雷達測試的主要考量

在雷達與電子作戰領域，軍用雷達的作業環境和需求變化尤其迅速；而如下所列的雷達趨勢，也讓這些系統的複雜度大幅升高。

• 雷達架構的迅速普及 (例如主動式電子掃描陣列 (AESA)、雙靜態與被動式雷達)，加上「認知」雷達與 LPI 雷達近乎無限數量的軟體定義技術，使得測試系統所需的測試範圍持續增加。
• 平台小型化，促進了不同 RF 系統的統整。未來的雷達、電子作戰接收儀以及通訊，很有可能會共用同一個感測器平台，並且視為單一單位進行測試。
• 由於自動機制與商用載具市場相似，為確保安全與穩定性，多感測器與多平台系統之間所需的測試量勢必大幅提升。

只有雷達建模與目標模擬這樣的測試類型，才能在整個設計流程中應用。由於雷達系統的複雜度提升，勢必要在開發期間能夠靈活進行雷達建模與模擬，才能減少完整系統測試所需的高昂費用、在早期階段找出設計問題並解決，以及降低時程延誤的風險。

較大的產業趨勢，諸如軟體導向與多功能平台、低潛時、互聯的世界、巨量資料，以及機器學習與人工智慧等，在在使得新的雷達與電子作戰系統創新速度持續加快。也因為有如此多的創新技術，您必須先熟知某些測試挑戰，才能在測試設計流程及早處理。因此需要了解在以下雷達與電子作戰產業創新中，初始元件與系統層級的測試考量要點：第 5 代噴射戰鬥機、超高音速武器、多基地雷達與無人機、連網的電子戰鬥指令，以及認知雷達與認知或預測性電子作戰設備。

第 5 代噴射戰鬥機是一種軟體導向飛機，當中由超過 1,000 萬行的程式碼來控制，並連接一系列感測器協作，以便飛機能更快進行飛行修正。對於結合一組感測器的資料，並根據該資料進行軟體導向調整的系統而言，有 2 個主要的元件測試至關重要：天線的波形變化測試，以及系統輸入與輸出 (I/O) 的訊號完整性測試。這些天線具有多功能的特性，因此您必須測試天線的波形變化，並且驗證其隔離與指向性均高。由於結合不同的感應器，加上這些感測器所產生的資料不同，系統 I/O 自然變得複雜。您必須進行訊號完整性測試，才能確保並維持高資料傳輸率，同時能夠使用可客制化的系統 I/O。對於系統層級的測試，重型軟體套件與整合需要進一步測試一系列的多功能模擬作業，以確保軟體就緒，並且能夠管理潛在錯誤或非預期的輸入。

超高音速武器系統與反應平台需要可靠的低潛時系統，以利及時因應環境來調整。如此，雷達與電子作戰系統的需求範圍更廣，其元件層級的天線系統必須讓雷達每一根天線都配備更多元件，才能透過相位與振幅控制，進行更精確的波束控制。而在系統層級，您需要低潛時測試 (尤其是模擬作業的快速更新率)，才能確保系統跟得上超高音速的速度，並掌握武器或反武器系統的決策執行。為了提升模擬器的更新速度，並且能測試這些更快的系統，您需要可以快速處理資料並更新模型目前狀態的測試系統，以便能準確呈現模擬環境。

由於必須及早掌握更多有關小型雷達目標或環境的資訊，對多基地雷達系統與無人機的要求也隨之增加；而多基地雷達系統與無人機需要互相配合，才能在更加互聯的世界中發揮效用。在元件層級擁有互聯系統，使得對於較寬頻代的元件需求大增，這些元件具有線性特性，同時可能需要您了解並測試非傳統的減損。至於相位式陣列天線上的元件，高增益與指向性能確保每個元件在較小區域擁有更高的執行效能，同時整個系統的元件又能確保整體相位式陣列天線的涵蓋範圍正確無誤。高指向性與更緊密的波束，可讓雷達搜尋到更遠且更小的目標。而在系統層級，高解析度與寬頻的低潛時測試，加上多通道之間緊密的同步化，也是至關重要。為了測試這些雷達系統的可靠性與準確度，您必須透過高密度與詳細的電子作戰模擬，權衡更多的通道。

互聯的世界與巨量資料趨勢也促成了連網電子戰鬥指令的產生，這是藉由一系列的新類型感測器與裝置協作，以辨別、尋找與分類其他團體的動作、功能和階層。由於使用的感測器種類相當廣泛，元件層級的測試便需要進行更複雜的 I/O 分析。系統層級包含彙整的測試架構，需要進行平行測試和高速資料分析。此外，系統也需要有精密的模擬器，以便提供更高的精確度，以及處理更複雜的威脅情形。

這些系統透過一系列感測器的協作，再使用軟體來控制系統，能以更快的速度產生更多資料。由於能以更快的速度產生更多資料，您的系統在決策與資料整理的速度，必須比人工處理的速度還要快。也因此，認知雷達以及認知或預測性電子作戰系統才會問世。而相較於其他系統，這些系統的元件和子系統測試方案設定，所涉及的頻率與頻寬更為廣泛。此外，傳統的參數測試很可能不足以讓人充分了解系統效能，也就是您必須在測試流程及早進行建模與模擬測試。而在系統層級，開迴路模擬器方案已不再可行，測試資產必須更準確地模擬目標與環境，而不是依賴傳統的威脅資料庫，因為這些資料庫無法評估認知雷達系統的所有功能。

隨著系統複雜度攀升，新技術也持續發展，您必須在元件與系統層級測試能因應的儀器。您也需要一套考慮周全的測試方法，以滿足新的需求、確保系統可靠，並且維持測試時程。

用於進行雷達系統整合與測試的傳統測試方法有四種：延遲線、商用現成 (COTS) FPGA 啟用的儀器或 RF 系統單晶片 (RFSoC)、COTS 雷達目標產生器，以及現成的測試與量測解決方案。上述測試方法的每一種均各有優缺點。

延遲線是可靠且具經濟效益的解決方案，購入與開發門檻較低，並且符合低潛時需求。然而，這種解決方案的功能相當有限，只能用於簡單的系統功能測試。這種解決方案不具有電子反反制 (ECCM) 技術，也無法模擬現代雷達的實際環境或情境，例如雜波與干擾。

COTS FPGA 啟動的儀器或 RFSoC 具備低資金成本、低潛時功能，並且可靈活地針對複雜系統的特殊需求來量身打造。然而，這種解決方案需要大量的人力成本，例如初始開發時的一次性工程成本。由於編碼複雜，這種儀器的維護不易，且無法保證總是可靠。一般而言，這種儀器並非真正的測試設備，所以您必須在韌體和軟體上投入不少心力，才能在所有新測試計畫開始時，讓系統順利運作。

COTS 雷達目標產生器系統所需投資的一次性工程成本較低，因為其具有較高階的軟體起始點，並且能夠針對特定應用需求來量身打造。如此可讓相關領域專家在測試系統設計流程中，及早運用所學的知識。然而，COTS 雷達目標產生器通常成本會比較高、需要升級與維護的支援，並且因為本身大部分功能已預先定義，所以缺乏靈活性。這些設備的測試功能進展更慢，因此要為這些產生器實作新的模式或功能，就需要仰賴測試廠商。

封閉式或現成的測試與量測解決方案已經過定義，並以完整的解決方案提供，因此擁有極佳的動態範圍，以及根據核心 COTS 模型且確實校準的著名支援，並且能夠快速在多個程式之間運用。然而，現成的測試與量測解決方案受限於廠商定義的功能，並且難以針對特殊系統需求來設定。由於這些解決方案未針對特定測試進行最佳化，一般不具備相位同調功能，且通常是規定的或開迴路系統，因此產生的潛時也會比較高。也因為這些挑戰，您必須仰賴廠商來因應快速變化的需求而新增功能，導致系統難以擴充為多通道 RF 系統，支援諸如 AESA 和干涉儀等技術，同時也限制您進行閉迴路測試的能力。    

這個影響新雷達與電子作戰技術的產業趨勢，也促成了新的測試儀器趨勢，例如產業整合、軟體定義平台、測試系統可維護性，以及測試系統架構。

測試設備廠商通常服務的產業不只一種，所以能夠使用橫跨諸如汽車、5G 和國防等不同產業的儀器。隨著這些產業的技術與測試在全新互聯的世界中整合，測試儀器必須擴充頻率範圍，並且以更大的作業頻寬搭配更高的通道數來運作。測試與量測廠商會投入更多資源在軟體平台上，以便順利執行其儀器；並且相較於以往手動操作的測試系統，客戶會毫不猶豫地選擇兼具靈活性、測試速度與穩定性的軟體，廠商也能獲得更多營收。相較於其他閉迴路方案的雷達測試，測試設備廠商能夠在多種產業運用其設備，並藉由規模經濟來壓低測試儀器解決方案的成本，同時創造功能更多的測試儀器。

根據產業資料顯示，用於測試的箱型儀器必須能持續使用 8 到 12 年。韌體更新的間隔必須為 18 至 24 個月，而硬體升級幾乎每 18 至 36 個月一次。箱型儀器整合了觸控螢幕和較少的實體按鈕，與手機裝置相似。為了提升靈活性，箱型系統製造商將模組化裝置整合到這些系統中，使得系統升級更加方便。他們也會製造「超級主機」，或箱型儀器系列，以適用於單一系統更大的測試範圍。

模組化儀器在業界的成長最大，其無線電前端、多處理器架構，以及報告製作和儲存空間等方面的需求均有所增長。透過使用模組化軟硬體平台，您可以根據諸多需求來調整測試系統，包括縮短設計時間、減少時程延誤風險，以及符合未來與更複雜的系統需求等。新的模組化系統在同一裝置中即包含 FPGA 與 RF 硬體，因此擁有更佳的靈活性。這表示您可以使用同一儀器來執行更多類型的測試，只要在即時處理器、頻譜螢幕、通道模擬器和 DUT 控制器等裝置之間切換即可。但即使是模組化，也需要在高密度測試系統，以及高效能測試系統之間取捨。如果您可以犧牲測試效能以換取額外的功能，則可以將多功能儀器納入模組化系統中。多功能模組化量測儀器還提供改良式量測 IP、更完善的元件 (尤其是類比數位轉換器以及數位類比轉換器)、先進的訊號處理功能，以及更優良的軟體可存取性與架構。此外，模組化測試儀器也產生了更多精巧的測試系統，因此可以同時將好幾種箱型儀器功能裝入更小的 PXI 式模組化儀器或系統。

整體而言，測試儀器運用與因應產業整合、軟體定義儀器、多功能測試儀器以及模組化測試儀器，持續發展並符合新雷達與電子作戰技術的需求。

現下許多趨勢都引領著多種產業之間的技術發展，當中包括雷達與電子作戰產業。軟體導向與多功能平台、低潛時需求、互聯的世界、巨量資料處理與資訊曝光，以及機器學習與人工智慧等，在在推動了元件層級和系統層級的測試創新。為加快雷達與電子作戰領域的技術發展速度，並確保設計可靠性，製造商改變了傳統的測試與量測設備，以符合這些新的需求。透過模組化儀器，以及在不同測試階段更多的建模與模擬作業，您可以跟上這些雷達與電子作戰系統的趨勢。建模與模擬還可以降低完整系統測試昂貴的費用，並且讓您能在測試流程及早發現並解決問題，進而降低時程延誤的風險。有了即將到來的新類型雷達與電子作戰技術，您必須在測試設計流程及早處理新的測試挑戰，以找出適當而又靈活的測試系統，以便滿足新的需求，以及您特殊應用的需求。