超宽带 (UWB)设备精确定位和通信测试解决方案

2021-06-28

罗德与施瓦茨携手Colby Instruments 推出 UWB 设备精确定位测试解决方案

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超宽带 (UWB) 技术


超宽带 (UWB) 技术从各个行业的不同应用领域已逐步走进消费者市场,并主要瞄准智能终端和汽车电子应用。典型用例包括无钥匙进入、资产查找、移动数据共享和安全支付。超宽带 (UWB) 技术要求设备能够根据距离、移动方向以及与其他设备的相对位置来确定其位置的能力。



超宽带 (UWB) 技术使用大量无线电频谱,能够实现短距离、高带宽通信,且能耗非常低。UWB 历来被用于使用脉冲信号的雷达成像应用。目前,用于无线连接通信的 UWB 系统以正交频分复用 (OFDM) 系统结构为基础。此外,WiMedia® 推动发展的一项重要 UWB 通信系统也使用 ECMA-368 标准中实施的多频带 OFDM (MB-OFDM) 结构。该标准针对高数据率下的低功耗进行了优化。Bluetooth SIG, Inc. 将 WiMedia® UWB 技术用于高速 Bluetooth®,USB Implementers Forum 则将该技术用于无线 USB。


超宽带通信通过 IEEE 802.15.4a/f/z 标准进行标准化,支持在免许可频谱中进行低功率通信和精确测距。这项技术用于数个行业的不同应用领域,现在正在进入消费者市场,并主要瞄准移动电话和汽车电子应用。典型用例包括无钥匙进入、资产查找、移动数据共享和安全支付。


为了满足 UWB 生态系统的测试需求,无线设备测试解决方案的领先供应商罗德与施瓦茨(以下简称“R&S公司”)联手高精度可编程延迟线的领先制造商 Colby Instruments,为 UWB 生态系统提供极其精确的到达角 (AoA) 和到达相位差 (PDoA) 测试解决方案。


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宽带技术实现精密测距

脉冲无线电通信可以追溯到早期的无线电通信,其时无线电通信以海因里希·赫兹 (Heinrich Hertz) 和古列尔莫·马可尼 (Guglielmo Marconi) 的发明为基础。超宽带的特点是传输极窄脉冲、持续时间仅为几纳秒,并产生 500 MHz 和更高的宽频谱。这使得超宽带信号的抗干扰性较强,而且支持非常精确的飞行时间测量。

IEEE 802.15.4 标准定义了两个物理层。一个物理层针对 1 MHz 至 4 MHz 的低脉冲重复频率 (LRP UWB)。目前的应用中主要使用另一个物理层,其适用于 4 MHz 至 250 MHz 的高脉冲重复频率 (HRP UWB)。大多数应用使用 6 GHz 至 10 GHz 范围内定义的高频段通道,通道带宽为 499.2 MHz。

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基于IEEE 802.15.4 标准的超宽带通道分配(0.8草案 2020年3月)


实现安全通信和准确测距

对于测试超宽带设备,除了监管要求外,FiRa 联盟 (www.firaconsortium.org)、UWB 联盟 (https://uwballiance.org/) 或车联网联盟 (https://carconnectivity.org/) 规定的性能和互操作性状况和要求也非常重要。

通常,在低功率条件下设计、集成和测试宽带无线电设备,所需的测试解决方案需要能够生成和分析非常广泛的信号,并具备必要的动态范围。一个特殊任务在于验证和校准用于飞行时间测量的组件,这要求测试装置能够非常准确地测量时间。罗德与施瓦茨将帮助您确定所需的测试解决方案,助您按预期质量和性能推动应用上市。


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IEEE 802.15.4a/f/z中标准化的脉冲无线电超宽带(UWB)



通过使用R&S公司的 CMP200 无线通信测试仪和 WMT 软件,UWB 设备测试工程师现在可以实现自动化无线设备制造测试,而结合Colby Instruments公司提供的高精度延迟线 XT-200,可以在传导模式下进行测量、校准和验证。


在 UWB 技术中,通过精确测量 UWB 信号从发射机传输到接收机所需的时间(飞行时间),可以计算两个设备之间的距离。通过测量两个 UWB 接收天线收到信号的时间或相位差,可以计算到达角。延迟线让用户能以 0 到 625 ps 的延迟范围和 0.50 ps 的分辨率来设置 DUT,从而可以模拟更精确的角度和距离。R&S CMP200集合了信号分析仪和信号发生器的功能,为传导和辐射环境中的发射机和接收机测量提供了完整的解决方案。


UWB 技术的关键是通过三项核心服务——免提访问控制服务、基于位置的服务以及设备到设备的服务来确定设备的位置和方向。


罗德与施瓦茨超宽带测试解决方案的优势

  • 从研发到生产和认证,测试解决方案涵盖所有方面

  • 行业主要参与者携手开发的专用超宽带解决方案

  • 一致性和认证测试解决方案


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