突破高密度射頻擁擠：車用雷達 (ADAS) 抗干擾免疫力與 ISAC 整合 OTA 驗證技術解析

 

隨著全球汽車產業朝向「零事故、零死亡（Vision Zero）」的終極願景邁進，先進駕駛輔助系統（ADAS）與高度自動駕駛（AD）的普及率正呈指數型成長，在眾多環境感知技術中，毫米波雷達因其具備全天候、無懼雨雪濃霧與強光干擾的物理優勢，成為感測器融合（Sensor Fusion）架構中不可或缺的絕對主力。然而，當道路上幾乎每一輛新車都配備了三到五顆甚至更多的七十七至八十一千兆赫茲（GHz）頻段雷達時，我們正迎來一場隱形但致命的危機：高密度空間中的雷達間相互干擾（Radar-to-Radar Interference）。

為確保自動駕駛系統的決策安全性，國際標準與車輛安全評鑑機構的規範已進入了極度嚴苛的新紀元，歐盟新車安全評鑑協會（Euro NCAP）協定以及國際標準組織發布的 ISO 26262（道路車輛功能安全）、ISO 21448（網路與射頻安全工程）規範，已明確將「感測器在複雜擁擠射頻環境下的穩健性（Robustness）」列為強制驗證項目，測試規範要求雷達系統必須在面臨多重、動態且具備欺騙性的干擾源時，依然能維持極高的目標探測率與極低的錯誤警報率。

當研發工程師試圖將這些嚴格的規範落地到實驗室的測試驗證流程時，實務上將面臨三大難以跨越的技術難題。

雷達間相互干擾引發的雜訊底層升高與虛影目標災難

現代車用雷達絕大多數採用頻率調變連續波（FMCW）技術。這種技術透過發射頻率隨時間線性增加或減少的連續訊號（俗稱 Chirp），並接收目標反射回來的訊號。雷達內部的混頻器會將發射訊號與接收訊號進行混頻，產生一個中頻（IF）訊號。這個中頻訊號的頻率大小，直接對應了目標的距離；而透過連續多個 Chirp 之間的相位變化，則能精確計算出目標的相對速度。

然而，當對向來車或鄰近車道車輛的雷達同樣發射 FMCW 訊號，且其訊號直接射入我方雷達的接收天線時，災難便會發生。如果干擾訊號的頻率掃描斜率（Chirp Rate）與我方雷達不同，這種非相關干擾會在混頻後產生極寬頻帶的雜訊，導致我方雷達系統整體的「雜訊底層（Noise Floor）」急遽升高。雜訊底層一旦拉高，原本微弱的真實目標反射訊號（例如遠處的行人或低反射率的機車）就會被完全淹沒，造成致命的「目標漏偵（Missed Detection）」。

更危險的情況是「相關干擾」，如果干擾源的調變參數與我方雷達極度相似，混頻後會產生一個強烈且穩定的中頻訊號，雷達的數位訊號處理單元（DSP）會將其誤判為一個真實存在、具備特定距離與速度的物體。這就是所謂的「虛影目標（Ghost Targets）」。當 ADAS 系統接收到虛影目標數據時，可能會觸發非預期的主動緊急煞車（AEB），在高速公路上引發嚴重的後車追撞事故。要在實驗室內精準且可重複地模擬這種多車交會、電磁波互相掃射的複雜物理現象，傳統的測試設備根本無能為力。

次世代波形（PMCW）與整合感測與通訊（ISAC）的模擬驗證極限

為了解決傳統 FMCW 雷達容易受到干擾的物理缺陷，射頻工程界正積極轉向次世代的雷達波形設計，其中最受矚目的是相位調變連續波（PMCW）技術，PMCW 放棄了頻率的線性掃描，改為在恆定頻率下，利用偽隨機二進制序列（PRBS）對發射訊號的相位進行高速翻轉調變，這種技術讓每一顆雷達都能擁有猶如指紋般獨一無二的數位編碼，只有接收到與自身發射編碼完全吻合的回波時，系統才會進行解碼與處理，從根本上實現了極佳的抗干擾免疫力。

與此同時，隨著 6G 通訊技術的發展，「整合感測與通訊（ISAC, Integrated Sensing and Communications）」正成為車用電子的下一個顯學。ISAC 系統企圖在同一個硬體前端與同一個頻段內，利用正交分頻多工（OFDM）等複雜波形，同時完成環境的雷達探測與車對車（V2V）的高速資料傳輸。

對於測試工程師而言，這意味著驗證設備必須具備產生極端複雜波形的能力，要評估一顆雷達的干擾緩解（Interference Mitigation）演算法，測試系統不能只是單純發射白雜訊，它必須能夠在雷達的視角範圍內，即時且動態地注入包含 CW（連續波）、多重 FMCW、PMCW 甚至 OFDM 結構的精準干擾序列，並且這些干擾訊號必須與虛擬的動態目標回波完美疊加、同步。傳統利用微波延遲線或簡單反射器的測試方法，在面對這種具備高度時域與頻域動態變化的數位波形時，完全失去了驗證的效力。

遠場條件限制下的 OTA 測試與極端環境艙空間矛盾

高頻毫米波雷達的測試，必須在空中下載技術（OTA, Over-The-Air）的環境下進行，以真實評估天線陣列的波束成形與輻射場型，根據電磁學的基礎理論，要確保到達待測天線的電磁波是平面的（相位誤差極小），雷達與目標之間必須保持足夠的「遠場（Far-Field）距離」，遠場距離的計算與天線孔徑的平方成正比，與波長成反比，在七十九千兆赫茲的高頻段，波長僅約三點八毫米；如果車用雷達的天線孔徑為十公分，其遠場距離便高達數公尺。

在常規室溫下建置一個長達數公尺的微波暗室或許不難，但車規電子零件必須通過極其嚴苛的環境可靠度驗證。工程師必須在零下四十度至零上八十五度（-40°C to +85°C）的極端溫度循環中，同步測試雷達的射頻效能。要將一個數公尺長、貼滿微波吸波材料的巨大暗室進行如此劇烈的溫度控制，不僅在熱力學上極度耗能，其建置成本與佔地面積也是任何企業研發中心難以承受的負擔。

這形成了一個嚴重的工程矛盾：既需要遠場條件來確保射頻量測精度，又需要極小的空間來實現極端氣候控制。若妥協於空間而採用近場測試，雷達天線將接收到球面波而非平面波，導致量測出的輻射場型嚴重失真，進而讓抗干擾演算法中的「空間濾波（Spatial Filtering）」效能評估產生致命誤差。

面對日益擁擠的車用雷達射頻環境以及嚴苛的 ISAC 發展挑戰，奧創系統科技（Ultrontek）提供下列解決方案，助您大幅提升 ADAS 感測器的驗證效率與穩健性設計。

核心回波與干擾疊加中樞：汽車雷達回波產生器

為解決動態目標模擬與雜訊底層分析的難題，我們推薦採用具備高度彈性的 R&S AREG800A 汽車雷達回波產生器，此系統徹底顛覆了傳統光學延遲線的物理限制，採用全數位化的中頻處理架構。

R&S AREG800A 如何革新汽車雷達測試，支援 4GHz 頻寬、專利短距模擬與 QAT100 電子角度產生，從研發 HiL、整車 ViL 到產線 EoL，提供最全面的動態目標模擬解決方案，加速自動駕駛實現。

• AREG800A 能夠同時產生多個完全獨立的虛擬動態物件，每個物件的距離（透過時間延遲模擬）、徑向速度（透過都卜勒頻移模擬）、大小（雷達截面積設定）與角方向皆可獨立且即時地動態調整，其高達 5 GHz 的瞬時頻寬，完美覆蓋了所有先進雷達的解析度需求。
• 針對干擾免疫力測試，該設備提供了極為關鍵的中頻（IF）輸入介面，這使得工程師可以將外部產生的干擾訊號無縫注入至雷達的接收視角中，AREG800A 會將這些干擾訊號與虛擬目標的反射回波進行精準疊加，隨後透過其毫米波前端升頻至射頻網域，發送給待測雷達，完美重現高密度的車間交會電磁場景。

複雜波形與 ISAC 干擾模擬大腦：向量訊號產生系統

為應對次世代 PMCW 波形與 ISAC 系統的干擾緩解驗證，奧創系統推薦 R&S SMW200A 向量訊號產生器，並搭配專屬的 Pulse Sequencer 軟體。

R&S SMW200A 向量訊號產生器

• 該組合擔任了產生極端惡劣干擾環境的「電磁大腦」，透過 Pulse Sequencer 高度視覺化且友善的操作介面，工程師無需編寫複雜的底層硬體程式碼，即可設計出精確的連續波（CW）、多頻率調變（FMCW）序列，甚至是具備高度偽隨機特性的 PMCW 與正交分頻多工（OFDM）通訊波形。
• 產生器輸出的複雜干擾波形會直接饋入 AREG800A 的中頻介面，兩部儀器之間具備完美的觸發與時序同步機制，確保干擾訊號能以微秒級的精準度，疊加在特定的雷達觀測距離或都卜勒頻段上，這套組合能協助客戶有效驗證其雷達的數位訊號處理器（DSP）是否能成功將虛影目標剔除，並在雜訊底層飆高的瞬間，依然維持演算法的穩定性。

突破空間與極端溫度的物理極限：緊縮場測試暗室

為了解決遠場測試距離與極端溫度控制之間的物理矛盾，我們推薦部署 R&S ATS1500C 緊縮場（CATR）測試暗室。

R&S ATS1500C 是專為 77/79 GHz 車載雷達設計的 CATR 天線測試系統，具備 30cm 靜區與 3D 定位器，支援 4D 成像雷達研發、EIRP 量測及抗干擾測試，小巧機身提供實驗室級的精準遠場模擬環境。

• CATR（Compact Antenna Test Range）技術是微波工程的精華，該暗室內部搭載了一面經過超高精度加工的拋物面反射器。這面反射器能夠將雷達前端發射出的球面波，在極短的距離內「拉平」轉換為完美的平面波。這使得系統能夠在僅 1.3 平方公尺的極小佔地面積內，創造出一個直徑達 30 公分的「靜區（Quiet Zone）」，為 60 GHz 及 76-81 GHz 的雷達感測器提供符合規範的絕對遠場測試條件。
• ATS1500C 最大的優勢在於其精密的溫度控制隔絕設計，它允許待測雷達在暗室內部直接接受從 -40°C 至 +85°C 的極端溫度循環挑戰，結合高速的三維傾斜定位器（3D Tilt-Tilt Positioner），工程師可以在不移動待測物、不改變射頻路徑的前提下，全自動化地完成雷達在熱脹冷縮極端狀態下的全域輻射場型與抗干擾能力評估。

立即聯繫奧創系統，讓我們協助您找到最適合您實驗室的完美解答。實際系統配置將因應您的 ADAS 測試應用、各國法規規範、實驗室場地空間限制及待測物射頻特性而有所不同。如需深入規劃與系統、軟硬體選配搭配建議，請聯繫「奧創團隊」。我們擁有豐富的汽車電子與射頻系統整合經驗，隨時準備為您提供最專業的配置建議與技術支援，為您的自駕安全防護網奠定最堅實的驗證基礎。