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UWB無線通信技術測試解決方案
UWB技術是一種利用納秒（ns）至皮秒（ps）級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無線通信技術,。其具有抗干擾性能強,、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,。移動設備一旦配備 UWB 可以實現(xiàn)諸多基于精確測距和安全低功耗通信的創(chuàng)新應用體驗,，比如免提接入,、資產查找、導航,、移動支付,、移動共享、AR/VR錨點等,。
UWB已經成為下一個無線互連領域的風口,，業(yè)內企業(yè)紛紛入局，想要在這個新興的市場中占據(jù)有利位置,。伴隨著OEM和ODM客戶部署UWB產品生產,，客戶期望相應的測試儀器也已經準備好，并可以滿足他們的生產制造需求,。
作為一種射頻技術,，UWB相對于4G和5G等移動通信技術是相對簡單的，那么它的測試挑戰(zhàn)在哪兒呢,？今天,，我們詳細聊聊UWB技術的測試需求和解決方案。
一,、UWB測試挑戰(zhàn)
1,、監(jiān)管要求
IEEE 802.15.4z標準定義了LRP（Low Rate Pulse）和HRP（High Rate Pulse）兩種UWB物理層規(guī)范,，其中HRP UWB的應用廣泛。與其他無線電技術一樣,，HRP UWB PHY的關鍵射頻特性必須符合監(jiān)管機構規(guī)定的規(guī)范,，以確保被測設備 (DUT) 發(fā)射的功率不會過大從而可能對相同頻段工作的其他設備造成干擾。
2,、一致性要求
標準 IEEE 802.15.4z-2020和 IEEE 802.15.4-2020規(guī)定了發(fā)射機和接收機的一致性測試用例,，目的是確保UWB產品的質量要求和UWB設備之間的互操作性。此外,，還需要驗證UWB設備的測距功能,，尤其是DUT ToF測量精度。
3,、FiRa PHY認證測試
FiRa認證計劃旨在確保整個生態(tài)系統(tǒng)中UWB設備之間實現(xiàn)可互操作,、安全準確的測距，并改善用戶體驗,。計劃包括PHY層認證,、MAC層認證和用于控制被測設備的通用控制接口規(guī)范。FiRa UWB物理層測試規(guī)范定義了一組基于相關IEEE 802.15.4規(guī)范的發(fā)射機和接收機測試,，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間,、基帶脈沖響應,、發(fā)射信號質量、接收靈敏度,、臟數(shù)據(jù)包測試,。
FiRa認證的UWB設備必須滿足 IEEE 802.15.4z-2020和 IEEE 802.15.4-2020中的要求。此外,，它們必須符合FiRa技術工作組 (TWG) 制定的技術規(guī)范,，其中描述了IEEE 802.15.4z-2020和IEEE 802.15.4-2020中的設備特性，定義了測距和AOA精度等性能要求,，并對PHY測試模式進行了標準化,。
4、ToF和AoA測量
UWB測距精度應在厘米范圍內,。因此,，發(fā)射/接收天線連接器 (模擬前端) 和數(shù)字信號處理塊之間引起的DUT內部時間延遲不能忽視。1ns時間偏差會導致30cm的ToF估算誤差,，需要進行校準以減少這種延遲,。
二、羅德與施瓦茨的UWB測試解決方案
UWB技術的特點和部署給測試帶來巨大挑戰(zhàn),。測試設備必須滿足以下要求,，才能勝任和完成所有測試任務：
符合超寬帶信道 (500 MHz至1400 MHz) 的分析帶寬
非常低的信號功率,，為-41.3 dBm/MHz (對高動態(tài)范圍的挑戰(zhàn))
接收機靈敏度在-90 dBm至-110 dBm之間
發(fā)射功率和天線延遲是需要校準的關鍵參數(shù)
精確的ToF測量
作為耕耘通信測試領域多年的技術專家，羅德與施瓦茨（以下簡稱“R&S公司"）可以提供滿足各種測試要求的UWB測試解決方案,。
1,、一體式解決方案
CMP200無線電通信測試儀是一套集成信號發(fā)生器和信號分析儀的UWB測試解決方案。CMP200 ,、 CMsquares和屏蔽室組合 (選型見下圖),，可為用于研發(fā)和生產的傳導和輻射測試模式提供完整的解決方案。
R&S公司W(wǎng)MT是一項用于自動化芯片組和模塊射頻測試的軟件,，是一個理想的UWB測試支持平臺,。模塊化的軟件框架針對大批量生產測試和非信令研發(fā)應用量身定做，可以靈活地集成到自動化測試環(huán)境中,?？蛇x的 GUI方便易用并且高度可定制，可用于序列和測試計劃創(chuàng)建,。
目前,，CMP200和羅德與施瓦茨WMT已支持Decawave/Qorvo、NXP等供應商的UWB芯片組,，支持的芯片組名單正在穩(wěn)步增多,。
2、信號發(fā)生器和信號分析儀
信號發(fā)生器和信號分析儀的組合是UWB研發(fā)的測試解決方案,。R&S公司提供一系列具有不同頻率覆蓋和調制帶寬的信號發(fā)生器,，可滿足各種測試要求，從支持亞千兆赫波段的低成本SMBV100B矢量信號源到支持所有UWB 波段的SMW200A矢量信號源,。
FSW26信號和頻譜分析儀可以進行全面的UWB信號分析,，是信號發(fā)生器產品系列的良好補充,。它不僅能捕獲和分析信號,，還能根據(jù)預先錄制的I/Q文件的重放情況進行分析。除了UWB信號分析,，F(xiàn)SW26還提供噪聲系數(shù),、相位噪聲和放大器測量，因此成為開發(fā)和驗證支持UWB的芯片組,、調制器和放大器時的理想選擇,。
3、基于示波器的研發(fā)測試解決方案
除了研發(fā)解決方案外,，RTP134/RTP164高性能示波器與VSE 矢量信號探索器軟件的組合也可以作為UWB測試方案部署,。
RTP134/RTP164作為寬帶射頻前端，可直接獲取UWB射頻信號,，無需進行降頻,。VSE對UWB信號進行分析,。該解決方案利用了的示波器觸發(fā)系統(tǒng)，用戶能夠在UWB信號數(shù)據(jù)包開頭處精確觸發(fā),，并以更有效的方式使用可用內存,。
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