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[摘 要]汽车的智能化离不开传感器、Ecall系统和T-Box装置等车载通信设备，通过蜂窝网络实现与外界的通信交互，因此需要对汽车中安装的通信天线进行性能的测试是必不可少的。本文主要介绍整车天线测试的研究现状，整车天线采用的测试方法及其测试指标，以及国内外厂商在整车天线测试上设计的系统方案的对比。
[关键词]智能网联;天线;测试
中图分类号：TP943 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0198-01
1整车天线测试的研究现状
1.1国外研究现状
较早开始研究智能网联汽车的是美国、日本和欧盟，得益于其政府积极支持车联网技术的技术创新和成果转化，美国用于V2X的DSRC通信技術已经趋于成熟。因此对于整车天线的测试，也是目前欧美各国所关注的技术难题。
国外仅有少数几个能够进行整车天线性能测试的暗室，其中法国雷诺的整车天线暗室比较有代表性。法国雷诺于2006年建成乘用车整车测试暗室，为了满足低频性能，整个暗室六面铺满吸波材料，吸波材料性能满足70MHz-110GHz性能要求。测试系统采用多探头系统，分高低频两部分，装配了低频探头、高频探头若干个，共同完成不同频段的测试。暗室还具备了转台系统，由于其地面铺设了吸波材料，待测汽车无法直接进入，暗室具备车辆移动装置，测试时将待测汽车从暗室门口直接搬移到转台上。
1.2国内发展现状
相较于国外，国内目前没有在用的针对整车天线性能测试或整车智能网联测试的实验场地。但是不同整车厂家、零部件厂家对此类暗室的测试需求逐步增多，例如福田宝沃电子电气部希望能有此类实验室对其车辆E-call性能进行测试。一些测试机构目前在调研同类测试实验室建设方案，如重庆院，上海院等。
由于国内针对于汽车天线的测试标准还没有制定，很多测试机构不敢轻易投资建设整车天线测试暗室，但是因为市场上测试需求正在逐步增多，国内的测试机构正在探索是否可以在EMC（电磁兼容）暗室中进行升级改造从而可以进行整车天线的测试。例如国内某整车技术中心于2017年底建设完成的暗室是整车EMC、天线测试二合一的电波暗室，暗室配备了转毂和转台，暗室测试频率为800MHz-18GHz（近场）和75MHz-3GHz（远场），主要只限于乘用车测试。
2汽车天线的测试方法
汽车天线测试将着眼于车载蜂窝通信频段、卫星导航频段，V2X通信频段天线关键性能的测试。天线性能是无线终端通信质量的重要标志，天线性能提升，会将终端的丢包率下降，网络的数据的上传和下载速率提升。目前针对汽车天线的测试主要是借鉴手机天线的测试方法——OTA测试（OverTheAir，空中性能测试），分为无源测试和有源测试。
2.1整车天线的无源测试
无源测试是将待测设备的天线收发电路断开，通过量化天线的相对场强发射/接收，测量其天线发射/接收性能，无源测试主要是从天线的增益、效率等天线的辐射参数方面考察辐射性能，可根据测试结果推算出如何优化天线增益、效率和方向图。
一般，根据天线发射电磁波后波传播的距离将天线周围的场区划分为感应场区、辐射近场区、辐射远场区。对于天线测试，是在辐射远场区进行采集电磁场数据，主要因为在远场区天线的方向图主瓣、副瓣和零值点已全部形成，同时在远场所测得的数据不需要计算和后处理就是方向图。
2.2整车天线的有源测试
有源测试则是从通信设备的TRP（总辐射功率）和TIS（总各向同性灵敏度）考察天线与整机射频电路配合的辐射性能。有源测试对测试环境要求极高必须在全电波暗室中进行，测试时需要获得DUT在三维立体空间各个方向的发射功率和接收灵敏度。与无源测试相同的是，其有源的测试距离也必须大于远场的距离。
3整车天线测试系统方案对比
3.1单探头测试系统方案
为了测量以汽车为中心的方位角360度，俯仰角从-10度到190度半球面的电磁场，单探头方案采取转台系统使汽车可以做方位角360度旋转，同时安装固定探头的摇臂做-10度到90度的转动，在摇臂和转台的配合下采集了汽车天线的近场周围电磁场的数据，暗室六面均铺设吸波材料。
3.2多探头测试系统方案
同样为了测汽车天线周围半球面的电磁场，多探头方案直接是将探头固定在拱形臂上，探头之间按照一定的间隔布满整个拱形臂，测试时只需要转台转动，而拱形臂上的探头按照顺序依次发射或接收信号，同样的可以采集了汽车天线的近场周围电磁场的数据，测试速度明显高于单探头，但由于探头数量较多，成本也比单探头方案高很多。
3.3 EMC与OTA二合一测试系统方案
汽车天线OTA测试系统与EMC测试系统最主要的区别就是EMC暗室不需要摇臂，同时EMC的地面不铺吸波材料，是半电波暗室。因此现有的方案基本上是在EMC暗室中加上一个摇臂装置，但由于摇臂是金属材质，会在EMC测试的时候产生很大的影响，故需要将摇臂装置设计成可移动的，在不使用时可以将其移出暗室，或者将其隐藏起来。同时还需配备一些可移动的吸波材料，在测试汽车天线的时候铺设在汽车的周围，EMC测试的时候将其移除。最重要的一点，由于OTA测试采用近远场转换的方案，故对转台的转动精度要求很高，传统的EMC暗室不需要保证转台精度，故要采用EMC与OTA二合一测试系统方案，必须要保证转台精度达到OTA测试的要求。
4结论
智能网联汽车发展是依托于先进的通信技术，通过车、路、云平台三者之间全方位连接和数据交互，提供综合信息服务，其搭载的各类无线通信装置，通过蜂窝网络实现与外界的通信交互，需要高效率的天线系统以满足其可靠工作，所以需要对汽车中安装的天线进行性能的测试是必不可少的。
于此同时，对于汽车整车天线测试的测试标准，无论是国外还是国内都是只有企业标准，还没有制定相关的国标，而标准的制定离不开大量的实验数据的支撑，因此对整车天线测试技术的研究也是推动标准制定的关键。
参考文献
[1]江思杰，程照明，江传华.远场天线测试系统的研究与实现[J].计测技术，2014（6）：9-13.
[2]杨峰义，杨涛，谢伟良.有源天线测试方法研究和应用[J].电信科学，2014，30（2）：105-111.
作者简介
田涌君（1983-），男，博士，目前从事汽车智能网联技术研究工作。
郭蓬（1983-），女，博士后，主要研究方向为智能网联车开发及测试。
郭剑锐（1994-），男，智能网联工程师，主要从事汽车智能网联技术研究工作。
戎辉（1981-），男，高级工程师，主要从事先进安全车辆技术研究工作。
唐风敏（1982-），男，高级工程师，主要从事汽车电子电气网络架构技术研究工作。
王文扬（1980-），男，高级工程师，主要从事汽车智能网联技术研究工作。
袁俊肖（1992-），女，智能网联工程师，主要从事汽车智能网联技术研究工作。
蔡聪（1995-），男，智能网联工程师，主要从事汽车智能网联技术研究工作。
*基金项目
国家重点研发计划（2017YFB0102500）NationalkeyR&Dplan（2017YFB0102500）
[关键词]智能网联;天线;测试
中图分类号：TP943 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0198-01
1整车天线测试的研究现状
1.1国外研究现状
较早开始研究智能网联汽车的是美国、日本和欧盟，得益于其政府积极支持车联网技术的技术创新和成果转化，美国用于V2X的DSRC通信技術已经趋于成熟。因此对于整车天线的测试，也是目前欧美各国所关注的技术难题。
国外仅有少数几个能够进行整车天线性能测试的暗室，其中法国雷诺的整车天线暗室比较有代表性。法国雷诺于2006年建成乘用车整车测试暗室，为了满足低频性能，整个暗室六面铺满吸波材料，吸波材料性能满足70MHz-110GHz性能要求。测试系统采用多探头系统，分高低频两部分，装配了低频探头、高频探头若干个，共同完成不同频段的测试。暗室还具备了转台系统，由于其地面铺设了吸波材料，待测汽车无法直接进入，暗室具备车辆移动装置，测试时将待测汽车从暗室门口直接搬移到转台上。
1.2国内发展现状
相较于国外，国内目前没有在用的针对整车天线性能测试或整车智能网联测试的实验场地。但是不同整车厂家、零部件厂家对此类暗室的测试需求逐步增多，例如福田宝沃电子电气部希望能有此类实验室对其车辆E-call性能进行测试。一些测试机构目前在调研同类测试实验室建设方案，如重庆院，上海院等。
由于国内针对于汽车天线的测试标准还没有制定，很多测试机构不敢轻易投资建设整车天线测试暗室，但是因为市场上测试需求正在逐步增多，国内的测试机构正在探索是否可以在EMC（电磁兼容）暗室中进行升级改造从而可以进行整车天线的测试。例如国内某整车技术中心于2017年底建设完成的暗室是整车EMC、天线测试二合一的电波暗室，暗室配备了转毂和转台，暗室测试频率为800MHz-18GHz（近场）和75MHz-3GHz（远场），主要只限于乘用车测试。
2汽车天线的测试方法
汽车天线测试将着眼于车载蜂窝通信频段、卫星导航频段，V2X通信频段天线关键性能的测试。天线性能是无线终端通信质量的重要标志，天线性能提升，会将终端的丢包率下降，网络的数据的上传和下载速率提升。目前针对汽车天线的测试主要是借鉴手机天线的测试方法——OTA测试（OverTheAir，空中性能测试），分为无源测试和有源测试。
2.1整车天线的无源测试
无源测试是将待测设备的天线收发电路断开，通过量化天线的相对场强发射/接收，测量其天线发射/接收性能，无源测试主要是从天线的增益、效率等天线的辐射参数方面考察辐射性能，可根据测试结果推算出如何优化天线增益、效率和方向图。
一般，根据天线发射电磁波后波传播的距离将天线周围的场区划分为感应场区、辐射近场区、辐射远场区。对于天线测试，是在辐射远场区进行采集电磁场数据，主要因为在远场区天线的方向图主瓣、副瓣和零值点已全部形成，同时在远场所测得的数据不需要计算和后处理就是方向图。
2.2整车天线的有源测试
有源测试则是从通信设备的TRP（总辐射功率）和TIS（总各向同性灵敏度）考察天线与整机射频电路配合的辐射性能。有源测试对测试环境要求极高必须在全电波暗室中进行，测试时需要获得DUT在三维立体空间各个方向的发射功率和接收灵敏度。与无源测试相同的是，其有源的测试距离也必须大于远场的距离。
3整车天线测试系统方案对比
3.1单探头测试系统方案
为了测量以汽车为中心的方位角360度，俯仰角从-10度到190度半球面的电磁场，单探头方案采取转台系统使汽车可以做方位角360度旋转，同时安装固定探头的摇臂做-10度到90度的转动，在摇臂和转台的配合下采集了汽车天线的近场周围电磁场的数据，暗室六面均铺设吸波材料。
3.2多探头测试系统方案
同样为了测汽车天线周围半球面的电磁场，多探头方案直接是将探头固定在拱形臂上，探头之间按照一定的间隔布满整个拱形臂，测试时只需要转台转动，而拱形臂上的探头按照顺序依次发射或接收信号，同样的可以采集了汽车天线的近场周围电磁场的数据，测试速度明显高于单探头，但由于探头数量较多，成本也比单探头方案高很多。
3.3 EMC与OTA二合一测试系统方案
汽车天线OTA测试系统与EMC测试系统最主要的区别就是EMC暗室不需要摇臂，同时EMC的地面不铺吸波材料，是半电波暗室。因此现有的方案基本上是在EMC暗室中加上一个摇臂装置，但由于摇臂是金属材质，会在EMC测试的时候产生很大的影响，故需要将摇臂装置设计成可移动的，在不使用时可以将其移出暗室，或者将其隐藏起来。同时还需配备一些可移动的吸波材料，在测试汽车天线的时候铺设在汽车的周围，EMC测试的时候将其移除。最重要的一点，由于OTA测试采用近远场转换的方案，故对转台的转动精度要求很高，传统的EMC暗室不需要保证转台精度，故要采用EMC与OTA二合一测试系统方案，必须要保证转台精度达到OTA测试的要求。
4结论
智能网联汽车发展是依托于先进的通信技术，通过车、路、云平台三者之间全方位连接和数据交互，提供综合信息服务，其搭载的各类无线通信装置，通过蜂窝网络实现与外界的通信交互，需要高效率的天线系统以满足其可靠工作，所以需要对汽车中安装的天线进行性能的测试是必不可少的。
于此同时，对于汽车整车天线测试的测试标准，无论是国外还是国内都是只有企业标准，还没有制定相关的国标，而标准的制定离不开大量的实验数据的支撑，因此对整车天线测试技术的研究也是推动标准制定的关键。
参考文献
[1]江思杰，程照明，江传华.远场天线测试系统的研究与实现[J].计测技术，2014（6）：9-13.
[2]杨峰义，杨涛，谢伟良.有源天线测试方法研究和应用[J].电信科学，2014，30（2）：105-111.
作者简介
田涌君（1983-），男，博士，目前从事汽车智能网联技术研究工作。
郭蓬（1983-），女，博士后，主要研究方向为智能网联车开发及测试。
郭剑锐（1994-），男，智能网联工程师，主要从事汽车智能网联技术研究工作。
戎辉（1981-），男，高级工程师，主要从事先进安全车辆技术研究工作。
唐风敏（1982-），男，高级工程师，主要从事汽车电子电气网络架构技术研究工作。
王文扬（1980-），男，高级工程师，主要从事汽车智能网联技术研究工作。
袁俊肖（1992-），女，智能网联工程师，主要从事汽车智能网联技术研究工作。
蔡聪（1995-），男，智能网联工程师，主要从事汽车智能网联技术研究工作。
*基金项目
国家重点研发计划（2017YFB0102500）NationalkeyR&Dplan（2017YFB0102500）