汽車雷達電子可控前端測試
自動駕駛 (AD) 和進階駕駛輔助系統 (ADAS) 是汽車產業創新的主要驅動力，雷達感測器是 AD 和 ADAS 的關鍵技術之一，需要針對不同場景進行測試，例如：行人（從車前穿過的物體）、城市駕駛（迎面駛向靜止或速度較慢的車輛）以及城際行駛（類似於城市行駛，測試車輛的中心線與目標中心不在同一條直線上）；要達到 ADAS 4 級和 5 級，需要具有更複雜目標模擬功能的硬體迴路 (HIL) 和車輛迴路 (VIL) 測試場景，對桌上型雷達模擬和功能測試的需求也在增加，以加快驗證過程。
ADAS 等級和自動化程度：車輛配置說明
現今，原始設備製造商 (OEM) 和系統整合商使用具有軟體迴路系統的模擬環境來測試感測器和控制模組，軟體模擬具備很高的價值，但它們無法複製現實世界中可能存在缺陷的感測器響應，全自動駕駛汽車必須應對這些異常情況，在原型車或符合道路法規的車輛上對整個整合系統進行道路測試至關重要，因為它可以幫助原始設備製造商在產品上市前驗證最終產品，道路測試對開發過程至關重要，但僅有道路測試是不夠的，且路測的成本高、耗時長且難以複製。
因此，需要在整個感測器開發價值鏈中進行進一步的測試，並且必須整合簡單的情境案例，例如：測試單個雷達感測器組件以及測試包含多個感測器的複雜場景，目標是在各種實驗室條件下測試自動駕駛功能，例如：自適應巡航控製或緊急煞車系統。
ADAS 感測器開發流程
雷達感測器概述
在感測器價值鏈中，真實且可重複的雷達感測器測試具有挑戰性；雷達感測器是一個黑盒子，測試系統必須在不了解其內部過程的情況下，模擬雷達感測器及其響應，且必須能夠防止來自環境或測試裝置（例如喇叭天線）的干擾反射，減少測試設備以及外部干擾 (1) 對雷達訊號的影響，盡可能地使系統不受所有這些干擾的影響，並確保可靠運作；因此測試流程中需要一套靈活且可擴展的系統來覆蓋整個感測器和ADAS測試鏈，擁有一個可在整個價值鏈中使用和部署的系統將大有助益。
(1) 降低感測器底層雜訊以及抑制近距離目標和潛在的多路徑反射。R&S 測試解決方案
典型的測試配置會將目標模擬器使用喇叭天線作為前端，每個點都瞄準雷達感測器，並透過機械移動天線來模擬水平和垂直位置，機械自動化會減慢整體測試時間，每次天線移動都會改變回波的到達角 (AoA)，如果天線沒有重新計算或重新校準，則會導致渲染目標時出現錯誤並降低精確度。
為了克服當前系統的局限性並應對 HIL 和 VIL 日益增長的重要性，R&S 開發了 R&S®QAT100 先進天線陣列——全球首款電子可調天線陣列，R&S®QAT100 透過啟動小型貼片天線來模擬方位角和仰角，天線之間的切換時間約為 2 毫秒，可模擬快速移動的方位角目標（例如，交叉路口的交叉車流或超車場景）。
R&S®QAT100 相較於機械方法的優勢
在仰角與方位角上進行 OTA 雷達刺激，無需實際移動天線
- 可切換的發射天線使 R&S®QAT100 具備高解析度、高速度、高重複性與更佳的射頻（RF）性能。
- 電子式天線切換不會造成 RF 電纜或其他可動部件的磨損。
- 無需機械式切換。
乾淨的射頻環境：無前端反射
印刷電路板（PCB）天線的雷達截面積（RCS）遠低於其他系統使用的標準增益號角天線，R&S®QAT-B50 屏蔽系統可確保受屏蔽的 RF 環境。
- 可靠運行
- 減少其他測試與量測設備的影響及外部干擾因素（降低感測器雜訊底限、抑制近距離目標與潛在多徑反射）
- 雷達無需進入測試床模式。
可擴充的解決方案
可組合多個前端以模擬高達 360° 的雷達環境：
- 高度靈活並具擴充性
- 可由一個或多個前端模擬多個感測器的雷達視場（FOV）
- 可單獨使用，或與 R&S®AREG800A 汽車雷達回波產生器整合為單一設備使用。
抗振動設計：非常適合用於車輛實驗室（VIL）測試台安裝
- 減少 RF 連接數量
- 可靠且具抗振動設計
- 適用於測試台環境
測試範例
從簡單的測試場景開始，例如：單個雷達感測器的組件測試，為了測試雷達感測器是否正確偵測到回波，需要區分給定距離或給定角度的兩個目標，以及雷達感測器的角度解析度；次要測試場警包括：多車交通場景、緊急煞車系統或自適應巡航控制，目標是模擬移動目標的方位角、距離、徑向速度和大小，根據場景，可以模擬一個或多個感測器。
R&S®QAT100 的模組化設定可用於雷達目標模擬的各種不同應用
R&S®QAT100 具有多功能性和能力，可支援雷達感測器鏈的整個過程，從早期使用 R&S®QAT100 作為獨立設備進行雷達感測器性能評估開始，採用經典的桌上型設置；直到在雷達感測器模組層級使用 HIL 和 VIL 應用（以目標模擬器為後端），根據 OEM 規格調整感測器。
SIMO 前端
R&S®QAT-B11 標準前端配備 96 個發射天線和 5 個接收天線，分為 4 個獨立區段，此配置滿足了 SIMO 感測器要求，R&S®QAT100 可依需求以線路模式或分段模式運作，分段模式將每條線路分為四個段，每個段配備獨立的射頻連接器，可模擬來自不同方向的最多四個目標；R&S®QAT-B11 可配備額外的 TX/RX 線路 (R&S®QAT-B2)，以增加另外 96 根發射天線和 5 根接收天線，從而模擬來自不同方向的最多 8 個目標或整個陣列中的兩個物體。
MIMO前端
接收天線和發射天線之間的較大偏移意味著 R&S®QAT-B11 無法完全滿足 MIMO 要求，因為它可以以不同的角度跳變。 R&S®QAT-B21 單線 MIMO 前端具有一條接收天線和一條發射天線。每個發射天線都與一個接收天線配對，以滿足 MIMO 要求。現在提供 96 個接收天線和 96 個發射天線，可最大限度地減少相位誤差，並輕鬆驗證 MIMO 雷達，從而提高三維空間回波解析度。
測量設定
定義從感測器到 R&S®QAT100 的物理距離，各個天線間距為 3.7 公釐（0.146 吋），單元總寬度為 351 公釐（13.818 吋），此設定可根據感測器進行客製化，R&S®QAT100 專為典型的 ADAS 雷達發射功率而設計。
R&S®QAT100 的視場 (FOV) 和可實現的角度解析度基於設置，計算方法如下：
FOV 和角度解析度的值由不同的距離決定，根據距離和頻率範圍，適用以下值：
盡量減少外部干擾
為了最大限度地減少外部干擾的影響，附加屏蔽系統可提供幾乎無干擾的射頻環境，完美契合 R&S®QAT100 的需要，此屏蔽系統可用於實驗室的台式測試台或車輛測試台，屏蔽系統為被測雷達提供無多路徑且無反射的環境，與 R&S®QAT100 結合使用時，表面覆蓋吸波材料的小型貼片天線可提供乾淨的射頻前端，並抑制近距離目標以及潛在的多路徑反射。
屏蔽和安裝套件
此屏蔽系統與 R&S®QAT100 連接，用於屏蔽雷達免受外部訊號干擾，根據所連接的 R&S®QAT100 先進天線陣列的數量，可提供不同尺寸的屏蔽系統（例如 R&S®QAT-Z50 屏蔽系統、R&S®QAT-Z53 屏蔽三重奏）。
儀器設置和與雷達回波產生器的連接
雷達回波產生器的連接數量和類型取決於測試設定的複雜程度，設定複雜程度取決於類比雷達目標的數量、R&S®QAT100 先進天線陣列的數量、或接收天線的數量（接收天線始終接收訊號，但連接到後端時才能轉發訊號）。
根據單獨控制的天線段的數量，雷達回波產生器必須具有一定數量的輸入：
- 將 R&S®QAT 連接到 LAN將 TX 連接器連接到雷達回波產生器的「TX IF Out」
TX 連接器有兩種使用方式：
- 為了同步參考頻率，將頻率參考（輸入或輸出）連接到雷達回波產生器。
當配備 R&S®QAT-B2 第二組 96 根發射天線時，R&S®QAT100 擁有兩條天線線路，每條線路包含四個獨立段，使單一儀器連接八條可單獨控制的中頻路徑，這與功能齊全的 R&S®AREG800A 汽車電子雷達回波產生器模擬的八個完全獨立的人造物體完美結合，每條中頻路徑均可在 R&S®QAT100 段內自由控制。
為了模擬較短距離的目標，R&S®QAT100 可以配備模擬步進延遲線 (ASDL)，以縮短最小延遲線，此延遲線可以模擬 1.8 公尺至 12.9 公尺極短距離內的雷達物體，這對雷達回波產生器來說非常具有挑戰性；此外它還支援 R&S®QAT100 獨立使用，為了測試雷達感測器的角度分辨率，雷達感測器會區分給定距離或給定角度的兩個目標。
與目標模擬器結合使用時，R&S®AREG800A 可模擬移動目標。
自動駕駛輔助系統迫切需要來自各種雷達感測器的可靠高品質數據，這些感測器用於探測環境中的物體，汽車公司和供應商深知在自動駕駛場景中測試這些感測器的複雜性；R&S®QAT100 是首款全電子可調天線陣列，可模擬 76 GHz 至 81 GHz 範圍內的汽車雷達感測器，模組化 R&S®QAT100 概念使汽車原始設備製造商 (OEM) 及其合作夥伴能夠專注於 ADAS 系統的開發和測試。
開放式架構的原始設備製造商 (OEM) 可讓供應商和服務供應商輕鬆地將 R&S®QAT100 平台整合到商用 3D 建模、硬體在環系統以及現有的測試和模擬環境中，從簡單的功能組件驗證到高度複雜的多目標場景測試，可以在整個價值鏈中更快地測試汽車雷達感測器。
總結優勢
無機械運動，不受振動影響，可實現精確且可重複的測量
R&S®QAT100 中的可切換發射天線可確保高解析度、高速度和高重複性，電子天線切換不會對射頻電纜或其他運動部件造成磨損，4 GHz 瞬時頻寬支援頻率範圍為 76 GHz 至 81 GHz 的先進汽車電子雷達感測器。
支援進階場景和可擴展解決方案
天線間距僅 3.7 毫米，確保高角度分辨率，從而真實模擬複雜的雷達場景。多個 R&S®QAT100 單元可組合使用，以擴大視野。用於複雜 ADAS 場景的目標模擬器可確保多儀器高階天線陣列中所有 R&S®QAT100 陣列同步。
屏蔽環境以及更低的反射和多路徑效應
R&S®QAT-Z50 屏蔽系統和 R&S®QAT-Z53 屏蔽三重奏可確保為 R&S®QAT100 提供幾乎無干擾的射頻環境，小型貼片天線與覆蓋吸波材料的表面相結合，可提供乾淨的射頻前端，並具有極低的 RCS，從而降低感測器本底噪聲並抑制近距離目標和潛在的多徑反射。
在獨立模式下快速執行功能測試
R&S®QAT-B5 模擬步進延遲線 (ASDL) 可讓 R&S®QAT100 在獨立模式下運作，在此模式下，R&S®QAT100 可以在延遲範圍內模擬近距離回波，從而快速執行節省空間的功能測試。
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