車用雷達技術方興未艾。無論是於現階段的盲點偵測，還是發展中的自動駕駛，高性能
、高可靠性、小巧兼低價，都是相輔相成的關鍵要素，更是促進其核心技術不斷發展與完善不可或缺的誘因與動機。

 

 

與其他的雷達技術相類似
，車用雷達同樣通過接收目標物體的反射信號
，並進一步分析接收信號與原始發射信號之間在時間
、頻率以及相位上的多重相關性，從而判斷目標物體與雷達之間的相對速度與空間位置。

 

車用雷達的核心技術之一是雷達波形設計。線性頻率調變連續波(LFMCW，常簡稱為FMCW)是一種常用的雷達波形。發射信號(亦即波形)的de穩wen定ding度du與yu線xian性xing度du直zhi接jie影ying響xiang雷lei達da對dui目mu標biao物wu體ti的de辨bian識shi能neng力li。由you於yu車che用yong雷lei達da大da多duo工gong作zuo在zai毫hao米mi波bo頻pin段duan，所suo選xuan用yong的de各ge種zhong材cai料liao及ji組zu件jian固gu有you的de非fei線xian性xing特te性xing都dou會hui納na入ru最zui終zhong的de發fa射she信xin號hao與yu接jie收shou信xin號hao中zhong
，從cong而er幹gan擾rao信xin號hao分fen析xi算suan法fa。

 

車che用yong雷lei達da利li用yong發fa射she信xin號hao與yu接jie收shou信xin號hao之zhi間jian相xiang互hu關guan聯lian的de頻pin率lv差cha與yu相xiang位wei差cha
，針zhen對dui多duo個ge目mu標biao物wu體ti的de速su度du與yu位wei置zhi進jin行xing判pan斷duan。當dang整zheng個ge雷lei達da係xi統tong，特te別bie是shi發fa射she機ji部bu分fen的de線xian性xing度du出chu現xian非fei理li想xiang特te性xing時shi
，頻pin率lv差cha與yu相xiang位wei差cha的de計ji算suan結jie果guo將jiang會hui產chan生sheng模mo糊hu性xing
，造zao成cheng雷lei達da係xi統tong無wu法fa正zheng確que判pan斷duan目mu標biao物wu體ti

，以yi致zhi於yu發fa生sheng重zhong大da差cha錯cuo。對dui於yu未wei來lai的de自zi動dong駕jia駛shi控kong製zhi技ji術shu來lai說shuo
，這zhe是shi絕jue對dui要yao避bi免mian的de。

 

為(wei)了(le)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)地(di)減(jian)少(shao)錯(cuo)誤(wu)率(lv)，必(bi)須(xu)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)提(ti)高(gao)發(fa)射(she)訊(xun)號(hao)的(de)線(xian)性(xing)度(du)，並(bing)藉(ji)由(you)量(liang)測(ce)確(que)保(bao)產(chan)品(pin)之(zhi)線(xian)性(xing)度(du)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。基(ji)於(yu)訊(xun)號(hao)質(zhi)量(liang)的(de)嚴(yan)苛(ke)要(yao)求(qiu)，線(xian)性(xing)度(du)的(de)量(liang)測(ce)大(da)多(duo)采(cai)用(yong)高(gao)階(jie)的(de)儀(yi)器(qi)設(she)備(bei)
，以(yi)降(jiang)低(di)量(liang)測(ce)誤(wu)差(cha)。目(mu)前(qian)的(de)高(gao)階(jie)儀(yi)器(qi)都(dou)可(ke)以(yi)分(fen)析(xi)帶(dai)寬(kuan)超(chao)過(guo)1-GHz的訊號，以確保完整量測雷達訊號。

 

圖1：車用雷達正迅速擴展，為車輛提供更多駕駛輔助與更高安全性。

 

 

在車用雷達應用中，無論是發射天線還是接收天線，通常都使用相控陣列。按照整體設計需要，可以采用線性陣列或是平麵陣列。

 

眾所周知
，陣列天線的主要參數(例如，主瓣方向及寬度
、旁瓣抑製、零點位置等等)均jun可ke通tong過guo簡jian單dan的de數shu學xue公gong式shi進jin行xing計ji算suan。然ran而er，這zhe種zhong計ji算suan結jie果guo的de適shi用yong性xing是shi有you條tiao件jian的de，亦yi即ji當dang陣zhen列lie中zhong任ren兩liang單dan元yuan之zhi間jian的de相xiang互hu耦ou合he作zuo用yong與yu影ying響xiang極ji其qi微wei小xiao至zhi可ke以yi忽hu略lve不bu計ji的de時shi候hou。

 

youyizhongfangfakeshideshangshudetiaojiandeyimanzu，jiushizengjiazhenliedanyuanzhijiandexiangduijuli。buguo

，zhezhongfangfasuodailaideyingxiangshizhongduanchanpindechicunyehuisuizhijiada。 如ru果guo無wu法fa通tong過guo計ji算suan達da到dao有you效xiao
，並bing準zhun確que地di設she計ji陣zhen列lie單dan元yuan的de目mu的de，測ce試shi就jiu成cheng為wei優you化hua過guo程cheng中zhong的de重zhong要yao手shou段duan
，再zai以yi相xiang應ying的de計ji算suan機ji軟ruan件jian作zuo為wei輔fu佐zuo，以yi利li於yu大da數shu據ju(big data)運算。陣列天線的優化通常分為下麵幾個步驟：

 

 

除此之外，雷達係統的整體設計方案也必須包含安全便利性的要求。而安全便利性又會直接或間接地影響到天線的設計
，可謂“牽一發而動全身”。

 

在設計陣列基本單元時
，尤其是在評估陣列單元之間的相互耦合過程中
，因為相控天線通常都具有較大的陣列單元數量，使得完整、準確且快捷的測試成為最關鍵的因素。而要實現完整又準確的要求，多端口向量網絡分析儀是必不可少的。 更geng進jin一yi步bu地di考kao慮lv安an全quan便bian利li性xing的de要yao求qiu，車che用yong雷lei達da同tong一yi批pi產chan品pin的de輻fu射she場chang型xing穩wen定ding性xing至zhi關guan重zhong要yao。而er要yao達da到dao這zhe一yi目mu標biao，輻fu射she場chang型xing測ce試shi設she備bei首shou先xian必bi須xu具ju備bei良liang好hao的de測ce試shi結jie果guo的de可ke重zhong複fu性xing。這zhe也ye是shi車che用yong雷lei達da測ce試shi技ji術shu的de難nan點dian之zhi一yi。

 

在一般情況下
，天線輻射場型的測試必須在遠場(far field)進jin行xing。這zhe裏li的de遠yuan場chang是shi一yi個ge相xiang對dui的de概gai念nian，按an照zhao目mu前qian行xing業ye常chang用yong的de天tian線xian測ce試shi理li論lun的de定ding義yi，遠yuan場chang與yu被bei測ce量liang的de天tian線xian的de尺chi寸cun，以yi及ji該gai天tian線xian的de工gong作zuo頻pin率lv範fan圍wei相xiang關guan。具ju體ti來lai說shuo，某mou一yi天tian線xian的de遠yuan場chang與yu該gai天tian線xian的de最zui大da尺chi寸cun的de平ping方fang成cheng正zheng比bi，而er與yu該gai天tian線xian的de工gong作zuo波bo長chang成cheng反fan比bi。

 

例如，某個車用雷達產品的最大尺寸是7.5cm
，如果它的工作頻率處在24GHz，這時的遠場大約在0.9m以外。但是如果它工作在77GHz，其遠場將擴大到3m左右。在一般的測試條件下，這樣大的距離範圍幾乎無法實現。

 

圖2：77GHz車用雷達頻譜的噪聲級。

 

為了克服上述遠場定義的局限性，可以選擇在近場(near field)進jin行xing數shu據ju采cai集ji
，然ran後hou通tong過guo近jin場chang與yu遠yuan場chang的de對dui應ying關guan係xi，將jiang采cai集ji到dao的de數shu據ju轉zhuan換huan成cheng遠yuan場chang的de結jie果guo。雖sui然ran這zhe種zhong近jin場chang測ce試shi方fang法fa不bu再zai有you距ju離li範fan圍wei的de限xian製zhi，但dan是shi，為wei了le確que保bao測ce試shi結jie果guo的de精jing準zhun度du，不bu僅jin測ce試shi設she備bei會hui變bian得de相xiang當dang複fu雜za
，數shu據ju采cai集ji所suo需xu的de時shi間jian也ye會hui成cheng倍bei增zeng加jia。此ci外wai，因yin為wei數shu據ju轉zhuan換huan需xu要yao額e外wai的de時shi間jian，使shi得de整zheng個ge測ce試shi過guo程cheng變bian得de十shi分fen冗rong長chang
，以yi致zhi於yu很hen難nan滿man足zu量liang產chan效xiao能neng的de要yao求qiu。

 

目前業界正在研究全新的方法，以最大程度地降低上述空間與時間的限製，從而在適當的距離範圍內
，提高量產能力。

 

 

跟gen其qi他ta射she頻pin產chan品pin一yi樣yang
，車che用yong雷lei達da也ye同tong樣yang存cun在zai幹gan擾rao與yu抗kang幹gan擾rao的de問wen題ti。從cong目mu前qian的de技ji術shu來lai看kan，同tong一yi輛liang車che上shang的de雷lei達da數shu量liang有you超chao過guo十shi顆ke的de趨qu勢shi。所suo幸xing通tong過guo天tian線xian的de設she計ji，以yi及ji在zai安an裝zhuang時shi的de適shi當dang調tiao整zheng，可ke以yi減jian少shao同tong一yi輛liang車che上shang各ge個ge雷lei達da之zhi間jian的de相xiang互hu幹gan擾rao。然ran而er，目mu前qian還hai沒mei有you與yu車che用yong雷lei達da相xiang關guan的de設she計ji技ji術shu標biao準zhun，車che用yong雷lei達da所suo運yun行xing的de頻pin率lv範fan圍wei更geng是shi無wu須xu申shen請qing許xu可ke證zheng，因yin而er對dui於yu不bu同tong車che輛liang，特te別bie是shi不bu同tong製zhi造zao商shang的de車che輛liang，各ge車che輛liang上shang雷lei達da之zhi間jian的de相xiang互hu幹gan擾rao會hui是shi非fei常chang棘ji手shou的de問wen題ti。

 

jianyucunzaiguoduoyuganraoyuanxiangguandeweizhiyinsu，zaikangganraonenglideshejishijian，congzuihuaichuzheyan
，jiangunaxiezuichukanqilaifashengjilvbugaodechangjing
，yibianzhengquepingguleidaxitongbeiganraohouzuochunanyiyuqidefanying。

 

如前所述，車用雷達主要用來準確，並快速地判斷目標物體與雷達之間的相對速度與空間位置。錯誤的判斷可分為兩大類：一類是“幻視”，即“無中生有”；另一類是“盲視”，即“視而不見”。無wu論lun誤wu判pan屬shu於yu哪na一yi類lei
，都dou與yu交jiao通tong安an全quan息xi息xi相xiang關guan，對dui於yu未wei來lai的de自zi動dong駕jia駛shi控kong製zhi技ji術shu來lai說shuo，這zhe些xie都dou是shi絕jue對dui要yao避bi免mian的de。如ru果guo相xiang對dui距ju離li足zu夠gou遠yuan
，就jiu會hui有you充chong分fen的de時shi間jian對dui誤wu判pan進jin行xing修xiu正zheng。

 

因此，處於相對近距離時的誤判將是十分危險的。應該如何評估“相對近距離”？舉例來說
，在城區內的道路上
，通常的時速限製是60km/h。以這樣的速度換算一下，15m至20m就會是“相對近距離”。因(yin)為(wei)一(yi)旦(dan)在(zai)這(zhe)個(ge)距(ju)離(li)內(nei)出(chu)現(xian)交(jiao)通(tong)異(yi)常(chang)
，雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)迅(xun)速(su)並(bing)有(you)效(xiao)地(di)啟(qi)動(dong)刹(sha)車(che)係(xi)統(tong)
，以(yi)便(bian)讓(rang)行(xing)進(jin)中(zhong)的(de)車(che)輛(liang)在(zai)一(yi)秒(miao)

，甚(shen)至(zhi)更(geng)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)停(ting)下(xia)來(lai)。但(dan)問(wen)題(ti)是(shi)，在(zai)這(zhe)個(ge)距(ju)離(li)內(nei)雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)上(shang)述(shu)的(de)“幻視”
，或者“盲視”嗎
？

 

答案是肯定的。也就是說，由於接收係統受到幹擾，在特定的條件下(甚至包括天氣的影響)，cheyongleidaxitongduiyumubiaowutifanshehuilaidexinhaodeminganduhuijijuxiajiang，yuanbenbaimiyiwaidemubiaowutidoukeyifenbian
，ercishijiulianshimizuoyoudemubiaowutidounanyibianshi。

 

為wei了le確que保bao車che用yong雷lei達da的de抗kang幹gan擾rao能neng力li，標biao準zhun化hua的de測ce試shi方fang法fa是shi必bi要yao的de。雖sui然ran目mu前qian尚shang無wu測ce試shi法fa規gui，業ye界jie還hai是shi可ke以yi參can考kao其qi他ta類lei似si的de標biao準zhun
，先xian進jin行xing前qian期qi的de可ke靠kao性xing測ce試shi
，從cong而er贏ying得de時shi間jian提ti前qian測ce試shi，以yi便bian在zai正zheng式shi的de測ce試shi方fang法fa標biao準zhun化hua之zhi後hou，基ji於yu已yi有you的de數shu據ju
，按an照zhao法fa規gui適shi當dang修xiu正zheng抗kang幹gan擾rao餘yu量liang，或huo者zhe提ti升sheng抗kang幹gan擾rao能neng力li。

 

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，youcituisuanbeiceleidazaizheyitedingchangjingzhongduiyutedingganraoyuandekangganraonengli。

 

圖3：不同類型的車用雷達傳感器共享有限的免授權頻譜，因而可能相互幹擾。

 

圖4：完整的車用雷達&射頻測試解決方案為精準測試需求奠定基礎。

 

 

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本文轉載自電子工程專輯。