村田丨<span style='color:red'>毫米波雷达</span>,未来发展的潜力是与传感器融合!
  一般来说,雷达(RaDAR:Radio Detection And Ranging)是一种通过向目标物体发射电磁波(电波)并测量从目标物体反射回来的电波来检测与目标物体之间的距离和方位的装置。因此,毫米波雷达是指使用毫米波作为电波的雷达。与红外线和摄像头相比,毫米波雷达即使在雨、雪、雾等恶劣天气条件下也能保持检测能力,不仅可以检测与目标物体之间的距离和方位,还能检测目标物体的移动速度。本文介绍具有此类特征的毫米波雷达的检测原理、应用事例及其未来发展潜力。  01  什么是毫米波?  图1显示了毫米波(也写作“mmWave”)在电波分类中所处的范围。一般来说,它指的是频率在30GHz到300GHz之间、波长在1mm到10mm之间的电波,之所以称为“毫米波”,是因为其波长以mm(毫米)为单位。(注:实际上,毫米波的频率范围并没有严格的定义。例如,目前全球分配给5G通信的26GHz频带和28GHz频带也被视为毫米波。)  图1 按频率分类的电磁波分类  毫米波具有强直线传播性和可以确保宽频带宽的特征,总结如以下两个方面:  直线传播性:  如图1所示,由于毫米波的频率接近光的频率,因此它像光一样具有很强的直线传播性,由此可以得出以下结论:  由于墙壁等物体的遮蔽以及非常恶劣天气的影响,毫米波的强度会衰减  也由于这个原因,毫米波不适合远距离通信  在短距离通信中,毫米波与近处的毫米波系统之间不容易发生干扰  可以穿透布料和树脂等  频带宽  毫米波频带是一个尚未开发的领域,且是一个需求量很少的频带,因此可以确保较宽的频带宽。(目前,比GHz更低的频率范围基本上都已被使用,确保带宽会受到电波法和商业因素的限制。)  在雷达中,增加频带宽有助于提高距离检测(参照第2节)的精度,因此可以说频带宽是一项重要的规格。另外,在移动通信等当中,增加频带宽有助于实现通信速度的高速化。  02  毫米波雷达的方式及特征  如前所述,毫米波雷达向目标物体发射毫米波,并接收来自目标物体的反射波以检测对象物体位置的装置,能检测的上限为大约300m范围内的物体。  目前,低功率雷达可以使用的频带有24GHz频带、60GHz频带、76GHz频带和79GHz频带,每个频带都规定了各自的技术条件。其中,24GHz频带的波长为12.5mm,不在毫米波定义的10mm至1mm范围内,因此有时被称为“准毫米波”;毫米波频带(60GHz频带、76GHz频带和79GHz频带)具有较宽的带宽,因此能够进行高精度检测。  脉冲方式和FMCW方式是毫米波雷达的代表性方式。FMCW是Frequency Modulated Continuous Wave的缩写,意思是使用对频率进行调制后的连续波的方式。两种方式的特征及相互对比如下:  脉冲方式:  向目标物体发射宽度很短的脉冲,脉冲宽度从几十纳秒到几微秒不等,通过测量到接收到反射脉冲为止的时间来确定与目标物体之间的距离、速度和角度(图2)。该方式的检测原理简单,电路构成也比FMCW方式更简单。  FMCW方式:  这种方式向目标物体发射对连续波进行频率调制后的发送波,然后从发送波与反射波之间的频率差来确定与目标物体之间的距离、速度和角度。此外,它还可以测量与目标物体之间的相对移动速度(图2)。  图2 通过毫米波雷达检测目标物体的示意图  图3显示了FMCW方式发射波的示意图。它有时被称为Chirp波形。  图3 Chirp波形的示意图(Chirp指鸟鸣)  03  FMCW方式毫米波雷达:构成和检测  毫米波雷达有多种方式,但基本都是从FMCW方式发展而来的方式。因此,下面将对FMCW方式毫米波雷达的构成和目标物体检测的大概原理进行说明。尽管它构成简单,但可以获取距离、速度和角度等复合信息。  图4 通过毫米波雷达进行的目标物体检测  毫米波雷达的构成  毫米波雷达主要由以下几部分构成:  合成器:生成待发送的毫米波频带电波(发送波)  发射天线:发射发送波  接收天线:接收反射波  混频器:将发射信号和接收信号进行组合  DSP:即数字信号处理装置,实施计算处理  检测的原理  毫米雷达波的检测原理主要包括这四个步骤:  发送波的生成:通过合成器生成毫米波频带的发送波。  毫米波的发射:将发送波从发射天线连续发射至目标物体。  反射波的接收:通过接收天线接收从目标物体返回的反射波。  计算处理:通过混频器将发送波和反射波进行组合,经A/D转换器转换为数字信号,再通过DSP进行计算处理,以确定与目标物体之间的距离、角度和速度等。  04  毫米波雷达应用事例  在第3节中说明的FMCW方式毫米波雷达已被应用于很多现场。这里,我们将以汽车、工业机器人和无人机为例,对它的应用场景及贡献的功能进行说明。  用途:汽车  在汽车领域,通过毫米波雷达检测车辆周边的障碍物和其他车辆,由此能够实现自动刹车和车道保持辅助等功能,毫米波被认为对实现L2级自动驾驶(部分自动驾驶)不可或缺。此外,监控驾驶员和乘客的状态以及是否有儿童被遗忘在车上也被作为提高安全性所不可或缺的功能而备受关注。  工业机器人  通过在工业机器人手臂上配备毫米波雷达,可以检测手臂与人或物体之间的距离,并可检测速度和角度数据,从而实现诸如停止手臂运动等预设动作。此外,还可以实现自主移动,例如,AMR(Autonomous Mobile Robot:自主移动机器人)可以在行走时避开货架、墙壁、行人以及多种工业设备等障碍物。  无人机  无人机,尤其是飞越有人地带的无人机,需要高度的安全性。通过使用毫米波雷达探测飞行路径,可以探测与地面之间的距离、柱子、墙壁以及电力线、电话线和布置在空中的天线等物体,不受天气条件的限制,从而确保在有人地带进行安全飞行。  05  毫米波雷达在安全技术中的应用  毫米波雷达已被应用在多个领域,近年来,在欧洲进行汽车安全性能评估的Euro NCAP提出了强化碰撞安全试验,因此,毫米波雷达在提高车内安全性的“座舱监控系统”中的应用备受关注。  Euro NCAP(European New Car Assessment Programme)是欧洲新车安全评鉴协会)的缩写。该协会是一个对在欧洲销售的新车的安全性进行评估和发布的独立机构。它对碰撞安全性和行人保护等前沿安全技术进行测试和评级,已成为消费者选车的指标。另外,NCAP在各国都有,例如,在美国有IHS rating,在日本有JNCAP。  2023年,Euro NCAP发表了新的评估项目。除了根据乘员体格自动展开安全气囊的技术以及检测安全带使用情况的技术外,为了预防近年来“因儿童被遗忘在车内而导致的中暑事故”,评估对象中还新增了儿童遗忘检测功能。为了满足这些要求,能够掌握车内状况的座舱监控系统不可或缺。  座舱监控系统是一种利用车内传感器监控驾驶员和乘员的状况,并在需要时启动制动或警报的机制。它由驾驶员监控系统DMS(Driver Monitoring System)和乘员监控系统OMS(Occupant Monitoring System)组成,驾驶员监控系统用于确认驾驶员的身体状况和注意力,乘员监控系统用于掌握乘员的位置和行动。传感器中一直在使用摄像头,但在许多情况下,仅靠摄像头难以检测到,例如后向式儿童安全座椅上的婴儿、裹在毯子里的乘员以及安全带的佩戴状况等。  在这些情况下,作为补充和替代摄像头的装置(传感器),毫米波雷达被认为很有前景。毫米波雷达能够穿透织物和座椅靠背,因此可以检测到“摄像头无法看到的对象”。此外,它对于微小的动作也能捕捉到,因此对于心率和呼吸等生理功能的轻微变化也能检测。凭借这些特征,毫米波雷达有望为大幅提高座舱监控系统中的DMS和OMS的功能做贡献,并有助于符合Euro NCAP要求的新安全标准。  06  总结:毫米波雷达的未来是与传感器融合  毫米波雷达是一种具有优良检测能力的装置——传感器,但为了满足今后多样化的检测需求,将包括毫米波雷达在内的超声波传感器、红外传感器和摄像头等多种传感器相组合的“传感器融合”至关重要。  传感器融合是一种整合来自多个传感器的数据,以获取单个传感器无法获取的信息的技术。例如,通过将毫米波雷达与图像传感器相组合,不仅可以从人体运动中获取驾驶员的疲劳程度和注意力水平信息,还可以从眼球运动和面部表情中获取信息,并根据需要发出警报。  将来,除了汽车外,在工业机器人、无人机和多种出行设备中,以毫米波雷达为中心的传感器融合技术也有望大幅提高周边状况的识别精度、安全性和可靠性。
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发布时间:2026-09-16 13:05 阅读量:258 继续阅读>>
海凌科丨HLK-LD2423<span style='color:red'>毫米波雷达</span>模块解析
  在智能家居、智慧照明和安防感知等领域,对人体存在和位置的精准检测正成为设备智能化的核心能力。海凌科电子HLK-LD2423是一款高精度多目标识别毫米波雷达传感器,专为家庭、办公、酒店等室内环境设计,能够实时检测区域内多个人体目标的位置与运动状态。  一、产品概述  HLK-LD2423采用24GHz~24.25GHz ISM频段,符合FCC、CE及国内无委会频谱法规认证要求。硬件集成两颗AIoT毫米波雷达芯片,搭配两发两收微带天线阵列,以及高性价比MCU及外围电路。智能算法固件基于FMCW调频连续波体制,并结合雷达芯片专用的先进信号处理技术,保障定位精度与多目标跟踪稳定性。  模组尺寸为42mm×23mm,板厚1.0mm。供电电压4.5V~5.5V宽电压范围,平均工作电流≤127mA。串口默认波特率115200bps。环境温度范围-40℃~85℃。  与红外或摄像头方案相比,毫米波雷达不依赖光线条件,不受温度、亮度、湿度和光线波动等环境影响。可隐藏于非金属外壳内工作,无需在产品表面开孔。  参考资料:HLK-LD2423用户手册  文章内容仅作参考,所有数据以参考资料为准  二、技术亮点  多目标检测能力:可同时检测动态人体3~4人、静态人体2~3人。探测距离最远8米,适合客厅、办公室、会议室等中等规模室内空间。  大角度覆盖:水平探测角度130°,垂直探测角度70°。角度分辨率40°,角度精度≤3°。大角度覆盖意味着单个模块即可覆盖更广的区域,减少布点数量。  距离分辨与精度:距离分辨率0.74米,测距精度≤0.3米,能够有效区分不同距离的人体目标。  静止人体检测:除运动人体外,对静止、微动人体也能灵敏感应。这一特性使其在夜间睡眠监测、无人值守场景中具有明显优势——即使人保持不动,也能准确判断是否有人存在。  OTA固件升级:支持在线升级功能,方便后续功能迭代和性能优化。  三、应用场景  智能家居:感知人体的存在和距离,上报检测结果给主控系统,实现空调自动开关、空气净化器按需运行、智能音箱联动等体验。静止检测能力确保人在静止状态下设备不会误判为无人而关闭。  智慧照明:办公区、地下车库、公共走廊等场所,模块可精确检测人员存在,实现“人来灯亮、人走灯灭”的精细化控制。130°水平探测角度覆盖范围更广,单个模块即可覆盖较大空间。  智能商业:在零售展示、广告机、信息屏等场景中,模块可在设定距离区间内识别人体接近或远离,及时点亮屏幕或播放交互内容。人在时保持设备亮屏,人离开后自动熄屏,降低功耗。  智慧安防:感应门禁、楼宇对讲机、电子猫眼等设备,通过检测人体接近自动唤醒,提升响应速度。  四、总结  HLK-LD2423是海凌科24GHz雷达家族中一款定位独特的产品,核心差异在于130°水平探测角度和静止人体检测能力——大角度覆盖减少了布点数量,静止检测扩展了应用边界。从应用场景来看,LD2423更适合对覆盖范围和静止检测有要求的项目,比如需要单模块覆盖大空间的照明方案,或者需要检测睡眠、静坐状态的智能家居系统。  随着AIoT技术的普及,设备对人体的感知正从“是否运动”升级为“是否有人”。海凌科HLK-LD2423毫米波雷达模块,以24GHz毫米波技术为基础,为智能家居、智慧照明、商业感知、安防等场景提供了精准、可靠、隐私友好的人体存在检测方案。
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发布时间:2026-09-09 10:22 阅读量:295 继续阅读>>
海凌科丨<span style='color:red'>毫米波雷达</span>能“读懂”人的情绪?
  最近,Nature旗下期刊Scientific Data发表了一项值得关注的研究:一套基于毫米波雷达和生理参考信号的情绪识别公开数据集。这项研究的核心问题很简单却也很激进:能不能不用摄像头、不贴电极,仅靠毫米波雷达来感知人的情绪状态?  一、为什么毫米波雷达能感知情绪?  人的情绪变化从来不是“只可意会”的——紧张时心跳加速、呼吸变浅,兴奋时心率波动变得不规律,放松时呼吸节奏趋于平缓。这些生理反应是自主神经系统对情绪刺激的本能应答,不以人的意志为转移。  传统情绪识别走的是两条路:一是摄像头捕捉面部微表情,二是可穿戴设备监测心电、皮肤电等信号。但摄像头会引发隐私焦虑,尤其在卧室、卫生间等私密空间——谁愿意被24小时“注视”?可穿戴设备虽然数据精准,却存在佩戴负担——许多人不愿意长期贴着电极睡觉。  毫米波雷达恰好站在了一个独特的交叉点上。它不拍摄任何图像,不触碰身体,却能通过探测胸腔表面毫米级的微动,提取出呼吸和心跳信号。换句话说,它“看见”的是生理数据,而不是人的面孔。这种“非接触、弱隐私侵入”的特性,让它成为情绪感知领域一个极具想象空间的新入口。  二、雷达如何“听到”心跳?  60GHz频段的毫米波雷达通过发射调频连续波信号,接收人体胸腔反射的回波。呼吸会引起胸腔约4-12毫米的起伏,心跳则只有0.2-0.5毫米——雷达需要从发射信号和回波信号的相位差异中,反推出这种微米级的位移变化。  研究团队来自韩国某高校,实验中使用的雷达是TI IWR6843ISK-ODS,配置为3发4收,通过TDM技术形成12个虚拟通道。处理流程是这样的:先做距离维FFT确定目标位置,再用MTI滤波器滤除墙壁、桌椅等静态杂波,然后对能量最强的几个距离单元做加权相位融合——这比只取单个点要稳健得多。最后通过带通滤波器分离出呼吸信号(0.1-0.5 Hz)和心跳信号(1.0-1.8 Hz)。  在验证环节,研究者以PPG(光电容积脉搏波)测出的心率作为参考标准。结果显示,毫米波雷达心率测量在全体受试者上的平均绝对误差仅为2.76 bpm。考虑到实验没有剔除受试者的体动干扰,这个精度已经相当可观——至少证明雷达拿到的信号是可靠的。  三、从心跳到情绪,这一步怎么跨?  有了心跳和呼吸数据,接下来才是更关键的问题:这些生理信号和情绪状态之间,能不能建立可计算的映射关系?  研究人员从过往研究中筛选出18段经过验证的电影片段作为情绪刺激材料,对应9类目标情绪。每段影片播放前先呈现10秒注视点,帮助受试者重置情绪状态。整个实验约90分钟,每段影片结束后,受试者通过SAM量表对愉悦度、唤醒度和支配感进行主观评分。  三类信号同步采集:毫米波雷达、PPG和GSR(皮肤电反应)。研究者从每段影片的最后60秒中提取特征,仅毫米波雷达一个模态就提取了32个特征,覆盖统计、时域、频域以及HRV相关指标。  在情绪识别建模上,研究者采用了相对保守的subject-dependent二分类SVM作为基线。结果很值得玩味:仅靠毫米波雷达,愉悦度识别准确率达62.0%,唤醒度达69.3%,支配感达67.2%。作为对照,PPG的准确率分别为62.3%、64.7%、65.8%,GSR为64.2%、67.2%、66.3%。  毫米波雷达的表现并不比接触式传感器差多少。 这个结论传递的信息是:非接触的情绪感知,并不是一个虚无缥缈的概念,它已经有了初步的实验支撑。  四、离智能家居落地还有多远?  必须承认,从实验室到智能家居还有不短的距离。研究团队也坦承了几点局限:样本量只有15人,且都是19-25岁的健康大学生,人群高度同质;实验长达90分钟,疲劳效应难以完全排除;原始数据保留了体动伪迹,没有做专门的剔除处理。样本量和人群多样性是情绪识别研究中长期存在的“共性瓶颈”,情绪标签的主观性也增加了跨被试泛化的难度。  但这套数据集的价值恰恰在于:它第一次以公开数据、公开代码、公开验证流程的方式,把“毫米波雷达能否用于情绪识别”这个问题摆到了研究社区面前。 对于产业界来说,这意味着毫米波雷达的能力边界正在从“物理感知”(检测人在哪里、在做什么动作)向“心理感知”(理解人的内部状态)延伸。  也许在不远的将来,智能家居系统真的能“读懂”你的情绪——而它用来感知你的全部硬件,不过是一个藏在角落里的雷达模块。
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发布时间:2026-07-08 11:32 阅读量:545 继续阅读>>
海凌科丨新品预告HLK-LD2423:高精度多目标<span style='color:red'>毫米波雷达</span>
  在人体感应领域,传统低精度雷达三大痛点突出:只能检测运动,对静止、微动人体几乎失效(睡眠或办公时容易误判无人);距离分辨率低;多目标追踪能力弱,目标交错便容易丢失或误报。这些问题让智能照明、安防、家居体验大打折扣——灯该亮时不亮,人没走灯却灭了。海凌科全新HLK-LD2423毫米波雷达传感器应运而生,它将人体感知从“有没有人”真正升级为“人在哪里、有几个人”。  一、技术突破  HLK-LD2423集成两颗AIoT毫米波雷达芯片与两发两收微带天线阵列,搭配高性能MCU及先进算法。与仅能识别运动人体的普通传感器不同,它对静止、微动人体同样灵敏——人员长时间不动(睡眠、办公、看书)时,依然稳定输出存在信号。  产品工作于24GHz ISM频段,符合FCC、CE及国内无委会法规。水平探测角度130°,垂直探测角度70°,最大探测距离8米。可同时检测动态3-4人、静态2-3人,距离精度≤0.3米,角度精度≤3°。一颗传感器即可覆盖客厅、会议室、酒店房间等多数室内空间。  支持挂壁斜装或侧装,推荐安装高度2.4~2.8米,下倾角25°~30°,天线正对检测区域。注意不可竖向安装,左右方向可互换。同时,用户可通过上位机软件灵活设置屏蔽区和检测区,避开窗帘、空调等干扰源,或仅聚焦指定区域,实现按需精准检测。  参考资料:HLK-LD2423用户手册  二、硬件设计  模组尺寸仅23mm×42mm,厚度1mm,可轻松嵌入各类产品。得益于毫米波穿透特性,传感器可完全隐藏于非金属外壳内工作,无需开孔,不破坏外观美感。  接口采用ZH1.5-4P连接器,提供5V、UART通信及接地引脚。平均工作电流127mA,支持-40℃~85℃宽温,适应多种严苛环境。模组支持OTA在线升级,方便算法迭代。海凌科同时提供上位机软件,用户可快速查看目标位置、距离、角度等实时数据,降低开发门槛。  三、应用场景  HLK-LD2423不仅能实现智能化控制,更可广泛应用于家庭电器、办公室设备、公共照明等场景的节能管理。通过精准识别人员存在与位置,主动关闭无人区域设备,避免无效待机,让节能降耗贯穿每一个应用细节。以下四大场景充分体现了其节能价值:  智能家居  接入后实时感知客厅、卧室等区域是否有人及人员距离。人走入自动开灯、调空调;坐着看书(静止)时保持灯光不灭;夜间起身自动点亮夜灯。同时,根据人员位置主动关闭无人区域的家电,实现家庭电器节能控制,让节能贯穿日常起居。  智慧照明  传统红外或声控灯常因人体静止误关灯。HLK-LD2423能精准识别存在,无论运动还是静止,始终保持亮灯;人离开设定区域后延时关闭。尤其适用于走廊、楼梯间、地下车库、展厅等场所,可灵活设置检测区,做到人来灯亮、人走灯灭,显著降低公共区域照明能耗。  智慧安防  在门禁、楼宇对讲、电子猫眼中可设定距离区间,识别人体接近或远离。陌生人靠近自动唤醒摄像头录像,门前停留超时触发告警。相比红外,不受温度、阳光、气流干扰,误报率低,且可穿透塑料面板隐藏安装,美观安全。  智能商业  在售货机、广告机、互动屏等场景,感知客户进入指定范围及时点亮屏幕或播放欢迎语;客户停留时保持互动,离开后自动休眠待机。提升体验并降低功耗,适用于无人零售、智慧橱窗、数字标牌等新零售设施。  四、总结  HLK-LD2423的价值,不仅在于性能参数上的提升,更在于它重新定义了室内人体感知的边界。它让设备不再被动等待“运动触发”,而是主动理解“有人、在哪、几人”——这种从“0/1二元判断”到“连续空间定位”的跨越,为智能系统带来了真正的决策依据。配合区域屏蔽与检测区自定义功能,可有效避免无效触发,在照明、家电等场景中进一步降低能耗,让智能感知与节能环保并行。
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发布时间:2026-06-25 09:50 阅读量:734 继续阅读>>
海凌科丨从3D到4D,<span style='color:red'>毫米波雷达</span>升级了哪里?
  在智能家居中,传感器是家的“五官”。摄像头负责“看”,麦克风负责“听”,毫米波雷达则默默承担着“感知存在”的任务。传统3D毫米波雷达能检测到有人移动、有多远、多快,但它有一个缺陷——分不清高度。于是,当人静坐时雷达可能误以为目标消失,空调对着空处送风,浪费能源。4D毫米波雷达的出现解决了这些痛点。它比3D多出了什么?又能为智能家居带来哪些新可能?本文一探究竟。  一、3D雷达的“平面困境”  传统3D毫米波雷达输出三个维度:距离、水平角度和速度。在车载场景勉强够用,但进入智能家居后,平面感知的短板暴露无遗。客厅里有一张茶几和一张沙发,茶几高40厘米,沙发坐垫高45厘米。一个人躺在沙发上休息,身体几乎静止。3D雷达只能检测到“有物体在某水平方位”,却无法分辨是花盆还是人。由于缺乏高度信息,雷达无法判断目标是站立、坐着还是倒地。对智能家居而言,这意味着无法实现精准存在感知——空调不知道朝哪送风,灯光不知该不该调暗,跌倒检测也无从谈起。  二、4D雷达:多出的一个“高度”维度  4D毫米波雷达的核心升级,是在3D基础上增加了俯仰角(高度) 信息。雷达不仅能告诉你“前面有东西”,还能告诉你“这东西离地面多高、轮廓什么样”。通俗说,3D雷达像只能左右摇头的探头,4D雷达则可上下左右立体扫描。输出不再是稀疏几个点,而是高密度三维点云——每个点都带有X(水平)、Y(距离)、Z(高度)坐标。多个点云组合,就能勾勒出人的姿态:站着、坐着、躺着,甚至手臂挥动轨迹。有了这一“D”,智能设备就能聪明决策。例如,当雷达检测到高度约0.5米的静止目标(坐在沙发上的人),系统判断“有人存在”,保持灯光和空调运行;若高度从1.6米骤降到0.2米且长时间不动,可触发跌倒报警。这些功能在3D雷达时代几乎不可能。  三、4D雷达如何实现“立体成像”?  实现高度感知,关键在于天线布局与信号处理。传统3D雷达天线多只在水平方向排列,只能测水平角度。4D雷达在垂直方向也布置多组天线,形成二维阵列。电磁波反射后,不同垂直位置的天线接收信号相位有微小差异,通过计算即可解算出俯仰角。但物理天线数量受限于成本和体积,于是引入MIMO(多输入多输出)虚拟孔径技术。例如,4个发射天线和8个接收天线通过组合,可虚拟出32个虚拟通道,不增加物理尺寸却将角度分辨率提升数倍。目前主流4D雷达的俯仰角分辨率可达1°~2°,足以在5米外分辨人是站还是坐。  四、总结  4D雷达在智能家居的潜力正被快速挖掘。相比摄像头,4D雷达不采集隐私图像,适合卧室、卫生间;相比激光雷达,成本仅十分之一,功耗更低。随着海凌科等厂商推动4D雷达模块平价化,智能家居将从“被动响应”进化为“主动感知”,真正理解人的存在与状态。从3D到4D,毫米波雷达升级的不只是一个维度,更是机器理解世界的视角。当传感器拥有“立体之眼”,家也就变得更聪明、更体贴。
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发布时间:2026-06-17 10:08 阅读量:759 继续阅读>>
海凌科:<span style='color:red'>毫米波雷达</span>如何用距离与角度分辨率感知世界
  在传感器构成的无形天网中,雷达,尤其是毫米波雷达,正成为越来越多智能系统的“核心感官”。从自动驾驶汽车预判风险,到智能家电感知你的存在,它的可靠“视力”源于两项关键能力:看清前后的距离分辨率,与辨明左右的角度分辨率。正是这两把无形的标尺,定义了雷达区分复杂环境中紧密相邻目标的能力极限。今天,海凌科和AMEYA360带您了解一下毫米波雷达如何用距离与角度分辨率感知世界。  一、距离分辨率  想象两辆车在同一车道上一前一后行驶。雷达能否将它们识别为两个独立目标,而非一个模糊的团块,就取决于它的距离分辨率。它指的是雷达在视线方向上,能区分开两个目标的最小距离间隔。  其背后的物理法则简洁而有力:  分辨率由雷达发射信号的带宽决定。公式 ΔR = c / (2B)(c为光速,B为带宽)揭示了一切:带宽越大,分辨率越高(数值越小),区分能力越强。  以汽车领域主流的77GHz频段为例,当雷达拥有4GHz的超大带宽时,其理论距离分辨率可达惊人的3.75厘米。这意味着它不仅能分辨车辆与车辆,甚至能勾勒出行人的肢体轮廓,为自动紧急制动(AEB)系统提供厘米级的决策依据。相比之下,早期带宽较窄的24GHz雷达,分辨率可能仅约60厘米,能力差距立现。  必须划清界限的是:距离分辨率≠距离精度  分辨率关乎“区分两个物体”:  能分辨间距5厘米的两个目标,优于只能分辨10厘米的。  精度关乎“定位单个物体有多准”:  对一个距离1米的目标,测量结果为0.99米,其精度就是1厘米。  现代高集成度毫米波雷达芯片,无需改动硬件就能实现3厘米级别的距离分辨率。在实际点云图中,人体因此会呈现为一簇密集的探测点,物体分离清晰可辨。  二、角度分辨率  当两辆车并排行驶在相邻车道,距离雷达同样远近时,雷达就需要角度分辨率来分辨它们。它定义了雷达对于相同距离上、方位不同的两个目标的最小可区分角度。  这项能力依赖于雷达的多天线阵列。目标反射的波到达不同天线时存在微小的路径差,转化为相位差。通过解读这些相位差,雷达就能计算出目标的方位。  理论上,角度分辨率Δθ≈λ/ (L * cosθ)。其中,波长(λ)越短、天线阵列的有效孔径(L)越长,分辨率就越高。  因此,提升角分辨率的核心路径是:  增加天线数量,以增大“接收孔径”。  使用更高频率(如77GHz对比24GHz),以获得更短的波长。  采用MIMO(多输入多输出)技术,这是关键突破。通过巧妙的发射与接收时序设计,可以用较少的物理天线,虚拟出数倍于此的“虚拟天线”阵列,从而大幅提升分辨率。例如,一个4发4收的物理阵列,能形成16个虚拟通道。  在实际产品中,角度分辨率因设计目标差异巨大:高性能4D成像雷达可达1°的卓越水平,而一些基础型号可能在15°-30°之间。同样需要区分的是角度精度,它指测量单个目标角度的准确度,通常在视轴附近可达±1°甚至更高。  三、算法的智慧  毫米波雷达的感知魔法,远不止于天线数量和带宽这些“硬指标”。先进的信号处理算法,能让其“视力”突破传统理论的框限。  多普勒分身术:这是雷达的独门绝技。即使两个目标在距离和角度上完全重合,只要它们的径向速度不同,雷达也能通过多普勒效应将其清晰分离。这在实际路况中价值连城。  算法增强视力:除了标准的FFT波束成形,更复杂的算法(如Capon、MVDR)能在相同天线配置下,将角度分辨率提升近一倍,生成更密集、更清晰的点云。  系统级进化:产业界通过多芯片级联、虚拟孔径合成等技术,不断推动分辨率向极限迈进,同时兼顾成本与体积。  与摄像头、激光雷达相比,毫米波雷达在分辨率故事中有其独特定位:  对比摄像头:摄像头虽有极高的像素(角度分辨率),但无法直接测距、测速,且受光照天气影响大。雷达提供的是带有精确距离和速度信息的“数据点云”,而非光学图像。  对比激光雷达:激光雷达能提供极高的角度和距离分辨率,形成精细的3D点云,但成本高昂,且在雨雪雾霾中性能骤降。毫米波雷达则以更低的成本、强大的环境适应性和直接的速度测量能力见长。  雷达的核心优势在于融合感知:它能同时提供目标的距离、角度、速度三维信息。这种多维度数据融合,使其在实现高可靠性的目标识别与跟踪上具有不可替代的价值。  四、总结  距离分辨率与角度分辨率,共同构成了毫米波雷达感知世界的坐标尺。从自动驾驶中区分相邻车道的车辆,到智能家居中感知微动,这两把“标尺”的精确度直接决定了智能系统认知环境的清晰度。
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发布时间:2025-12-08 13:56 阅读量:1366 继续阅读>>
一文带你了解海凌科<span style='color:red'>毫米波雷达</span>
  什么是毫米波雷达?  毫米波雷达有什么特点?  毫米波雷达有什么作用?  海凌科有哪些系列毫米波雷达?  一文带你了解!  毫米波的定义  毫米波是指频率在30GHz至300GHz之间、波长为1~10毫米的电磁波,兼具微波与远红外波的特性。‌  毫米波(mmWave)是电磁波谱中‌极高频(EHF)‌波段的一部分,其频率范围为30~300GHz,对应波长为1~10毫米。这一名称直接来源于其波长量级,介于微波(厘米级)与远红外波(亚毫米级)之间,因此同时具备两者的物理特性。‌‌  毫米波的特点  毫米波处于微波与远红外波的交叠区域,因而兼具这两种频谱的特性。  通信优势显著  毫米波频谱带宽极宽,约达 270GHz。若应用于通信领域,能实现更高的数据传输速率。5G 频段就包含 Sub - 6G 频段(FR1 频段)和毫米波频段(FR2 频段)两种类型。借助毫米波频段,轻松实现万兆(10Gbps)的下行速率并非难事。目前,国外部分地区毫米波频段已投入商用,国内则处于试点验证阶段。  感知能力强大  毫米波波长较短,对微小位移极为敏感,具备极高的距离分辨率,能够检测出毫米级的移动或形变,如同雷达一般,可感知细微变动。  天线与波束特性突出  依据理论和实践验证,当无线电信号波长为天线长度的 4 倍时,天线的发射和接收转换效率达到最高。所以,波长越短,天线也就越短。毫米波天线可做到毫米级,这使得毫米波设备尺寸更小巧,能减少空间占用。  同时,在相同物理空间内,毫米波雷达可集成更多天线,形成更窄、更精准的波束(相同尺寸天线下,毫米波波束宽度仅为微波的 1/10)。这种波束不仅方向性好、能量集中,而且抗干扰能力强,可显著提升目标定位精度。  毫米波的应用场景  毫米波在通信和感知领域均有应用,下面重点介绍其感知应用,即毫米波雷达的应用场景。  交通领域  在高速公路上,测速雷达是常见的设备,用于监测车辆是否超速。在雾霾、沙尘等恶劣天气条件下,毫米波的穿透性优于可见光和红外光,这使得它在交通等室外领域具有独特优势。组合辅助驾驶汽车也大量应用毫米波雷达,凭借其精度高、速度快、穿透力强的特点,可实时监测车辆周围环境,包括其他车辆、行人、障碍物等,为组合辅助驾驶系统提供准确、实时的数据支持,有效避免碰撞事故。  此外,毫米波雷达还逐渐应用于尾门无接触开启、侧门防撞、车内生命检测等场景。例如,当双手提着物品走向汽车时,尾门的毫米波雷达能感知动作并自动开启;侧门防撞方面,可实时监测侧方障碍物,防止开门碰撞;车内生命检测时,能精准检测车内是否有儿童或宠物,防止意外发生。  智能家居领域  毫米波雷达可作为人体存在传感器,检测到人的移动后,自动开启灯光、空调等设备,提升居住的舒适性和便利性。同时,它还可用于手势识别等场景,为智能家居提供更智能、便捷的控制方式。  智慧养老领域  毫米波雷达可用于监测呼吸心跳、睡眠、跌倒等情况。与传统的摄像头相比,毫米波雷达具有更强的隐私性,可全天候工作,并且能够快速提取物体运动特征。  工业领域  毫米波雷达可用于自动化生产线的物体检测、定位、跟踪等工作。它不受光线、烟雾、尘埃等环境因素的影响,能在各种复杂环境中稳定运行,从而提高生产效率。  海凌科毫米波雷达模块  海凌科持续聚焦毫米波雷达核心技术研发,已构建覆盖24GHz、60GHz、79GHz等多频段的产品矩阵,拥有从基础感知到复杂场景应用的完整解决方案。  公司产品体系涵盖人体存在检测、微动感知、人体跌倒检测、高精度测距、动态轨迹追踪、液位监测、车辆接近预警等多个应用板块,可灵活适配智能家居、工业安全、智慧交通、健康监护等多元场景需求,助力客户快速完成技术验证与商业化落地。
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发布时间:2025-07-28 14:01 阅读量:1477 继续阅读>>
恩智浦:汽车<span style='color:red'>毫米波雷达</span>“芯”方案
  凭借全天候的工作能力、较远的探测距离、小型化等优点,毫米波雷达已经成为智能汽车感知层不可或缺的赋能技术。伴随着ADAS和自动驾驶向L2+及更高级别迈进,毫米波雷达技术也正在从3D向4D成像雷达升级,以提供更强大的感知能力,应对不断扩展的应用所需。  在日前举办的“第六届汽车毫米波雷达前瞻技术展示交流会上”,恩智浦半导体雷达系统产品线ADAS市场总监顾环宇先生受邀发表了题为《面向下一代ADAS和自动驾驶的汽车雷达发展趋势》的主题演讲,分析了汽车雷达技术发展趋势,分享了恩智浦独特的单芯片雷达解决方案、经过生产验证的可扩展4D成像雷达解决方案及成功的客户案例。  在演讲中顾环宇表示,汽车雷达是作为ADAS和自动驾驶重要的赋能技术,是其他传感模式的重要补充。凭借创新的单芯片雷达(1-chip radar)和4D成像雷达(4D imaging radar)产品和方案,恩智浦是该领域技术和应用积极的推动者。  恩智浦的28nm RFCMOS单芯片雷达可实现300米以外的4D传感,带有3D波导天线的发射器能够进一步增强系统性能。  随着区域市场需求日趋多样化,全球4D成像雷达市场也在加速发展。恩智浦高度可扩展的4D成像雷达芯片组系列方案在全球多个车厂均已进入或即将进入大规模量产,切实地服务全球高级辅助和自动驾驶市场。  在分享中国本土客户成功案例时,顾环宇特别指出,针对中国市场,恩智浦专案推出的入门级4D成像雷达兼具性能和经济性,加速技术的落地应用,有效地提高道路安全性。该方案今年第三季度将率先在全球知名的国内头部电动车厂商实现全线标配。  在本次活动上,恩智浦还展示了一系列汽车毫米波雷达的最新解决方案,与业界同仁进行深入地交流和互动。  方案 ①  S32R41 + 2*TEF8232验证板  S32R41和TEF82xx开发平台旨在通过提供基于S32R41评估板 (EVB) 和双TEF82xx客户天线板 (CAB) 的示例软件项目,使用户能够快速轻松地开始雷达开发。它集成了多个恩智浦软件组件,包括auto zephyr BSP、雷达SDK (RSDK)、实时驱动程序 (RTD)、平台间通信框架 (IPCF) 和安全软件框架 (SAF)。  方案 ②  SAF85单芯片雷达参考设计  基于恩智浦最新77GHz单芯片雷达SoC SAF85XX设计的4发4收角雷达参考设计,在紧凑的单板上集成了贴片天线阵列、恩智浦雷达SoC、恩智浦电源管理芯片PMIC, 以及恩智浦汽车千兆以太网PHY。  方案 ③  高级雷达SDK算法展示  ·减缓多重同时干扰;  ·缓解低、中、高相关性干扰;  ·作为恩智浦高级雷达SDK的一部分提供;  ·支持并优化所有当前和未来的恩智浦雷达MPU和SoC (例如S32R41、S32R45、SAF85xx)。  总之,毫米波雷达是汽车ADAS的核心技术,在增强道路安全性,提升用户驾控便利性等方面的价值日益凸显。恩智浦可扩展毫米波雷达产品组合,可满足不断升高的安全要求并实现2+级及更高级别的自动驾驶。
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发布时间:2024-07-19 15:35 阅读量:1692 继续阅读>>
低功耗<span style='color:red'>毫米波雷达</span>在泊车辅助应用中优于超声波的原因
  当今的泊车系统主要使用了超声波传感器,这是一种可以感应附近物体的低成本解决方案。尽管这种技术已发展成熟,但是原始设备制造商 (OEM) 必须满足成本敏感市场中泊车辅助和自主泊车应用不断发展的要求,而一级制造商也发现从超声波感应中挖掘更多性能所带来的回报在不断见少。  无论是下一代泊车辅助、自主泊车还是代客泊车辅助系统,都将比超声波感应需要更高和更长的分辨率、精度和距离来检测车辆的周围环境。  超声波传感器的现状  超声波泊车系统因自主等级而异,可以提醒驾驶员感应到的物体,也可以借助摄像头感应功能操纵车辆驶入停车位。如图 1 所示,这些系统使用汽车上安装的 8 至 12 个超声波摄像头,来实现完全覆盖,典型感应距离为 10cm 至 5m。  图 1:超声波传感器(左)和 AWRL1432 传感器(右)的泊车配置比较  超声波传感器通过发射声波,并接收由路径上的物体反射的声波来感应物体。它们通过测量发射声波和接收回波之间的时间差,来计算附近物体的距离。如今,这些传感器通常向中央传感器融合电子控制单元 (ECU) 发送在高速分布式系统接口 (DSI3) 通道上所接收信号的整个波形。  与发射声波的超声波传感器相比,毫米波雷达传感器通过发射频率随时间增长的电磁波来感应物体。这类信号会从给定路径上的物体表面反射回来。毫米波传感器通过测量被感应物体的属性变化,来计算其距离、速率和到达角。  77GHz 毫米波雷达具有宽射频带宽,可实现精密的距离和速率测量,因此逐渐受到高级驾驶辅助系统和车身应用的青睐。德州仪器 (TI) 的 AWRL1432 单芯片雷达传感器等器件还能在 4cm 至 10m 及以上的范围(具体取决于天线配置)精确感应物体。这一扩大的范围支持提前感应出障碍物,使驾驶员有更多时间做出反应并安全地驾驶。  雷达传感器用于泊车辅助的优势  超声波传感器针对声波在一种介质(如空气)的传播进行了优化(泥浆和雨雾等环境条件会限制其性能)。相比之下,毫米波雷达使用的电磁波不需要传播介质,并且在任何外部条件下可提供精密的物体感应。与超声波传感器相比,雷达传感器通常也不易出现错误读数,从而为泊车辅助功能提供了可靠的解决方案。  此外,由于超声波传感器会受到声波传播介质的影响,因此在汽车上安装超声波泊车系统时,需要在保险杠上采取不同的钻孔和喷漆工艺,这会给 OEM 带来巨大的成本。相比之下,毫米波雷达传感器可以安装在汽车保险杠上(如图 2 所示),在简化安装的同时保持美观。  德州仪器的 AWRL1432 毫米波雷达传感器集成了模拟前端与数字处理后端,可在具有成本效益的控制器局域网灵活数据速率通道上传输处理后的输出数据,以便中央 ECU 做出决策。相较而言,将超声波传感器向中央 ECU 传输波形数据所需的 DSI3 电缆价格昂贵。您还可以在汽车上将AWRL1432 传感器和现有的角雷达结合使用(这种配置已变得越来越普遍),从而允许在空间日益受限的传感系统中重复使用多用途传感器。  图 2:多模式角雷达系统与 AWRL1432  结语  AWRL1432 传感器能够提供更大的距离、分辨率和精度,有助于满足当今的泊车辅助、入门级盲点检测和代客泊车等更高自主等级的未来应用的要求。其低功耗架构所需的有功功率更低,并且能够提供空闲和深度睡眠模式,可以在需要电池电源的脚踢开启和门感应应用中提供雷达优势。  AWRL1432 传感器不仅能够支持 OEM 和一级制造商提高泊车系统中的雷达性能,而且还能够在以前受成本和功耗限制的外部应用中实现。这些功能使得软件定义的多用途雷达的开发成为可能,同时,这些雷达可以重复使用相同的硬件,并缩短下一代近场传感应用的工程周期。
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发布时间:2023-11-20 14:13 阅读量:2521 继续阅读>>
恩智浦:借势明道,单芯片4D<span style='color:red'>毫米波雷达</span>加速“上车”
  实现更高阶自动驾驶既是行业不可阻挡的趋势,亦是行业的变革原力所系。在这一演进过程中,包含毫米波雷达、图像传感器和激光雷达在内的多传感器融合方案已成为业界共识的主流方案。恩智浦半导体执行副总裁兼射频处理业务部总经理Torsten Lehmann提及,随着自动驾驶级别的提升,其感知的能力要求越来越高,促发了传感器数量的攀升和性能的进阶。多种类别传感技术通过组合互擅所长,确保汽车在任何天气、光线、环境中均可安全驾驶。  对于毫米波雷达的“潜能”,Torsten Lehmann乐观认为,凭借出色的探测范围和感知性能,毫米波雷达在自动驾驶升级过程中将持续扮演至关重要的角色。  4D毫米波雷达强势走高  经过产业链的合力助推,目前市场大多数汽车已进阶到L1、L2级别,预计到2030年全球43%的汽车将具备L2+到L3级的自动驾驶能力。在这一“升级”趋势的指引下,汽车毫米波雷达也迎来了新的拐点。Torsten Lehmann分析说,毫米波雷达将迎来三重加速增长,不仅带动了数量和渗透率的提升,也在推动向更高性能的4D毫米波雷达演进。  首先, Torsten Lehmann认为,随着新的舒适性功能和更严格的新车碰撞测试NCAP 2025标准推动,越来越多的汽车将安装毫米波雷达,雷达的渗透率将进一步提高。  市场调研机构Yole给出了强有力的数据:汽车雷达市场呈现出强劲的增势,2022年汽车毫米波雷达市场规模为18亿美元,预计到2025年超过30亿美元,年复合增长达到18%到20%。对此Torsten Lehmann还指出,尽管现有市场中24GHz雷达仍有一定的使用量,但正在快速被77GHz雷达所取代,未来市场将以77GHz雷达为主。  其次,每辆汽车将有更多的雷达节点,不仅包括长距离的前向雷达提供自动紧急制动和自适应巡航功能,还会在车身四周布置四个短距离的角雷达实现360度的全面感知,以及成像雷达进行精确的环境映射和定位。Torsten Lehmann乐观说,2020年平均每辆汽车的毫米波雷达节点为一个,2024年或达至两个,未来会攀升到约有五个雷达节点。  最后,更高性能的4D成像雷达也将代替传统雷达占据主流。  据记者了解,L2级辅助驾驶的渗透率已超过预期,对于L2级辅助驾驶传统毫米波雷达作为标配不可或缺。但面向更高级别自动驾驶,传统毫米波雷达的短板逐渐显现,包括缺乏测高能力、角度分辨率低、点云稀疏且忽略静态物体等,不足以支撑L2+以上功能的开发。  而4D毫米波雷达在2D传感器测量速度和距离的基础上,扩展到包括检测方向、到达角和水平高度,性能得以大幅“加成”。  Torsten Lehmann分析道:“随着4D毫米波雷达的发展,不仅可实现高达300到350米的探测距离,且可非常精准地4D映射环境,达到接近于激光雷达的高分辨率,同时对周边环境也可形成清晰的点云阵图,提供全面的清晰感知。”  单芯片方案成争夺热点  4D毫米波雷达的“引爆”,也让其迅速走到了聚光灯下。值得关注的是,在多方因子的交织作用下,4D毫米波雷达方案的比拼也迎来了单芯片时代。Torsten Lehmann认为,之前毫米波雷达在汽车中应用处于早期阶段,市场需求一直处于变化之中,涉及探测距离、发射和接收器数量、噪声、功耗等考量,因而明智的选择是将毫米波雷达最核心的两大元器件MMIC芯片和雷达专用处理器分立的方案。但随着4D毫米波雷达市场需求增势“显性化”,加之半导体技术的进阶以及成本的优化,单芯片方案将成为竞争新焦点。  显然,77GHz毫米波雷达的单芯片集成极具挑战。因要实现高分辨率、高灵敏度和高性能,将MMIC芯片、雷达专用处理器、天线等集成为单芯片涉及数模混合、干扰控制、天线设计、算法融合等等,需要进行全方位的考量,解决多层面的挑战,这一方面考验毫米波雷达厂商的综合技术能力,另一方面选择合适的节点至关重要。Torsten Lehmann提到,从当下来看,28nm节点在性能、工艺和集成度方面能达到一个优化的平衡。  在成本方面,曾有业内人士认为4D毫米波雷达还没有大规模量产成本是一大限制因素。对此Torsten Lehmann则认为,成本和性能之间的取舍需要平衡,不同的细分市场有差异化的关注点,低端的市场可能是成本驱动型的,但对高端市场来说则是性能驱动。  4D毫米波雷达的单芯片集成,无疑为其规模化应用也打开了“方便之门”。Torsten Lehmann强调,通过设计和封装技术的创新,实现单芯片方案不仅在性能上得到了增强,还可实现更小体积、更低功耗、更低成本,也将反过来促进其进一步的落地。  Torsten Lehmann进一步判断,随着雷达数量和节点走高,2025年之后单芯片雷达将走向主流。  构筑全扩展性雷达“护城河”  着眼于4D毫米波雷达的单芯片趋势,恩智浦凭借多年累积的优势全面出新,在去年首款专用16nm成像雷达处理器S32R45投入量产之后,又在今年推出了首款28nm单芯片高性能成像雷达方案。  “这一单芯片性能优异,可实现小于1度的角分辨率、0.5度的俯仰分辨率、300米的距离和20FPS,已接近于激光雷达的性能数据。”Torsten Lehmann介绍说,“而且算力提升了2-4倍,尺寸缩小了30%,能效节约高达50%。”  尽管目前4D毫米波雷达芯片赛道颇为拥挤,但从竞争格局来看,恩智浦仍占据“C位”。这一是因为恩智浦有完整且拓展性强的雷达产品线,包括长距离雷达、角雷达和成像雷达,可为客户提供全面的软硬件一体化方案;二是恩智浦在中国拥有强大的本土支持团队和第三方合作伙伴,可为客户提供全面的雷达设计支持。  深入来看,恩智浦的雷达产品线不仅覆盖低端到高端,而且所有产品均可提供无缝的性能可扩展性以及跨雷达平台的软件和硬件设计复用,最近恩智浦还新推出了先进雷达处理算法Premium Radar SDK,进一步增强了软件开发的便利性,全面助力客户高性能雷达方案的协同和加速开发。  一项有力的佐证是最近蔚来宣布采用恩智浦的汽车雷达技术,包括其突破性的4D毫米波成像雷达解决方案。据介绍,恩智浦最新的4D毫米波雷达解决方案可帮助车辆显著提高前置雷达性能,使其能在高速公路、复杂的城市场景、以及远达300米的距离内识别和分类其他车辆、弱势道路使用者或物体,为汽车客户带来更高的道路安全性和舒适性。  凭借多年深厚的积淀以及稳扎稳打的战略部署,恩智浦在4D毫米波雷达市场现在和将来都将迎来新的“馈赠”,但恩智浦依然汲汲于未来步步为营。伴随着4D毫米波雷达将向更强的处理能力、更高的MMIC工艺、更多的收发通道等方向演进,恩智浦也将借势明道,持续精进。
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发布时间:2023-06-28 09:21 阅读量:2510 继续阅读>>

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