Automotive-Radar – eine messtechnische Herausforderung

Expertise_Automotive-RadarAutomotive-Radar ist nicht einfach nur ein weiteres elektronisches Teilsystem, das validiert werden muss. Die Leistung hängt von der Signalqualität, dem Timing, der Ausrichtung, der Umgebungskontrolle und stabilen Testbedingungen ab. Selbst geringfügige Abweichungen bei der Einrichtung, der Kammerintegrität, der Positionierung des Prüflings oder der RF-Isolierung können die Genauigkeit der Ergebnisse direkt beeinträchtigen.

Diese Komplexität gewinnt in der Produktion noch mehr an Bedeutung, da hier Testsysteme bei Tausenden von Einheiten ein gleichbleibend hohes Maß an Zuverlässigkeit sicherstellen müssen. Hersteller wollen nicht nur dafür Sorge tragen, dass sich ein Radarmodul einschalten lässt oder korrekt kommuniziert. Sie müssen auch die Leistung in Bezug auf Reichweite, Geschwindigkeit und Winkel überprüfen, eine stabile Kalibrierung sicherstellen und anspruchsvolle Taktzeiten einhalten, ohne dabei die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.

Aus diesem Grund muss die Prüfung von Automotive-Radarsystemen als eine kombinierte Herausforderung in den Bereichen RF-Technik, Automatisierung und Datenverarbeitung betrachtet werden. Die Testumgebung, die Handhabungsstrategie und die Softwarearchitektur wirken sich unmittelbar auf die Ergebnisse aus. Diese Elemente müssen gemeinsam konzipiert werden.

Averna-Vorgehensweise bei Tess von Automotive-Radar

Averna betrachtet die Prüfung von Automotive-Radarsystemen als ein umfassendes Produktions- und Validierungssystem.

  1. Anforderungen und Testabdeckung

    Jedes Radarprogramm beginnt mit einer klaren Definition der zu messenden Parameter, der erforderlichen Präzision sowie der gewünschten Testabdeckung im Kontext der gesamten Fertigungsstrategie. Dazu gehört die Abstimmung des Testumfangs auf Produktanforderungen wie Entfernungsauflösung, dopplerbasierte Geschwindigkeitsmessung, Winkelgenauigkeit, RF-Integrität, Kommunikation, Leistungsprüfungen und Kalibrierungsanforderungen.

  2. RF- und Kammerkonstruktion

    Da die Radarleistung stark von der Testumgebung abhängt, sind die RF-Technik und die Kammerkonstruktion zentrale Bestandteile der Lösung. Averna entwickelt Systeme, die schalltote Kammern und kontrollierte RF-Bedingungen umfassen, um  Messgenauigkeit sicherzustellen und die Auswirkungen von Leckagen, Reflexionen, externen Störungen und unerwünschten Echos zu minimieren, die die Radarsignalverarbeitung und die Wiederholgenauigkeit beeinträchtigen können.

  3. Automatisierung und Handhabung

    Eine schnelle und reproduzierbare Handhabung ist bei der Fertigung von Automotive-Radarprodukten von entscheidender Bedeutung. Um die Abhängigkeit vom Bediener zu verringern und die Konsistenz zu verbessern, integriert Averna automatisierte Testlösungen, die eine präzise Positionierung des Prüflings und einen effizienten Stationsdurchlauf ermöglichen. Dazu können die Integration von Robotik, spezielle Halterungen sowie automatisierte Handhabungsmechanismen gehören, die auf das Produkt und die angestrebte Taktzeit zugeschnitten sind.

  4. Daten, Validierung und Skalierbarkeit

    Averna entwickelt Softwarearchitekturen, die Echtzeit-Datenerfassung, Testabläufe, die Protokollierung von Ergebnissen und die langfristige Rückverfolgbarkeit unterstützen. So erhalten Hersteller einen besseren Einblick in das Produktverhalten und die Leistungsfähigkeit der Teststationen.

Unsere Teams verfügen über fundierte Fachkenntnisse in den Bereichen LabVIEW, PXI-basierte Architekturen und Entwicklung kundenspezifischer Testsoftware. Somit können wir die Lösung sowohl an die Komplexität hochfrequenter Tests als auch an die Anforderungen der Fabrikintegration anpassen. Darüber hinaus unterstützen wir Strategien zur Datenerfassung und Rückverfolgbarkeit mithilfe von Proligent™ und helfen unseren Kunden so, Radartestergebnisse mit umfassenderen Erkenntnissen zu Qualität und Fertigung zu verknüpfen.

Beschleunigung der Validierung von Automotive-Radarsystemen

Averna unterstützt Sie dabei, Automotive-Radarsysteme mit größerer Zuversicht zu validieren. Das gilt von kontrollierten Messbedingungen bis hin zu serienreifen Testsystemen.

Besprechen Sie Ihre Testanforderungen

Technische Kompetenz für Tests von Automotive-Radarsystemen

Bei der Prüfung von Automotive-Radarsystemen kommt es auf eine Kombination aus RF-Präzision, kontrollierter Zielsimulation und stabiler Winkelabdeckung an. In der Praxis müssen diese Funktionen in einer einzigen Testumgebung zusammenwirken, um sowohl die Funktionsvalidierung als auch die Produktionsanforderungen zu erfüllen.

Die folgende Tabelle enthält ein Beispiel für die technische Fachkompetenz, die Averna im Bereich der Radartestsysteme für die Automotive-Branche bietet. Sie zeigt ein integriertes Test- und Messsystem (ATE), das für die Over-the-Air-Validierung, Szenarien mit mehreren Objekten und wiederholbare RF-Messungen über das gesamte Sichtfeld (FOV – Field of View) des Sensors hinweg ausgelegt ist.

Beispiele für die Leistungsfähigkeit der Radartestsysteme, die von Averna geliefert werden

Frequenzbereich
24 GHz (Legacy) und 75–82 GHz, mit einer momentanen Bandbreite von bis zu 4 GHz 
Anzahl der Objekte (einzelner AoA)
Ein bis vier emulierte Ziele 
Anzahl der Objekte (mehrere AoAs - Einfallswinkel)
Bis zu vier unabhängige Ziele in unterschiedlichen Winkeln 
Bereich der emulierten Objekte

3 m bis 300 m 

Entfernungsauflösung
5 cm 
Doppler-Reichweite / Auflösung
±500 km/h (75 kHz) / 0,1 km/h (7,5 Hz) 
RF-Messungen
EIRP, belegte Bandbreite, Chirp-Analyse, Linearität
Winkelabdeckung – Azimut
±100° mit einer Genauigkeit von ±0,05° 
Winkelabdeckung – Höhe
±20° mit einer Genauigkeit von ±0,8° 

Diese Funktionen ermöglichen eine kontrollierte Validierung des Radarverhaltens in Bezug auf Entfernung, Geschwindigkeit und Winkel. Sie sorgen für die Wiederholbarkeit und Stabilität, die für Tests auf Serienniveau erforderlich sind. In den folgenden Abschnitten wird beschrieben, wie diese Funktionen bei der FMCW-Analyse, bei OTA-Tests, bei der Antennencharakterisierung und bei der Validierung in der Fertigung zum Einsatz kommen.

FMCW- und doppler-basierte Messung

Die meisten Radarsysteme im Automotive-Bereich basieren auf dem FMCW-Prinzip (Frequency-Modulated Continuous Wave), um aus den reflektierten Signalen Entfernungs- und Geschwindigkeitsdaten zu ermitteln. In der Praxis muss das Testsystem überprüfen, wie genau der Sensor Entfernung und Bewegung schätzt. Es geht nicht nur darum, ob er ein Ziel erkennt.

Die Doppler-Verarbeitung spielt bei der Geschwindigkeitsbestimmung eine zentrale Rolle. Ihre Qualität bestimmt, wie zuverlässig ein Radarsystem bewegte Objekte erkennt. Besonders kritisch ist dies bei geringen Unterschieden in Geschwindigkeit und Position. Ein robuster Testansatz muss daher die Leistung unter kontrollierten Bedingungen mit ausreichender Präzision bewerten. So werden Drift, Instabilität und begrenzte Auflösung klar sichtbar.

OTA-Tests und Zielsimulation

Over-the-Air-Testing ist häufig erforderlich, da sich Automotive-Radarsysteme nicht allein durch elektrische Prüfungen genau beurteilen lassen. Der Sensor muss unter Bedingungen getestet werden, die die Art und Weise widerspiegeln, wie er im Betrieb RF-Energie aussendet, empfängt und verarbeitet.

Simulatoren von Radarzielen werden eingesetzt, um kontrollierte Szenarien nachzubilden, ohne auf physische Ziele zurückgreifen zu müssen. Dies ermöglicht es, die Sensorleistung mit höherer Wiederholgenauigkeit, einer strengeren Kontrolle der Bedingungen und einer geringeren Abhängigkeit von manuellen Einstellungen zu testen. In Produktionsumgebungen trägt dieser Ansatz zudem dazu bei, Abweichungen zwischen den einzelnen Stationen zu verringern. Gegebenenfalls kann er auch bei der Tests von Radarstörungen helfen, indem er Teams dabei unterstützt, das Sensorverhalten bei konkurrierenden RF-Signalen oder komplexeren Betriebsszenarien zu bewerten.

Charakterisierung von Antennen und MIMO-Architekturen

Das Antennenverhalten ist ein entscheidender Faktor für die Radarleistung. Die Testabdeckung kann die Charakterisierung der Antenne umfassen, um die Strahlungsmuster, die Konsistenz zwischen den einzelnen Geräten und die Signalqualität unter definierten Bedingungen zu bewerten. Je nach Radarkonstruktion kann dies auch die Bewertung von Parametern wie EIRP, belegte Bandbreite und Störemissionen in kontrollierten RF-Umgebungen beinhalten.

Diese Anforderungen werden bei MIMO-Architekturen (Multiple-Input, Multiple-Output) noch anspruchsvoller. Die Kanalkonsistenz und die Phasenausrichtung sind von entscheidender Bedeutung, da sie die Strahlformung und die Zielerkennung direkt beeinflussen. In solchen Fällen muss das Testsystem mehr leisten als nur Daten zu erfassen. Es muss die Bedingungen aufrechterhalten, die für einen aussagekräftigen RF-Vergleich erforderlich sind.

Unterstützung bei der Produktionsvalidierung und der Einhaltung von Vorschriften

In der Produktion muss jede Radareinheit innerhalb einer begrenzten Durchlaufzeit geprüft werden, wobei die Zuverlässigkeit der Ergebnisse sichergestellt sein muss. Das bedeutet, dass die Station Funktionsprüfungen, RF-Messungen und kalibrierungsbezogene Überprüfungen unterstützen muss, ohne dabei unnötige Abweichungen zu verursachen.

Auch die Rückverfolgbarkeit spielt eine wichtige Rolle. Testdaten müssen strukturiert, zugänglich und konsistent bleiben. Nur so lassen sich Ursachenanalyse, Prozessüberwachung und übergeordnete Qualitätsziele zuverlässig unterstützen. Normen wie ISO 26262, IATF 16949 oder ECE R10 fallen weiterhin in den Verantwortungsbereich des Herstellers. Averna unterstützt diese Bemühungen gezielt. Die entwickelten Testsysteme liefern zuverlässige Daten, sichern die Rückverfolgbarkeit und helfen, Validierungsprozesse klar zu strukturieren.

Fallstudie

Produktionstests für Automotive-Radar

Cover – Averna beschleunigt die Produktionstests für Automotive-Radarsysteme

Ein weltweit führender Automotive-Zulieferer benötigte eine robustere Lösung für End-of-Line-Tests von Automotive-Radargeräten, da seine Produktionslinie aufgrund von Bauteilausfällen, Staub und RF-Leckagen in den Prüfkammern sowie einer ineffizienten manuellen Handhabung der Prüflinge keinen Durchsatz rund um die Uhr aufrechterhalten konnte.

Averna hat eine automatisierte Produktionstestlinie mit Robotik, Sichtprüfungssystemen, Signalverarbeitung mit hoher Bandbreite und staubfreien schallabsorbierenden Kammern entwickelt und integriert.

  • Ein 6-DoF-Roboter und reflexionsfreie Kammern, die einen höheren Durchsatz ermöglichen
  • Verbesserte Prüflingstaktzeit und MTBF-Zeit (Mean Time Between Failures)

Dank seiner umfassenden Fachkompetenz im Bereich Testtechnik konnte Averna das EOL-Testsystem des Kunden für Automotive-Radargeräte erheblich verbessern. Die Testzeiten wurden um 50 % verkürzt und gleichzeitig nachhaltige Rentabilität sichergestellt.

24 Stunden Täglicher Systembetrieb
10 000 Getestete Radargeräte pro Kammer/Woche

Von Radar-Validierung zu Produktionsreife

Averna entwickelt Testlösungen für Automotive-Radarsysteme, die präzise Messungen und eine gleichbleibende Leistung in der Fertigung sicherstellen.