UWB測試挑戰(zhàn)及解決方案

UWB已經(jīng)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(chǎn)品生產(chǎn)，客戶期望相應的測試儀器也已經(jīng)準備好，并可以滿足他們的生產(chǎn)制造需求。

在上期文章《不一樣的UWB（上）》中，我們?yōu)榇蠹?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/858/" target="_blank">科普了UWB的發(fā)展歷史、生態(tài)建設和技術原理。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。

UWB測試挑戰(zhàn)

監(jiān)管要求

最新的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的應用最為廣泛。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。

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(chǎn)品的最低質量要求和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。

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。

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內部時間延遲絕對不能忽視。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。

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，最大為-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。

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(chǎn)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(chǎn)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。可選的 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等知名供應商的UWB芯片組，支持的芯片組名單正在穩(wěn)步增多。

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)必不可少的測試解決方案。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 波段的高端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(chǎn)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。

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。該解決方案利用了先進的示波器觸發(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。

審核編輯：湯梓紅