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)。

 

weilezuidachengdudijianshaocuowulv
，bixujinkenengditigaofashexunhaodexianxingdu，bingjiyouliangcequebaochanpinzhixianxingdudewendingxing。jiyuxunhaozhiliangdeyankeyaoqiu，xianxingdudeliangcedaduocaiyonggaojiedeyiqishebei
，yijiangdiliangcewucha。muqiandegaojieyiqidoukeyifenxidaikuanchaoguo1-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。 gengjinyibudikaolvanquanbianlixingdeyaoqiu
，cheyongleidatongyipichanpindefushechangxingwendingxingzhiguanzhongyao。eryaodadaozheyimubiao，fushechangxingceshishebeishouxianbixujubeilianghaodeceshijieguodekezhongfuxing。zheyeshicheyongleidaceshijishudenandianzhiyi。

 

在一般情況下
，天線輻射場型的測試必須在遠場(far field)jinxing。zhelideyuanchangshiyigexiangduidegainian，anzhaomuqianxingyechangyongdetianxianceshililundedingyi
，yuanchangyubeiceliangdetianxiandechicun，yijigaitianxiandegongzuopinlvfanweixiangguan。jutilaishuo
，mouyitianxiandeyuanchangyugaitianxiandezuidachicundepingfangchengzhengbi，eryugaitianxiandegongzuobochangchengfanbi。

 

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。

 

鑒jian於yu存cun在zai過guo多duo與yu幹gan擾rao源yuan相xiang關guan的de未wei知zhi因yin素su，在zai抗kang幹gan擾rao能neng力li的de設she計ji時shi間jian，從cong最zui壞huai處chu著zhe眼yan，兼jian顧gu那na些xie最zui初chu看kan起qi來lai發fa生sheng機ji率lv不bu高gao的de場chang景jing，以yi便bian正zheng確que評ping估gu雷lei達da係xi統tong被bei幹gan擾rao後hou做zuo出chu難nan以yi預yu期qi的de反fan應ying。

 

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”。yinweiyidanzaizhegejulineichuxianjiaotongyichang，leidaxitongbixuxunsubingyouxiaodiqidongshachexitong，yibianrangxingjinzhongdecheliangzaiyimiao
，shenzhigengduandeshijianneitingxialai。danwentishi，zaizhegejulineileidaxitongkenengfashengshangshude“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。

 

weilequebaocheyongleidadekangganraonengli，biaozhunhuadeceshifangfashibiyaode。suiranmuqianshangwuceshifagui，yejiehaishikeyicankaoqitaleisidebiaozhun
，xianjinxingqianqidekekaoxingceshi，congeryingdeshijiantiqianceshi，yibianzaizhengshideceshifangfabiaozhunhuazhihou，jiyuyiyoudeshuju，anzhaofaguishidangxiuzhengkangganraoyuliang


，huozhetishengkangganraonengli。

 

目(mu)前(qian)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)通(tong)過(guo)軟(ruan)件(jian)設(she)定(ding)場(chang)景(jing)
，在(zai)電(dian)波(bo)暗(an)室(shi)裏(li)
，由(you)信(xin)號(hao)源(yuan)產(chan)生(sheng)特(te)定(ding)的(de)雷(lei)達(da)波(bo)形(xing)作(zuo)為(wei)幹(gan)擾(rao)源(yuan)，再(zai)由(you)雷(lei)達(da)目(mu)標(biao)仿(fang)真(zhen)器(qi)仿(fang)真(zhen)特(te)定(ding)的(de)目(mu)標(biao)物(wu)體(ti)
，以(yi)此(ci)評(ping)估(gu)被(bei)測(ce)雷(lei)達(da)在(zai)該(gai)特(te)定(ding)場(chang)景(jing)中(zhong)對(dui)於(yu)目(mu)標(biao)物(wu)體(ti)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)的(de)敏(min)感(gan)度(du)的(de)下(xia)降(jiang)程(cheng)度(du)，由(you)此(ci)推(tui)算(suan)被(bei)測(ce)雷(lei)達(da)在(zai)這(zhe)一(yi)特(te)定(ding)場(chang)景(jing)中(zhong)對(dui)於(yu)特(te)定(ding)幹(gan)擾(rao)源(yuan)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)。

 

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。

 

 

綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu)，由(you)於(yu)涉(she)及(ji)極(ji)其(qi)重(zhong)要(yao)的(de)交(jiao)通(tong)安(an)全(quan)因(yin)素(su)，在(zai)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)真(zhen)正(zheng)成(cheng)為(wei)人(ren)們(men)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)之(zhi)前(qian)，其(qi)中(zhong)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)的(de)雷(lei)達(da)技(ji)術(shu)還(hai)有(you)待(dai)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)發(fa)展(zhan)與(yu)完(wan)善(shan)，例(li)如(ru)，雷(lei)達(da)波(bo)形(xing)線(xian)性(xing)度(du)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)、量產的技術瓶頸、多(duo)種(zhong)場(chang)景(jing)中(zhong)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)等(deng)等(deng)。而(er)與(yu)此(ci)密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan)的(de)車(che)用(yong)雷(lei)達(da)的(de)射(she)頻(pin)測(ce)試(shi)技(ji)術(shu)，已(yi)經(jing)為(wei)精(jing)準(zhun)的(de)測(ce)試(shi)以(yi)及(ji)未(wei)來(lai)更(geng)進(jin)階(jie)的(de)測(ce)試(shi)需(xu)求(qiu)奠(dian)定(ding)了(le)必(bi)要(yao)的(de)基(ji)礎(chu)。

 

本文轉載自電子工程專輯。