超寬帶(UWB)設備可以提供用無線方式來傳輸照片,電影和音樂(見figure 1).并且,幾家芯片制造商有第二代或者第三代芯片解決方案,用于無線多媒體應用,比如無線USB。
Figure 1: 使用了UWB技術,視頻流媒體、無線傳輸打印文檔、電影傳輸和照片交換都變得容易。
但是,在我們慶祝之前,我們需要了解一個現實,就是UWB的價格和校準&測試成本的對比。我們期待使用UWB做很多事,但是它必須要與其它無線連接形式共存。并且,它必須是低成本的。同時,它要滿足一系列挑戰(zhàn)性的參數規(guī)格――這就是校準&測試的目的。
更深入的了解
UWB頻率范圍從3.1GHz直到10.6GHz,這些頻率被劃分成14個528MHz的頻段。信號“跳躍”在三個相鄰頻段(占用1584MHz的頻譜),它的特征是跳躍快速,短符號時間(242.5納秒)。這一技術使用多頻帶正交頻分復用(MB-OFDM),且根據不同的數據速率,使用正交相移鍵控(QPSK)或者雙載波調制(DCM),如table 1所示。這一無線USB可以在3米的距離下數據速率可以達到480 Mbps,在10米的距離下可以達到110Mbps。
Table 1:用于已驗證的無線USB的調制方案和數據速率
這14個528MHz頻帶有不同的區(qū)域規(guī)則限制(見figure 2),只有group 6頻帶在世界各地都已授權。所以,最新的芯片組將會圍繞group 6,而第一代芯片組是基于group 1的。
Figure 2:在14個528MHz頻帶中,只有group 6頻帶在所以的確都已授權
UWB普通無線平臺支持多種跳頻帶序列(稱為“時間頻率碼”或者TFC),允許只使用一個頻帶,或者在兩三個頻帶之間跳躍(見table 2)。
Table 2: 依據選擇的TFC,可以挑選使用單頻帶(TFC 5,6和7),雙頻帶(TFC 8,9和10),或者三頻帶(TFC 1,2,3和4)的跳躍序列。
開發(fā)和生產測試
開發(fā)測試和生產測試有根本的區(qū)別。對于開發(fā)而言,設計出的產品要有能力滿足所有的定義標準,所使用的元器件在容限范圍內按最壞情況組合,要能得到一個仍然在規(guī)格范圍以內的結果。不過,一旦這樣的設計被驗證之后,就沒有必要像之前一樣測試所有的相同設計方面,F在需要做的其實是發(fā)現生產錯誤或者壞的元器件。
可能有人質疑說,對于第一種情況――開發(fā),使用一堆通用儀器連接在一起來準確測試必要的參數,還是使用為測試UWB而專門設計的系統(tǒng),沒有什么區(qū)別。但是,在今天這個商品化,競爭激烈的電子市場,不管對于開發(fā)還是生產,時間都是至關重要的。設計要在幾周之內,而不是幾個月之內,可以付諸生產。一旦設計經過了驗證,大規(guī)模量產能力要盡快準備就緒。在那些情況下,不會有如此充裕的時間來使用即時搭建的設備群做生產測試。當然,也可以說這樣的方法延緩了開發(fā)進程。
一個UWB設備可以發(fā)射和接收,每個功能都需要測試。在發(fā)射方面,需要測試功率電平和設置精度,誤差向量幅度(EVM),功率譜密度(比如,相對于頻譜波形)和頻偏。但是那只是開始。你還要測試符號時鐘誤差,相位噪聲,壓縮,幅度和相位平衡,幅度在時域的變化,和本地振蕩器泄漏。
在接收機方面,你將要測試在某個最壞誤包率(PER)情況下的靈敏度和某個最壞誤包率情況下的過載。要提到的是, 還需要測試接收機的鄰道抑制,相間信道抑制和最大接收范圍。
對于這一級的開發(fā)測試,使用通用儀器注定是一個冗長的過程。也意味著這些儀器必須能夠精確測試跨度為7.5GHz的信號,并且有足夠快的響應,以測試快速調頻和短符號。能滿足這樣帶寬和速度的儀器往往價格不菲。
另一方面,使用由軟件控制的向量信號分析儀的單盒測試儀來捕獲盒分析UWB信號,并提供全面的測試結果,以滿足開發(fā)需求。但是,開發(fā)一個滿足UWB的帶寬和速度要求的測試儀,是一項挑戰(zhàn)性的工作。
Iqultra 超寬帶 測試系統(tǒng)
乍看之下,Litepoint的IQultra 測試方案跟它流行的IQview WiFi測試儀很類似,但是只是外形類似。這一新的UWB測試方案必須支持接近8GHz范圍的頻譜,最高端的頻率超過10GHz。并且,它必須能夠一次捕獲帶寬超過500MHz的信號。而對于三頻帶跳頻,一次捕獲的信號帶寬要達到1.6GHz。當今大部分的頻譜分析儀提供20MHz的帶寬,大多數高質量的實驗室儀器的頻率范圍最高達到6GHz。顯然,大部分實驗室儀器的能力也不足以用于UWB,一些非常高成本類型的儀器除外。
所以,IQultra 首先滿足UWB物理層規(guī)范,并且它提供全面的EVM測試。(見Figure 3)
Figure 3: IQu
ltra的GUI軟件提供分析結果的全面列表(右面部分),加上三個可選擇的視圖界面。這里,最頂部的視圖為信號功率-時間,左下方顯示信道平坦度,右下方室OFDM子載波的星座圖。
其中一項重要的測試是功率譜密度測試,用來保證測試的信號完全處于頻譜模板之內(見figure 4),超出模板規(guī)范的信號很可能會干擾到其它信號。
Figure 4:這個視圖界面顯示在三個頻帶內跳躍的功率。
使用基于Alereon的DUT,通過它自己的驅動軟件來控制,可以選擇頻帶組,TFC和連續(xù)數據包輸出。IQultra 室由它自己的GUI軟件控制,允許選擇頻帶組和捕獲模式(單信號或者連續(xù)信號)。在單信號模式,測試者可以捕獲一個數據包,并顯示出即時的結果。信號捕獲只需要幾秒鐘時間,后續(xù)的分析和顯示也只需要幾秒鐘。只需要單擊一下鼠標就可以得到所有的分析結果。在連續(xù)捕獲模式,可以觀察一段連續(xù)的數據包的“快照”,看看結果是相對穩(wěn)定還是偏離了正常情況。
不管對于開發(fā)測試還是生產測試,使用IQultra,所有的測試都可以在幾秒鐘之內完成。設置保持不變,用戶只需要選擇不同的參數和視圖界面。在對UWB設備整體的開發(fā)和生產成本限制條件下,IQultra真正算的上實際可行的方案。