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精準駕馭射頻浪潮：深度剖析現代車載資訊娛樂系統的RF測試挑戰與整合

精準駕馭射頻浪潮：深度剖析現代車載資訊娛樂系統的RF測試挑戰與整合

當代汽車工業正經歷一場前所未有的變革，從傳統的代步工具迅速演進為高度整合的智慧移動平台；車載資訊娛樂系統 (In-Vehicle Infotainment, IVI) 不再僅是選配的奢侈品，而已然成為現代汽車的核心差異化特性與使用者體驗的關鍵；導航指引、即時路況、高傳真音響、數位電視、無線通訊、Wi-Fi 熱點分享、藍牙連接乃至進階駕駛輔助系統 (ADAS) 的環境感知，這一切功能的實現，無不仰賴於車輛內部及與外界環境間穩定可靠的射頻 (RF) 通訊。

然而，在緊湊且電磁環境日益複雜的車輛內部，要確保眾多RF系統和諧共存且高效運作，是一項極具挑戰性的任務；每增加一項無線功能，就代表著潛在的干擾源增加、頻譜資源的競爭加劇以及系統整合難度的攀升；使用者對於無縫連接、即時回應、高品質影音娛樂的期待不斷提高，任何RF效能上的瑕疵，如導航訊號斷續、藍牙音樂卡頓、通話雜訊等，都可能直接導致使用者體驗的劣化，甚至影響品牌聲譽；更甚者，在ADAS及未來自駕技術中，RF通訊的可靠性（例如：高精度GNSS定位、V2X車聯網通訊）更是維繫行車安全的生命線。

因此，全面、精準且高效的RF測試，不再是產品開發流程中的一個選項，而是確保IVI系統品質、效能與可靠性的基石；正是這種對極致使用者體驗的追求、對行車安全的嚴格要求，以及日益複雜的技術整合需求，催生了對先進RF測試技術與對應解決方案的迫切需要；本文將深入探討現代汽車產業中IVI系統所面臨的核心RF測試挑戰，剖析相關應用情境，並探討如Averna AST-1000等基於模組化與軟體定義無線電 (SDR) 的整合型測試平台，如何在技術層面應對這些難題。

現代汽車駕駛艙－多元射頻應用與工程挑戰的協奏曲

車載資訊娛樂系統中的多元射頻應用版圖

現代汽車的駕駛艙儼然成為一個小型通訊中心，整合了眾多依賴RF技術的應用：

  • 全球導航衛星系統 (GNSS)：
    這是IVI系統的基礎功能之一，接收來自GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou等多個衛星系統的訊號，實現精確的車輛定位、導航及相關位置服務 (LBS)；其效能直接影響導航準確性、ADAS功能實現（如車道偏離警示、主動巡航控制）；這些衛星系統在L波段及其他指定頻段上廣播其精密授時與定位訊號。


全球導航衛星系統（GNSS）的頻譜分佈示意圖，展示了包括GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou及QZSS等系統在不同L波段頻率上的訊號配置，突顯了頻譜資源的複雜性。
  • 廣播接收：
    • 傳統類比廣播：AM/FM收音機；
    • 數位聲音廣播 (DAB/DAB+/DMB)：提供更高音質和更多數據服務；
    • 數位影像廣播 (DVB-T/T2, ATSC 1.0/3.0, ISDB-T)：在車內提供行動電視娛樂；
    • 衛星廣播 (SDARS)：如SiriusXM，提供大範圍覆蓋的付費音訊服務。
  • 無線連接技術：
    • 藍牙 (Bluetooth Classic/LE)：用於免持通話、音樂串流、連接穿戴裝置及其他車載周邊設備；
    • Wi-Fi (IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax)：提供車內熱點、無線韌體更新 (OTA updates)、與外部網路連接。
  • 行動通訊：透過4G LTE、5G NR等技術，實現車輛與雲端平台的連接，支援即時交通資訊、遠端診斷、緊急救援服務 (eCall)、線上影音串流等。
  • 特定短距離通訊 (DSRC) / 車聯網 (V2X)：
    • DSRC/ITS-G5 (IEEE 802.11p)：用於車輛對車輛 (V2V)、車輛對基礎設施 (V2I) 的即時通訊，提升道路安全與交通效率；
    • 蜂巢式V2X (C-V2X)：基於行動網路技術 (LTE-V, 5G NR-V) 的V2X通訊。
  • 胎壓偵測系統 (TPMS)：部分採用RF技術回傳輪胎壓力數據。
  • 遙控鑰匙/免鑰匙進入系統 (RKE/PKE)：利用低頻或超高頻RF訊號進行車輛門鎖控制。
  • 汽車雷達系統：雖然主要應用於ADAS（如盲點偵測、主動巡航控制），其運作於毫米波頻段的雷達訊號，也是車輛整體複雜電磁環境的一部分，需考量其與其他RF系統的潛在相互影響。

汽車雷達系統運作示意圖，展示了雷達波束的偵測範圍，例如：用於盲點警示 (BSW) 等ADAS功能；這類高頻RF系統是構成車輛複雜電磁環境的因素之一。

這些應用橫跨數百KHz到數GHz甚至數十GHz的頻譜範圍，採用不同的調變技術、通訊協定與功率等級，其對測試驗證工作形成了巨大的複雜性。

車載RF測試所面臨的核心技術挑戰

確保上述多元RF應用在車輛環境中穩定可靠地運作，必須克服以下核心挑戰：

惡劣電磁環境下的訊號完整性

車輛內部充滿潛在的電磁干擾源 (EMI)，如引擎點火系統、馬達、逆變器、各種ECU及線束間的串擾；這些干擾可能導致RF接收器靈敏度下降 (Desensitization)、訊號失真、誤碼率 (BER) 升高，進而影響通訊品質；測試時需要評估RF系統在各種雜訊和干擾背景下的運作穩定性。

多重無線電共存性

當多個RF系統（如GNSS、Wi-Fi、藍牙、行動網路、甚至ADAS雷達）同時運作時，它們之間可能產生頻譜衝突與相互干擾；例如，Wi-Fi/藍牙與LTE/5G部分頻段相鄰或重疊，或是一個強訊號發射器可能阻塞鄰近頻段的弱訊號接收器；詳盡的共存性測試對於識別並解決潛在的干擾問題，確保關鍵應用不受影響至關重要。

標準持續演進與測試設備的未來適應性

無線通訊標準不斷推陳出新（如Wi-Fi 6/6E/7, 5G Advanced, 新的GNSS訊號與頻段）；測試設備必須能夠跟上標準的演進，支援新的頻率、頻寬、調變方式和測試案例；若測試平台缺乏彈性與可升級性，將很快面臨被淘汰的風險，導致投資浪費。

真實世界通道條件的精確模擬與記錄回放

RF訊號在實際傳播過程中會經歷多路徑衰落 (Multipath Fading)、都卜勒頻移 (Doppler Shift)、陰影效應 (Shadowing) 及大氣層延遲等複雜的通道損傷；實驗室測試若不能準確模擬這些真實世界的通道特性，其測試結果可能無法反映車輛在實際道路環境中的真實效能；除了訊號模擬，真實場景的RF訊號記錄與回放技術，例如Averna的RP-6500 寬頻射頻記錄與回放系統，對於捕捉和重現這些複雜且不可預測的真實世界訊號至關重要，有助於進行更深入的故障排除和效能優化。

確保終端使用者體驗 (QoE)

僅僅符合RF物理層的規格指標（如BER、EVM）並不等同於良好的使用者體驗；測試還需要從應用層面評估QoE，例如：導航首次定位時間 (TTFF)、語音通話的MOS分數、影片串流的流暢度、資料傳輸的實際吞吐量等；這需要測試系統能夠模擬應用層的行為並進行相應的效能評估。

測試複雜度與時間成本的平衡

全面的RF測試往往耗時且成本高昂；隨著車載RF系統數量的增加，所需的測試案例呈指數級增長；如何在有限的開發時間和預算內，設計出最高效的測試策略，以覆蓋最關鍵的風險點，是一大考量。

OTA 測試的挑戰

對於整合了多天線系統 (MIMO, Beamforming) 的現代無線設備，傳統的傳導測試已不足以全面評估其效能；OTA測試能夠更真實地反映天線效能及設備在三維空間中的輻射特性，但其對測試環境（電波暗室）、測試設備及測試方法學的要求更高，實施起來也更複雜。
應對這些挑戰，需要不僅功能強大，更具備高度靈活性、可擴展性及自動化能力的測試技術與對應平台。

駕馭測試迷宮－針對資訊娛樂驗證的先進射頻測試技術與平台

面對上述種種嚴峻的工程挑戰，傳統的分立式、單功能RF測試儀器在效率與覆蓋度上已漸顯不足；業界趨勢轉向採用高度整合、基於軟體定義無線電 (SDR) 的測試平台；這類平台能夠在單一系統內提供多種訊號模擬、全面的參數控制以及自動化的測試流程；例如，Averna 的AST-1000 All-in-One RF訊號源即為此類技術在車載資訊娛樂系統訊號模擬測試的應用實例，而其RP-6500則專注於寬頻RF訊號的記錄與回放應用。

先進RF測試方案技術概覽：訊號模擬、記錄與回放的協同應用

為滿足多樣化的測試需求，先進的RF測試方案通常結合了訊號模擬與記錄回放兩種核心技術；訊號模擬技術，如Averna AST-1000所採用的，專長於依據標準規格產生與模擬多種RF訊號，適用於資訊娛樂系統的標準符合性、功能性與效能驗證；而寬頻RF訊號記錄與回放系統，例如Averna RP-6500，則著重於捕捉真實世界的RF環境，並在實驗室中精確重現，這對於分析複雜電磁環境干擾、驗證GNSS等系統在真實場景下的運作穩定性具有重要價值；下表簡要呈現了Averna部分代表性系統的特性：


圖說：Averna RF測試系統功能比較表，展示了如RP-6500、RP-6100及AST-1000在記錄回放能力、訊號模擬範圍、頻率與頻寬支援、儲存配置及主要應用領域上的差異。

本文後續的技術探討將更側重於以Averna AST-1000為例的訊號模擬技術在資訊娛樂系統測試的應用，但同時也會關聯到如Averna RP-6500等記錄回放方案在特定測試情境下所能提供的技術洞察。


圖說：Averna RP-6500 寬頻射頻記錄與回放系統，其基於PXIe架構，適用於捕捉和分析複雜的真實世界RF訊號。



Averna RP-6500 系統的工作流程示意圖，展示其從接收RF訊號、記錄回放、儲存數據到模擬GNSS訊號以測試極端案例的完整應用架構，亦可支援如衛星通訊協定等特定應用測試。

多功能整合射頻訊號模擬技術剖析：以Averna AST-1000為例

為驗證現代車載資訊娛樂系統中的多樣無線通訊協定，業界發展出整合多種訊號源功能的射頻訊號產生與測試平台；Averna AST-1000即為一個基於PXIe架構的典型範例，能夠模擬生成導航、廣播、連接性等多類別的RF訊號；其設計目標在於大幅簡化以往依賴多台獨立儀器進行的複雜測試配置，從而提升測試效率與可重複性；這類平台對於研發驗證至產線測試等不同階段的應用均有其技術價值，相關資訊可參考如 AST-1000產品頁面。

SDR測試平台架構深入剖析：以Averna AST-1000的技術實現為例

Averna AST-1000的強大功能與靈活性，主要源於其軟體定義無線電 (SDR) 架構，其核心技術要素通常包括：

  • PXIe 平台：
    此業界標準的模組化儀器平台提供了高速資料傳輸匯流排、精密的時序與同步能力，以及豐富的模組選擇；這使得如Averna AST-1000的測試平台不僅能整合RF訊號產生與分析模組，還能根據需求添加如CAN/LIN匯流排介面、音訊/視訊分析等其他功能的PXIe卡，實現更全面的系統級測試。
  • 向量訊號收發器 (VST)：
    VST常作為PXIe平台上的核心RF模組，它將向量訊號產生器 (VSG) 和向量訊號分析儀 (VSA) 的功能整合在單一儀器中，並通常配備了使用者可程式化的FPGA；這使得VST能夠靈活地產生和分析各種複雜的RF波形，是實現SDR平台（如Averna AST-1000）功能的關鍵硬體基礎。
  • 圖形化FPGA程式設計環境：
    許多SDR平台允許利用特定的軟體工具（例如圖形化程式設計環境）對VST或類似模組內建的FPGA進行客製化程式設計；透過這種方式，可以實現特定的訊號處理演算法、即時通道模擬或客製化觸發與同步邏輯，賦予如Averna AST-1000的測試平台極高的客製化潛力與應變能力。

這種SDR架構使得如Averna AST-1000的測試平台能夠透過軟體更新來支援新的無線標準或測試功能，有助於保護用戶的長期投資並應對快速變化的技術需求。

Averna AST-1000的核心訊號產生能力與協定支援範圍

以Averna AST-1000為例，其支援廣泛的車載RF訊號模擬：

  • GNSS模擬：
    • 支援星系：
      涵蓋主流系統如GPS (L1C/A, L1C, L2C, L5)、GLONASS (L1OF, L2OF)、Galileo (E1, E5a, E5b)、BeiDou (B1I, B2I, B1C, B2a)、QZSS (L1C/A, L1C, L2C, L5)；
    • 功能：
      能夠模擬多達數十個衛星通道，並允許設定衛星軌道、訊號功率位準、偽距離、大氣層延遲模型、多路徑效應參數以及天線方向圖等；支援靜態及動態軌跡模擬，可用於評估接收器的首次定位時間 (TTFF)、定位精度、追蹤靈敏度等關鍵效能指標。
  • 數位/類比廣播模擬：
    • 聲音廣播：
      支援AM/FM (含RDS/RBDS數據服務)、DAB/DAB+/T-DMB、DRM/DRM+、HD Radio (NRSC-5標準)；
    • 影像廣播：
      支援ATSC 1.0/3.0、CMMB、DVB-T/T2 (含DVB-T2 Lite規格)、ISDB-T/ISDB-Tmm/ISDB-S3等區域性主流標準；
    • 功能：
      可產生符合標準的廣播波形，用於驗證接收器的調諧功能、解調演算法效能、頻道掃描邏輯、以及節目資訊解析的正確性。
  • 無線連接性訊號：
    • Wi-Fi：
      支援IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax等不同世代標準；
    • 藍牙：
      支援Bluetooth Classic (BR/EDR) 與 Bluetooth Low Energy (BLE)；
    • 行動通訊 (基本波形)：
      可利用如LabVIEW等工具包產生如LTE、WCDMA等基礎波形，用於模組級的功能驗證。
  • 其他特定訊號：
    部分進階型號或客製化配置可支援如SiriusXM衛星廣播等北美特定服務的訊號模擬。

重要的是，像Averna AST-1000這樣的整合平台通常具備同時或依序產生多種不同標準訊號的能力，以便模擬複雜的車載射頻環境，進行共存性測試；所有提及的規格與功能均應以原廠發布的最新技術文件為準，以確保資訊的準確性。

Averna AST-1000於研發到產線的實戰應用

Averna AST-1000的技術應用貫穿於車載資訊娛樂系統開發的各個階段：

  • 研發與設計驗證 (DV)：
    此類平台可產生精確且可配置的RF訊號，對早期設計原型進行功能驗證和效能特性分析；例如，在開發初期使用AST-1000比較不同GNSS晶片組在各種模擬場景下的定位精度與穩定性；驗證新型DAB接收器在不同訊號強度和模擬多路徑條件下的解調效能；或是在受控的實驗室環境下評估藍牙與Wi-Fi模組共存時的吞吐量與延遲表現。
  • 整合與系統驗證 (IV)：
    當各個RF模組 (如導航、收音機、藍牙) 整合到 IVI 主機後，可利用AST-1000進行系統級的驗證測試；透過模擬真實車輛中可能出現的多種訊號同時存在的複雜環境，評估系統的整體穩定性以及是否存在潛在的相互干擾問題。
  • 產品驗證 (PV) 與符合性預測試：
    在產品正式送交第三方實驗室進行符合性認證前，使用AST-1000進行內部的符合性預測試，可以提早發現潛在的設計缺陷或效能瓶頸，從而降低認證失敗的風險並節省相關費用與時間。
  • 產線終端測試 (EOL)：
    具備自動化介面和快速訊號產生能力的AST-1000，亦適用於生產線上的最終功能性檢測，以確保每一台出廠的IVI系統都符合既定的RF效能標準；例如，執行簡化的GNSS訊號擷取測試或AM/FM調諧掃描測試等；相關的應用情境亦可參考 AST-1000資訊娛樂系統測試案例研究。


圖說：Averna AST-1000 多功能射頻訊號產生與分析平台（基於PXIe機箱）及其多螢幕軟體操作介面；可透過直觀的圖形化介面進行複雜的訊號參數設定、測試序列編輯與執行監控。

透過其靈活的配置能力和強大的訊號模擬功能，Averna AST-1000這類整合測試平台能有效地協助縮短開發週期、提升產品質量，並在一定程度上優化整體測試成本。

精準測試掌握當下，攜手專業整合夥伴佈局未來車聯網契機

本文從車載資訊娛樂系統中日益增長的RF技術應用出發，深入剖析了在確保這些系統穩定、高效運作時所面臨的諸多核心挑戰；從惡劣電磁環境下的訊號完整性、多無線電共存的複雜性，到應對不斷演進的技術標準以及真實世界通道條件的精確模擬（無論是透過如Averna AST-1000的訊號模擬技術，或是如Averna RP-6500的記錄回放技術），每一項都對測試方法學與測試設備的技術能力提出了極高的要求。

以Averna AST-1000與RP-6500為代表的，基於PXIe和SDR架構的整合式射頻測試技術與平台，為應對這些挑戰提供了有效的技術途徑；它們憑藉其廣泛的訊號協定支援能力、高度的配置靈活性、精確的訊號模擬/記錄回放以及便捷的自動化整合潛力，為研發、驗證乃至生產階段的測試工作提供了有力的技術支撐；透過精確模擬GNSS、數位/類比廣播、無線連接等多種訊號，或重現真實世界的RF場景，這些技術能夠有效地協助驗證IVI系統的設計、優化其效能，並確保其在複雜多變的真實環境中的可靠性。

展望未來，車載RF測試技術將持續向更智慧化、自動化、OTA化以及場景化測試方向發展；AI與機器學習將在測試案例優化、故障預測與診斷中扮演更重要角色；OTA測試將因應多天線技術的普及而成為標準配置；而針對V2X、5G-NR C-V2X等新興車聯網技術的測試需求也將日益迫切；這不僅考驗著測試設備本身的進化速度，更對測試系統的整合與客製化能力提出了新的要求。

在此背景下，選擇一個經驗豐富且技術實力雄厚的系統整合夥伴至關重要；奧創系統 作為Averna在台灣的正式合作夥伴，即扮演著專業的解決方案與系統整合提供者的角色；奧創系統專注於為客戶提供全面的測試系統規劃，他們深刻理解不同產業（特別是汽車電子）的特定測試需求與工程挑戰；奧創系統的核心價值是基於業界領先的測試儀器與平台（例如Averna AST-1000及RP-6500），結合自身在系統整合以及專案管理方面的深厚經驗，為客戶量身打造最適合其工程需求的整體測試解決方案；無論是標準產品的導入應用、既有測試流程的優化升級，還是針對特定測試場景的客製化系統建置，奧創系統 都能提供專業的技術諮詢與整合服務，協助客戶高效應對當前及未來的測試挑戰，在競爭激烈的市場中鞏固技術優勢；若您對車載資訊娛樂系統的RF測試技術、相關解決方案或客製化系統整合有進一步的探討需求，歡迎洽詢奧創系統的專業團隊。

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