UWB無(wú)線通信技術(shù)測(cè)試解決方案

UWB技術(shù)是一種利用納秒（ns）至皮秒（ps）級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線通信技術(shù)。其具有抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢(shì)。移動(dòng)設(shè)備一旦配備 UWB 可以實(shí)現(xiàn)諸多基于精確測(cè)距和安全低功耗通信的創(chuàng)新應(yīng)用體驗(yàn)，比如免提接入、資產(chǎn)查找、導(dǎo)航、移動(dòng)支付、移動(dòng)共享、AR/VR錨點(diǎn)等。

UWB已經(jīng)成為下一個(gè)無(wú)線互連領(lǐng)域的風(fēng)口，業(yè)內(nèi)企業(yè)紛紛入局，想要在這個(gè)新興的市場(chǎng)中占據(jù)有利位置。伴隨著OEM和ODM客戶部署UWB產(chǎn)品生產(chǎn)，客戶期望相應(yīng)的測(cè)試儀器也已經(jīng)準(zhǔn)備好，并可以滿足他們的生產(chǎn)制造需求。

作為一種射頻技術(shù)，UWB相對(duì)于4G和5G等移動(dòng)通信技術(shù)是相對(duì)簡(jiǎn)單的，那么它的測(cè)試挑戰(zhàn)在哪兒呢？今天，我們?cè)敿?xì)聊聊UWB技術(shù)的測(cè)試需求和解決方案。

一、UWB測(cè)試挑戰(zhàn)

1、監(jiān)管要求

最新的IEEE 802.15.4z標(biāo)準(zhǔn)定義了LRP（Low Rate Pulse）和HRP（High Rate Pulse）兩種UWB物理層規(guī)范，其中HRP UWB的應(yīng)用最為廣泛。與其他無(wú)線電技術(shù)一樣，HRP UWB PHY的關(guān)鍵射頻特性必須符合監(jiān)管機(jī)構(gòu)規(guī)定的規(guī)范，以確保被測(cè)設(shè)備 (DUT) 發(fā)射的功率不會(huì)過(guò)大從而可能對(duì)相同頻段工作的其他設(shè)備造成干擾。

2、一致性要求

標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.15.4z-2020和 IEEE 802.15.4-2020規(guī)定了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的一致性測(cè)試用例，目的是確保UWB產(chǎn)品的質(zhì)量要求和UWB設(shè)備之間的互操作性。此外，還需要驗(yàn)證UWB設(shè)備的測(cè)距功能，尤其是DUT ToF測(cè)量精度。

3、FiRa PHY認(rèn)證測(cè)試

FiRa認(rèn)證計(jì)劃旨在確保整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中UWB設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)可互操作、安全準(zhǔn)確的測(cè)距，并改善用戶體驗(yàn)。計(jì)劃包括PHY層認(rèn)證、MAC層認(rèn)證和用于控制被測(cè)設(shè)備的通用控制接口規(guī)范。FiRa UWB物理層測(cè)試規(guī)范定義了一組基于相關(guān)IEEE 802.15.4規(guī)范的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測(cè)試，例如：數(shù)據(jù)包格式、功率譜密度模板、載波頻率容差和脈沖時(shí)間、基帶脈沖響應(yīng)、發(fā)射信號(hào)質(zhì)量、接收靈敏度、臟數(shù)據(jù)包測(cè)試。

FiRa認(rèn)證的UWB設(shè)備必須滿足 IEEE 802.15.4z-2020和 IEEE 802.15.4-2020中的要求。此外，它們必須符合FiRa技術(shù)工作組 (TWG) 制定的技術(shù)規(guī)范，其中描述了IEEE 802.15.4z-2020和IEEE 802.15.4-2020中的設(shè)備特性，定義了測(cè)距和AOA精度等性能要求，并對(duì)PHY測(cè)試模式進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。

4、ToF和AoA測(cè)量

UWB測(cè)距精度應(yīng)在厘米范圍內(nèi)。因此，發(fā)射/接收天線連接器 (模擬前端) 和數(shù)字信號(hào)處理塊之間引起的DUT內(nèi)部時(shí)間延遲絕對(duì)不能忽視。1ns時(shí)間偏差會(huì)導(dǎo)致30cm的ToF估算誤差，需要進(jìn)行校準(zhǔn)以減少這種延遲。

二、羅德與施瓦茨的UWB測(cè)試解決方案

UWB技術(shù)的特點(diǎn)和部署給測(cè)試帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。測(cè)試設(shè)備必須滿足以下要求，才能勝任和完成所有測(cè)試任務(wù)：

• 符合超寬帶信道 (500 MHz至1400 MHz) 的分析帶寬

• 非常低的信號(hào)功率，最大為-41.3 dBm/MHz (對(duì)高動(dòng)態(tài)范圍的挑戰(zhàn))

• 接收機(jī)靈敏度在-90 dBm至-110 dBm之間

• 發(fā)射功率和天線延遲是需要校準(zhǔn)的關(guān)鍵參數(shù)

• 精確的ToF測(cè)量

作為耕耘通信測(cè)試領(lǐng)域多年的技術(shù)專家，羅德與施瓦茨（以下簡(jiǎn)稱“R&S公司”）可以提供滿足各種測(cè)試要求的UWB測(cè)試解決方案。

1、一體式解決方案

CMP200無(wú)線電通信測(cè)試儀是一套集成信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)分析儀的UWB測(cè)試解決方案。CMP200 、 CMsquares和屏蔽室組合 (選型見(jiàn)下圖)，可為用于研發(fā)和生產(chǎn)的傳導(dǎo)和輻射測(cè)試模式提供完整的解決方案。

R&S公司W(wǎng)MT是一項(xiàng)用于自動(dòng)化芯片組和模塊射頻測(cè)試的軟件，是一個(gè)理想的UWB測(cè)試支持平臺(tái)。模塊化的軟件框架針對(duì)大批量生產(chǎn)測(cè)試和非信令研發(fā)應(yīng)用量身定做，可以靈活地集成到自動(dòng)化測(cè)試環(huán)境中?？蛇x的 GUI方便易用并且高度可定制，可用于序列和測(cè)試計(jì)劃創(chuàng)建。

目前，CMP200和羅德與施瓦茨WMT已支持Decawave/Qorvo、NXP等供應(yīng)商的UWB芯片組，支持的芯片組名單正在穩(wěn)步增多。

2、信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)分析儀

信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)分析儀的組合是UWB研發(fā)的測(cè)試解決方案。R&S公司提供一系列具有不同頻率覆蓋和調(diào)制帶寬的信號(hào)發(fā)生器，可滿足各種測(cè)試要求，從支持亞千兆赫波段的低成本SMBV100B矢量信號(hào)源到支持所有UWB 波段的SMW200A矢量信號(hào)源。

FSW26信號(hào)和頻譜分析儀可以進(jìn)行全面的UWB信號(hào)分析，是信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)品系列的良好補(bǔ)充。它不僅能捕獲和分析信號(hào)，還能根據(jù)預(yù)先錄制的I/Q文件的重放情況進(jìn)行分析。除了UWB信號(hào)分析，F(xiàn)SW26還提供噪聲系數(shù)、相位噪聲和放大器測(cè)量，因此成為開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證支持UWB的芯片組、調(diào)制器和放大器時(shí)的理想選擇。

3、基于示波器的研發(fā)測(cè)試解決方案

除了研發(fā)解決方案外，RTP134/RTP164高性能示波器與VSE 矢量信號(hào)探索器軟件的組合也可以作為UWB測(cè)試方案部署。

RTP134/RTP164作為寬帶射頻前端，可直接獲取UWB射頻信號(hào)，無(wú)需進(jìn)行降頻。VSE對(duì)UWB信號(hào)進(jìn)行分析。該解決方案利用了先進(jìn)的示波器觸發(fā)系統(tǒng)，用戶能夠在UWB信號(hào)數(shù)據(jù)包開(kāi)頭處精確觸發(fā)，并以更有效的方式使用可用內(nèi)存。

艾克賽普公司是羅德與施瓦茨（R&S）湖南授權(quán)代理商，如果您對(duì)光電器件測(cè)試有需求或任何疑問(wèn)，歡迎聯(lián)系我們，將提供免費(fèi)樣機(jī)上門試用和定制測(cè)試解決方案。