beams-rf-technology-evolution-for-5g-millimeter-wave-radios.html
但先決條件是：雷達傳感器必須能穿透塑料、墻壁、衣服、玻璃等阻隔，并經得起風霜雨雪霧和強烈光照等氣候考驗。隨著元器件走向整合，導入技術門坎變低、成本也日漸親民，毫米波開始試探汽車之外的應用，例如，24GHz 可用智慧家庭、工業機器人等短距感測控制；而 60GHz 因具備以下特性，還能用于對噪聲干擾敏感的生命體征感測或有距離層次的人機互動，頗具黑馬之姿：
1. 非授權頻段：聯邦通信委員會 (FCC) 大手筆為 57～64GHz 之間的免授權頻段分配 7GHz 非信道頻譜，足以實現多重 gigabit 等級的射頻鏈路，大數據吞吐不成問題；
2. 窄波束天線：60GHz 無線電波束非常窄，可將多個收發裝置安裝在同一處所，互不干擾。共址無線電可基于橫向、角度間隔或交叉極化天線而彼此隔離，且易于安裝和排列；
3. 信號會因氧氣吸收而衰減：這雖限制了 60GHz 鏈路可覆蓋的距離，但結合小波束特性反會提高對其他 60GHz 無線電干擾的免疫力。
1. 非授權頻段：聯邦通信委員會 (FCC) 大手筆為 57～64GHz 之間的免授權頻段分配 7GHz 非信道頻譜，足以實現多重 gigabit 等級的射頻鏈路，大數據吞吐不成問題；
2. 窄波束天線：60GHz 無線電波束非常窄，可將多個收發裝置安裝在同一處所，互不干擾。共址無線電可基于橫向、角度間隔或交叉極化天線而彼此隔離，且易于安裝和排列；
3. 信號會因氧氣吸收而衰減：這雖限制了 60GHz 鏈路可覆蓋的距離，但結合小波束特性反會提高對其他 60GHz 無線電干擾的免疫力。
TI 在毫米波的產品線布局脈絡就很清晰：AWR1x 系列符合汽車安全完整性等級
ASIL-B 要求，例如，將 77GHz 毫米波感測單芯片 (SoC)——AWR1843 安裝在保險桿后面，能遠至 40 公尺之外自動搜尋空置車位、停車，或偵測行人、監控車內駕駛人／乘客安全；而 IWR1x 亦將 AFE、模擬數字轉換器 (ADC) 和處理器整合成一個 SoC，系統設計者不必再費神研究復雜的信號鏈走線，又能極小化器件尺寸、功耗和成本，更重要的是：簡化了硬件配置、校準和軟件開發過程——其軟件開發工具包 (SDK) 囊括多種算法范例和軟件庫。
ASIL-B 要求，例如，將 77GHz 毫米波感測單芯片 (SoC)——AWR1843 安裝在保險桿后面，能遠至 40 公尺之外自動搜尋空置車位、停車，或偵測行人、監控車內駕駛人／乘客安全；而 IWR1x 亦將 AFE、模擬數字轉換器 (ADC) 和處理器整合成一個 SoC，系統設計者不必再費神研究復雜的信號鏈走線，又能極小化器件尺寸、功耗和成本，更重要的是：簡化了硬件配置、校準和軟件開發過程——其軟件開發工具包 (SDK) 囊括多種算法范例和軟件庫。
圖3：使用60GHz mmWave 傳感器進行人員分類 (右上角紅色和藍色標示)，以及誤檢測緩解 (灰色)
資料來源：TI 官網；https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/archive/2018/11/07/leveraging-the-60-ghz-rf-band-for-intelligent-industrial-mmwave-sensing
單柱難擎天，＂感測融合＂是解方
整體而言，＂毫米波＂雷達可通過信號反射，確定物體的距離、速度和角度 (即使目標物體很小)，且能同時識別多個目標。相較于紅外光、激光、視像等光波導引，毫米波導引對煙霧、灰塵的穿透能力強，具有全天候、全天時感測特性。業界普遍認為，實現先進駕駛輔助系統 (ADAS)，一臺車至少需要＂1長＋4中短＂，共5個毫米波雷達支援才夠；其中，近距探測因回波和發射波的間隔非常短，多以調頻連續波 (FMCW) 取代周期性發射的短脈沖。至于要達到 Level 3 以上的自動駕駛水平，＂感測融合＂(Sensors Fusion) 是必要手段。
整體而言，＂毫米波＂雷達可通過信號反射，確定物體的距離、速度和角度 (即使目標物體很小)，且能同時識別多個目標。相較于紅外光、激光、視像等光波導引，毫米波導引對煙霧、灰塵的穿透能力強，具有全天候、全天時感測特性。業界普遍認為，實現先進駕駛輔助系統 (ADAS)，一臺車至少需要＂1長＋4中短＂，共5個毫米波雷達支援才夠；其中，近距探測因回波和發射波的間隔非常短，多以調頻連續波 (FMCW) 取代周期性發射的短脈沖。至于要達到 Level 3 以上的自動駕駛水平，＂感測融合＂(Sensors Fusion) 是必要手段。
例如，光達 (LiDAR) 是將光線投射到物體，經由反射形生 3D 輪廓、找出表面特性以判斷目標物，主要作用是提供＂高角度＂解析的距離信息。905nm NIR 是其常用光源，角度分辨率＜0.1度，遠遜于利用電磁波傳導的毫米波——24GHz 通常＞20度，高頻 77GHz 也還有 5 度以上的水平，但光達的好處是：可提供更為精細的 3D 影像，確切辨認偵測目標的形體。毫米波的遠視能力雖較佳，可探測 200 公尺以上的遠方物體，卻無從辨認具體為何物？汽車、機車、單車或行人？自然無法推估障礙物的行進速度，亦無法及時采取適當因應措施。
理想場景是：先由毫米波負責大范圍初步搜索，其次由光達負責精準量測距離、方位并回報中控，配合一般近紅外光 (NIR) 攝像頭仔細分辨障礙物類型后，采取應變措施；此外，夜視環境恐還需要紅外光雷達的輔助。另有人主張，應再將遠紅外光 (FIR) 攝像頭加入掃描陣容，借由物體的熱幅射影像協助判斷障礙物是否為活體？是動物、一般成人或老弱婦孺？該在多遠的距離觸發應對機制？當然，這還得視市況前景與建置成本而定。
