【行业方案】UWB终端出产测试方案简介

Part 01本文援用地点：UWB技巧概览UWB（Ultra-Wideband，超宽带）是货真价实的“宽带”技巧，由于UWB旌旗灯号占用很宽的频谱资本，供给较年夜的通讯带宽。 它的开展过程很长，上个世纪90年月，美国有些机构就提出UWB的技巧设想。在它的贸易化途径上，曾有多种差别技巧道路自力开展，比年来应用脉冲无线电（Impulse Radio）情势的IR-UWB失掉了越来越多的利用。 本文探讨的是IR-UWB技巧及其测试计划，为表述便利，以下用UWB指代IR-UWB。个别情形下，UWB脉冲旌旗灯号的频谱宽度年夜于500 MHz，脉冲时光约2 ns。罕见的UWB脉冲旌旗灯号任务频率为7987.2 MHz（信道9）跟6489.6 MHz（信道5），此中信道9请求强迫支撑。UWB单一脉冲被界说为“Chip”，持续多少个“Chip”形成了标记“Symbol”。UWB应用BPM-BPSK调制方法，差别的“Chip”应用差别的电压极性，在差别的时域地位呈现，脉冲电压极性跟地位携带信息。UWB脉冲的反复频率（Pulse Repetition Frequency，PRF）有62.4、124.8跟249.6 MHz等多种。UWB脉冲能够有多种状态，脉冲界限、主旁瓣时光与绝对功率的关联，有明白而严厉的模板束缚。脉冲旌旗灯号的数学表白式能够经由过程相干标准查问到。UWB芯片商声称UWB技巧能供给多少厘米间隔跟多少度角度之内的定位精度。UWB测距跟测向的道理并不庞杂。经由过程丈量无线电旌旗灯号来回测距两边所用飞翔时光（Time of Flight, ToF）失掉间隔；经由过程丈量旌旗灯号达到角（Angle of Arrival, AoA）断定偏向。测向对终端硬件的请求更高，需发动方至少有两根接受天线，天线直接收旌旗灯号的间隔差联合天线间距可算出角度。测距则不天线数目的请求。Part 02UWB技巧的利用场景已商用处景之一：车辆无钥匙接入，现在在海内汽车品牌的高端款型上利用较多前多少代无钥匙接入应用LF、NFC跟BLE等技巧，但它们抗衡烦扰跟防备信息偷盗的才能比UWB差，以是UWB也被参加车联网同盟（Car Connectivity Consortium）新标准傍边。任务时，车辆应用者的手机跟汽车的 UWB模块互联，并一直盘算两者间间隔，当间隔小于必定阈值并确认身份后，响应地位车门翻开，应用者在车内还可经由过程UWB更进一步操纵车辆，比方无钥匙启动引擎，全部进程用户休会的科技感实足。已商用处景之二：遥控鼠标人机互动时，应用有UWB功效的遥控器能够准确定位屏幕上光标地位，相称于把遥控器酿成了手感敏锐的“鼠标”。别的一些潜伏的利用场景 还包含集成于VR/AR终端，如头显、智能眼镜、游戏装备或手机；短距数据传输、付出等。Part 03UWB产物的标准请求IEEE 802.15.4尺度簇： 描写了UWB物理层（PHY）跟介质拜访把持子层（MAC）的功效跟技巧请求这个尺度簇现在包含15.4、15.4z跟15.4ab等三个尺度，前两者曾经有良多成熟的贸易化产物，15.4ab则还在标准化傍边，估计2025年能够解冻。15.4z比拟15.4，明显的变更是在物理层协定数据单位（PPDU）上增添加扰时光戳序列（STS），用于保险测距跟加密；而15.4ab绝对15.4z，供给更高的脉冲反复速度，并增添感知跟雷达等新技巧。802.15.4尺度簇的物理层相干章节界说了UWB的任务频率；功率谱密度（PSD，-41.3 dBm/MHz, 0 dBm/50 MHz）；发射功率谱密度模板；时域脉冲状态；敏锐度及最年夜输入电同等多个主要指标，这些也是UWB射频测试的基本根据。Fine Ranging Consortium： 准确测距同盟，简写为FiRa作为努力于UWB定位利用推广的工业构造，FiRa对UWB的物理层、MAC层分歧性测试作出了请求，并认证测试平台，承认测试机构天资。FiRa的射频分歧性测试标准，既笼罩了IEEE 802.15.4尺度簇的请求，又有专门针对测距需要的测试名目。Car Connectivity Consortium： 车联网同盟，缩写为CCC作为努力于实现车辆跟应用者之间经由过程智能方法衔接的行业构造，CCC标准对UWB的在车相干范畴利用有主要影响。Part 04UWB测距带来的挑衅UWB测距的最年夜挑衅是怎样“准确”的丈量时光。 真空中电磁波以光速传布，即29.98 cm/ns；导线介质（比方聚四氟乙烯资料）中电磁波速度为光速的0.701倍，即21.02 cm/ns。斟酌到芯片商将UWB芯片测距指标定在10 cm以内，测距时光须要以零点多少个纳秒来器量。为保障时光的准确，出产时须要校准每个UWB终真个“天线时延”值（即终端接受天线到基带局部之间的门路时延）并弥补到UWB芯片傍边，假如跳过这一步，依据工程教训，测距成果会偏向多少十厘米乃至更多。校准“天线时延”时，仪表跟待测件之间旌旗灯号门路用时需提前准确计量。像线缆、合路器、衰减器等传导方法下应用的微波器件，能够用矢量收集剖析仪现场测出其耗时。而对测试天线，则需天线厂家告诉天线的“相位核心”跟时延数值。Part 05R S UWB射频综测仪及附件R S射频综测仪CMP200支撑UWB的试验室及出产线测试。它可依据标准请求停止UWB发射机、接受机的射频指标的测验，还能够实现ToF飞翔时光，“天线时延”校准、AoA达到角等多重测试义务，存在功效多样，构造机动，界面友爱，成果正确，速率快等特色。CMP200内置一套旌旗灯号源、旌旗灯号剖析仪。利用于UWB丈量时，任务频率范畴4~20 GHz，剖析带宽1000 MHz。CMP200有3组射频接口，并可经由过程外置扩大单位CM-Z310A将射频口扩大到12个。CMP200内置Linux操纵体系，经由过程外置表现器跟键盘鼠标，或LAN近程操纵。停止UWB射频测试时，CMP200供给多个自力丈量东西，同时浮现于人机界面上，直不雅展现旌旗灯号的多个射频指标，包含PPDU功率及功率谱密度，频谱模板，时域脉冲模板，Chip跟Symbol级别时基颤动等。CMP200还可播放预制波形文件，对UWB终端接受机的敏锐度指标停止验证。测距时，CMP200供给多个PPDU单位持续捕捉剖析东西，共同CM-Z300A合路器跟WMT测试软件，准确丈量CMP200跟待测件测距交互进程中的飞翔时光，从而取得间隔，校准待测件的“天线时延”。CMP200具有多终端并行测试的才能，应用R S专有的“Smart Channel”功效， CMP200可对来自差别终真个仪表资本恳求停止自立调配，无需开辟职员重构代码，年夜幅进步顺序开辟跟出产效力。除仪表外，咱们还为UWB整机辐射测试供给屏障箱跟天线。屏障箱有ATS800、CMQ200跟TS7124等多种。前两款产物频率范畴最高到毫米波频段；后者任务频段较低，也合适传统挪动通讯装备的测试。天线也有多种型号，针对UWB，推举TS-F24-V2型宽带Vivaldi天线，它存在增益高，带宽宽的长处。TS-F24-V2出厂都经由R S工场严厉检测，可供给正确的相位核心跟时延数据。Part 06R S UWB技巧推广胜利案例作为深耕无线电测试与丈量范畴九十多年的当先企业，R S公司联袂业内同仁连续推进UWB技巧的开展翻新，取得了普遍承认。在工业链上游，咱们跟准确测距同盟、车联网同盟等尺度构造以及多家有名检测机构临时配合，CMP200以及配套测试软件WMT已被承认为准确测距同盟FiRa射频分歧性测试平台，并被广泛采取。咱们跟UWB芯片供给商（如Decawave，现为美国Qorvo公司一局部）严密协同，配合开辟UWB测试方式跟东西。咱们跟来自差别利用范畴的终端企业，如三星、博世等公司深度配合，独特赋能UWB终端从产物研发到出产的全链条品质保障跟效力晋升。比年来，咱们还踊跃在各至公共展览平台，如CES，MWC，Expo Europe等会展运动中向大众展现咱们在UWB丈量范畴的尖端技巧跟才能。Part 07R S UWB 终端出产射频测试计划针对UWB终端出产射频测试，除了仪表跟附件外，还须要主动化测试软件。咱们的WMT软件能够实现对仪表跟终真个操控。WMT是一款基于Python言语开辟的半定制化东西，支撑多款R S仪表（CMP200，CMW100，NGx系列电源等），支撑多家公司的UWB芯片（如NXP公司的29Dx、SRxx系列；Qorvo公司的DW、QM系列等）。测试义务经由过程运转测试剧本实现。WMT供给用户操纵界面，测试成果除打印到界面之外，还能够多种罕见或自界说格局保留到出产线数据库。测试剧本能够在软件界面中编纂，经由过程调剂测试剧本中各节点次序，修正各节点属性（如Tx/Rx名目，待测件旌旗灯号特点，接受机测试功率等）机动实现各项义务。WMT顺序构造上支撑多义务并行，能够同时丈量多个终端。典范的UWB终端出产流程里包含电路板跟整机两阶段射频测试，个别先对各种指标停止校准，校准后再对发射机跟接受机指标，测距，达到角等停止一遍验证。上述测试义务都能够在电路板跟整机状况下实现。上面这张图片展现的就是WMT把持CMP200同时测试3支UWB终端，实现收发信机射频指标测试的成果。结 语只管UWB不是一种新的技巧，但近多少年随同它跟花费电子产物及车辆等差别状态终真个联合，UWB利用场景呈现发达开展的势头。UWB旌旗灯号短脉冲、年夜带宽的特点、以及利用于定位时对测试精度的高请求使UWB终真个出产测试变得极具挑衅性，传统测试东西无奈胜任。R S公司为UWB终端射频测试供给了从仪表、屏障箱、测试天线等硬件到WMT主动化测试软件的全套处理计划。出产型客户用WMT并依靠CMP200等硬件的精良机能能够疾速发展出产，既确保测试成果正确牢靠，又晋升效力，从而取得本身产物的竞争力上风。