天線測試如何助力汽車制造？

張靜

MVG亞太區(qū)技術總監(jiān)Mathieu Mercier稱，為了滿足關鍵任務通信的C-V2X高帶寬和低延遲要求，天線性能對于汽車制造商至關重要。

汽車天線測試對于整車研發(fā)的反饋和幫助有多大？其價值和意義是什么？作為全球天線測試領域的老大，MVG為此進行了哪些產品布局？2021年8月，《汽車觀察》專訪MVG亞太區(qū)技術總監(jiān)MathieuMercier，聽其闡述天線性能對于汽車制造商的重要性。

在汽車領域，大家對MVG可能還比較陌生，但在天線測試領域，MVG卻是全球第一。作為一家全球領先的天線測試測量系統(tǒng)、射頻安全設備、電磁兼容的制造生產廠商，MVG已服務超660家客戶，尤其是在全球TOP20高科技公司中，就有11家是MVG的客戶。MVG最初來源于1986年創(chuàng)建的法國SATIMO公司，隨著業(yè)務的擴展，于2008年正式成立，旗下包括SATIMO、ORBIT/FR、AEMI、Rainford四大工業(yè)企業(yè)。過去一年，MVG全球營收9870萬歐元。

截至目前，MVG在全球共擁有7個研發(fā)生產基地：設在中東地區(qū)的工廠專業(yè)負責生產定位系統(tǒng)，設在歐洲地區(qū)的5個工廠專業(yè)負責生產天線、探測陣列、暗室和測試測量系統(tǒng)，設在美國地區(qū)的工廠專業(yè)負責生產吸波材料。

從2004年開始，MVG正式進入中國，并在香港設有子公司MicrowaveVisionAMS;2017年10月，在深圳成立國內首家子公司偉?？萍迹ㄉ钲冢┯邢薰?現如今，MVG項目和技術團隊已遍布北京、上海、廣州、深圳、西安等地。

“基于全球化的視角，我們把安裝和維護部署在中國香港和深圳，未來針對本地化的方式會越來越多?！盡athieuMercier對《汽車觀察》表示，“MVG目前在華客戶主要集中于基站廠商，近年來，由于汽車天線測試需求大增，現已成為MVG業(yè)務主要增長點?！?/p>

在MathieuMercier看來，中國市場有著非常良好和光明的前景，而MVG對于中國市場的預期和舉措，也不會只局限在某一個領域，而是全方位的布局，包括基站、手機、汽車等所有與無線通信相關的領域都會參與其中。

汽車游戲規(guī)則的改變者

基于不同用戶對于天線測試的不同要求，MVG可提供不同的測試產品與之相對應，如多探頭測試系統(tǒng)、緊縮場的測試系統(tǒng)、緊縮場饋源探頭和測試軟件等。其中，汽車天線測試是目前市場熱點，用戶需求越來越多，也是MVG重點關注的市場之一。

隨著下一代高級駕駛輔助系統(tǒng)的出現以及車載信息娛樂設備的日益普及，越來越多的車輛開始大量使用無線技術來實現車對車（V2V）、車對基礎設施（V2I）、車對網（V2N）的連接，因此，天線性能對于汽車制造商來說至關重要。

“為了滿足關鍵任務通信的C-V2X高帶寬和低延遲要求，天線性能對于汽車制造商至關重要?！盡athieuMercier強調道，在5G技術中，基于蜂窩的車輛到萬物（C-V2X）將成為汽車行業(yè)游戲規(guī)則的改變者，能夠驅動多種革命性服務的發(fā)展。

在此背景下，MVG可以提供專門用于汽車的獨立天線測試、空中（OTA）測量解決方案和模擬軟件，覆蓋汽車產品開發(fā)、設計和安裝所有階段，包括聯網汽車測量、全規(guī)模汽車測量、防碰撞雷達測試、汽車子系統(tǒng)測試和天線輻射模式測量等。

去年年底，MVG還正式推出了多探頭測量系統(tǒng)——SG3000M，專為全尺寸汽車天線測量和OTA測試設計，可將現有吸波暗室升級為用于互聯車輛的天線測量和OTA測試設備。據了解，SG3000M的MV-Scan多探頭技術和嵌入式過采樣功能可確保準確高效的天線測量，寬頻帶覆蓋范圍從200MHz到10GHz。

純軟件仿真還有多遠？

可以預見的是，未來道路上的汽車會有越來越多的天線，MVG是否具備多車之間（V2V）信號干擾方面的測試能力？“在干擾情況下，最常見的方式是在實際道路外場進行測試，從測試系統(tǒng)發(fā)展路徑上來看，MVG接下來會開發(fā)MIMO測試環(huán)境，如MIMO測試探頭軟件及信道仿真器等，這些都可以仿真實際環(huán)境中的干擾現象。”MathieuMercier回答道。

為此，MVG在測試結果基礎上加載了軟件仿真，極大提高了測試系統(tǒng)的可擴展能力與靈活能力。那么，未來汽車天線測試能否在純軟件仿真模擬中完成呢？MathieuMercier對此表示，純軟件模擬要分步驟進行，首先要在可實現環(huán)境中進行實際測試，再基于軟件仿真去仿真更復雜的環(huán)境，這也是未來汽車天線測試的發(fā)展方向。

例如，MVG開發(fā)的測量系統(tǒng)和后處理軟件，就可用于全尺寸車輛測試和模擬真實世界的復雜通信條件。通過緊湊的便攜式測量系統(tǒng)，近場測量范圍可用于對進行模擬的平臺附近的汽車子系統(tǒng)進行準確和有效的測量，這些緊湊的解決方案配有Insight——世界上唯一能夠從測量的近場或遠場數據中計算出被測天線上真實的電磁電流分布和極端近場的軟件，然后可以集成到仿真軟件中，分析其在安裝到汽車上后的表現。

“天線測試場景布局復雜又精密，而MVG提供的測試系統(tǒng)則具有更高的靈活性，當測試需求發(fā)生變化時，我們也可以非常順利地進行升級或布局調整，同時搭載軟件的仿真，去滿足更為復雜、精密、多變的測試場景?！盡athieuMercier如是說。

汽車天線測試的難點

相比其他領域的測試，汽車天線測試一個很重要的難點在于天線布局位置的不確定，天線放在不同位置會有不同的性能;另一個難點在于通信協議的不斷增加，不同的天線測試協議會使天線測試需求發(fā)生變化。

目前，MVG的很多工作也是基于上述兩點展開的。汽車上的天線有很多種，車載天線也經歷了從簡單到復雜的演進過程：早期的汽車天線只有AM或FM天線，類似于在汽車屁股后面豎起的天線;后來又有了可以連接2G、3G、GNSS的汽車天線，大部分形態(tài)是鯊魚鰭在車頂上的天線形式。

現在，車載天線除了可以連接傳統(tǒng)的AM、FM、2G、3G、4G、5G天線外，還多了雷達測試天線，比如在汽車內部有WiFi、藍牙、NFC天線等，提得更多是V2X（汽車可以連接任何物體）。所以，時下大概至少有20根天線覆蓋在汽車的各個地方?！霸缙诘奶炀€形式比較簡單，從外觀上就可以看到，而現在的汽車天線通過集成后，從外觀上很難看到，比如放在后視鏡里的天線、雷達天線、后玻璃天線等，這給我們的測試造成了很大難度。”MathieuMercier具體解釋道，“同樣的模塊，如果形狀發(fā)生變化或者汽車外形發(fā)生變化，整個天線工作的性能就會發(fā)生一定變化，這就要求我們在做汽車天線測試時要和車體一起進行測試。”

在汽車天線測試中，最簡單的一種方式就是無源測試，缺點在于測的只是天線本身，無法進行完整測試;而要得到完整且真實的測試結果就需要進行OTA測試，OTA測試更加強調真實天線工作狀態(tài)時的測試。

此外，天線測試還分為遠場測試和近場測試，MVG目前主要從事的就是近場測試，也是目前比較可靠的一種測量方法，這種測試相比傳統(tǒng)的遠場測試更有優(yōu)勢，比較容易在場地中實現，隨著復雜天線在汽車上越來越多，簡單的遠場測試已經難以完成測試任務了。還有一種測量方法叫作緊縮場，雖然也是一種遠場測試，但卻叫非直接的遠場測試，由于這種測試要求點對點，所以并不適合于汽車測試。綜上所述，MVG的近場測試更適合測試汽車天線。而相比單探頭測試，MVG選擇的多探頭測試更節(jié)省時間，測試速度更快一些，測試精度也可以得到足夠保證。

另外，在測試時還需要考慮一個關鍵因素——地面情況，對于汽車廠商來講，他們需要了解汽車天線在不同情況下的使用性能。所以，MathieuMercier認為最好的辦法就是把汽車進行自由空間的測試，然后輸入不同地面材料的模型，就可以得出同一根天線在不同地面上所得到的結果。

汽車測試系統(tǒng)的關鍵組成部分基本是類似的，主要包含測試環(huán)、測試轉臺以及地上的吸波海綿等，只是基于不同的測試頻率和車輛大小會有不同的設計。而MVG則專門針對汽車測試提供了一種特殊的測試轉臺，可以大大縮短測試時間、簡化測試步驟，在雷諾、標致和通用車型上都取得了良好的測試效果。

Mathieu Mercier認為，在天線測試領域，新的業(yè)務增長點主要有兩個：一是OTA有源測試;二是復雜環(huán)境的多進多出天線測試。目前，天線測試的主流基本上還是無源測試，但未來還會做更多整車OTA測試以及多進多出的復雜環(huán)境的MIMO測試，這些都是未來天線測試領域新的增長點，MVG也對此進行了提前布局。

為國際測試標準獻策

談及天線測試技術就不得不談測試標準，目前，國際測試標準主要有以下三種：CTIA更多用于終端測量，并不適用于整車天線測試;3GPP更多討論的是一些無線協議技術，如LTE、C-V2X等，也不適用于整車天線測試;5GAA則側重把車體作為整體進行測試，也是MVG合作最多、最為關注的一個測試標準。2021年4月，5GAA發(fā)布了第一版測量報告和測量技術，涵蓋無源測試、有源OTA測試等，這其中就有來自MVG的提案。通過MVG對汽車的測試表明，更快的測量速度能夠加速汽車廠商的研發(fā)時間，提高研發(fā)效率。

“MVG的發(fā)展策略就是創(chuàng)新，我們的產品布局都是基于產品創(chuàng)新的邏輯去展開的?！睋﨧athieuMercier介紹，在產品開發(fā)階段，對車輛雷達傳感器進行組件級測試非常重要，一旦雷達傳感器在車輛無線通信系統(tǒng)中運行，就必須在系統(tǒng)級進行測試，而MVG在實施測試環(huán)境和安靜區(qū)方面的經驗使其能夠提供更精準的汽車雷達測試系統(tǒng)、試驗室和控制軟件。

說到底，汽車天線測試對于整車研發(fā)的反饋與幫助究竟有多大？其價值和意義又占幾成？“這其實是一個雙向過程，MVG既可以做整車天線測試，也可以做一些中小型天線測試系統(tǒng)，從這個角度上來看，我們既要了解分離天線的測試，也要了解汽車天線加載整車之后的天線性能，‘兩條腿走路會更有意義?！盡athieu Mercier如是說。