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怎么让超宽带(UWB)信号测验变得简单易行?

现如今,无线电技术新兴起一种名叫超宽带(UWB)无线技术,这种技术发展非常迅速,并且有望在低功耗、短距离无线应用上广泛普及。目前,UWB技术已经迅速

现如今,无线电技能新鼓起一种名叫超宽带(UWB)无线技能,这种技能发展十分敏捷,并且有望在低功耗、短距离无线运用上广泛遍及。现在,UWB技能现已敏捷成为无线USB 和短程探地雷达等运用的领导技能。UWB无线电不同于传统窄带无线电,具有很多的专用测验需求。巨大的信号带宽、窄脉冲和挨近热噪底的瞬态功率频谱密度(PSD),使得 UWB 测验起来十分困难。泰克在UWB测验上为业界供给了比较简略有用的处理计划。下面小编给咱们展开来细说。

什么是超宽带(UWB)技能?

依据百度解析,超宽带技能(UWB,Ultra Wide Band)技能是一种新式的无线通讯技能。它经过对具有很陡上升和下降时刻的冲激脉冲进行直接调制,使信号具有GHz量级的带宽。超宽带技能处理了无线电多年以来对信道式微不活络、发射信号功率谱密度低一级问题的处理,一起包含如低截获才干、体系杂乱度低、能供给数厘米的定位精度等一系列长处。

简略来讲,超宽带(UWB)技能是一种低功耗、高带宽并且完成相对简略的无线通讯技能。UWB技能与传统的无线通讯技能有着本质区别,如现在简直一切的无线通讯包含移动电话、无线局域网等通讯,其所运用的通讯载波均为接连的电波,而超宽带(UWB)产品在作业时宣布则更多的是很多的十分短距离、能量十分大的脉冲波形。这些脉冲都是经过精确计时的,每个只要几个毫微秒长,能够掩盖十分广泛的区域。

泰克针对超宽带(UWB)信号测验供给专用的生成剖析测验仪器

AWG70000 恣意波形发生器

UWB信号带来了许多应战性的测验和丈量问题,需求专用的测验仪器功用。泰克为UWB生成和剖析超宽带测验信号,给出了要求高功用恣意波形发生器(如泰克AWG7000系列)和超宽带数字荧光示波器(如能够满意各种UWB信号带宽要求的DPO70000系列)。

泰克AWG7000系列和RFXpress为UWB 测验信号的生成供给了牢靠的处理计划。AWG7000和RFXpress能在UWB频谱中以数字办法组成和发生信号。对自界说的UWB 信号或针对最新WiMedia 规范界说的信号而言,AWG7000 处理计划可创立超越1.6GHz 调制带宽的实时跳频信号。RFXpress 软件运用户能彻底操控其UWB信号的特性,包含扶引同步序列和时刻频率码等。对WiMedia运用的悉数六个频带组(BG1~BG6),运用AWG7000 能够在IQ、IF 或直接RF 信号中,也给用户供给了直接发生射频、中频上变频或基带调制等三种不同的挑选。

运用AWG7000 和SerialXpress 发生数字信号,添加去加剧

运用AWG7000 和SerialXpress 添加有信号复原的数字数据

泰克AWG7000系列恣意波形生成器调制超宽带(UWB)信号

泰克AWG7000恣意波形发生器供给 20Gs/s 的采样率,可直接生成多种 UWB 波形

生成UWB测验信号要求巨大的带宽,这需求运用专用的信号生成设备。大多数常用的实验室信号发生器只能生成几十或几百MHz的带宽,而大多数UWB信号需求1.5 GHz的带宽,远不能满意UWB要求。

依据要生成的UWB调制,或许需求不同的信号发生办法。TH-UWB和DS-UWB之类的信号一般彻底在基带生成,要求几千兆赫的基带带宽。其它信号如MB-OFDM则更多地上变频到相应的RF频段。上变频办法要求的基带带宽较少,但添加了外部上变频器或调制器,提高了杂乱性。

多年来,泰克AWG系列的带宽才干一向居于业界抢先地位。AWG7000等类型运用近四倍的过采样率,完成了高达20 GS/s的采样率和5.8 GHz的基带带宽。这为BG1和BG2的WiMedia MB-OFDM信号直接生成RF供给了满意的带宽。

AWG7000支撑直接基带和外部I-Q调制器/上变频器UWB信号生成办法

通用AWG能够履行直接基带恣意波形生成功用,生成的I-Q基带信号还能够运用传统外部调制器调制和上变频到更高的频率。AWG7000供给了8 – 10位的动态规模,能够在没有外部元件的情况下,直接生成高达5.8 GHz的UWB信号。能够运用外部上变频器或I-Q调制器,完成WiMedia高频段组#3-6的信号。

AWG7000系列也配有差分输出,能够直接同盛行的平衡放大器和混频器元件接口,改进了抗共模搅扰的才干。由于很多的UWB信号创立作业运用软件算法以数字办法完成,因而恣意波形存储器活络播映各种信号的才干对UWB工程师特别具有吸引力。

能够运用仪器面板操作或PC,经过多种编程办法对恣意波形存储器编程。

泰克供给了RFXpress,这是一种强壮的软件东西,能够组成杂乱的UWB调制波形文件。此外,泰克AWG还能够导入许多常用的文件类型进行播映,如.pat、.seq、.wfm、MATLAB®、Mathcad®或Excel®。这种活络的文件格局答应工程师直接从软件界说无线电规划东西中下载波形数据,并且一般不需求进行格局转化。

运用RFXpress 快速创立根据通用或规范RF/IF信号

为有用构建UWB体系,需求各种测验鼓励波形。曩昔,编译杂乱的UWB信号结构一向很难。一般情况下,最简略随时取得的UWB信号,是来自于该体系本身软件界说的信号编码。这也是为什么泰克AWG信号发生器会支撑多种兼容文件类型:这些文件类型被广泛用于盛行软件界说无线电的规划东西。

可是,运用UWB自己的体系软件生成测验信号或许会带来问题。这种办法的首要问题是它假定体系波形规划能够正确运转,而在开发阶段前期,这或许并不契合实践情况。此外,无线电体系软件一般不能添加信号损害,发生满意测验意图的信号处理起来或许会十分费事,一起,这些体系软件在规划时一般没有考虑测验所用的人机界面。

愈加首选的办法是运用已知出色的软件东西,这种东西能够牢靠地组成通用信号和根据规范的信号,这些信号能够带损害,也能够不带损害。这消除了测验信号的不确认性,供给了简洁易用的人机界面,加快了规划和调试流程。

RFXpress一起供给了通用多信道调制组成功用和根据规范的组成功用,如WiMedia的UWB信号

RFXpress波形组成软件支撑创立通用信号,及创立特定规范信号,如WiMedia格局。因而,RFXpress一起适用于WiMedia设备的频谱环境仿真和功用测验。RFXpress是一种根据盛行PC的软件东西,其图形用户界面能够以可视办法承认波形和设置。RFXpress能够快速组成波形,简洁地主动校准,创立RF和IF信号。它还具有“主动发现仪器”功用,消除费事的手动仪器设置作业。为简化通用波形或根据规范的波形创立进程,RFXpress还具有主动回卷(Wrap around)校对及归一化波形起伏。回卷校对功用消除了在重复播映的波形最初和结尾信号起伏差异大时接连播映时或许发生的频谱毛刺。归一化波形起伏使输出信号动态规模到达最大,它缩放波形的起伏,以最好地习惯AWG的数模转化器(DAC)的动态规模。

经过运用一致性形式,用户只需点击鼠标,就能够组成杂乱的MB-OFDM WiMedia信号。RFXpress包含业界选用的各种WiMedia信号规范,答运用户在最高层级上挑选信号特色。这消除了手动编程完成规范规则的信号特性的杂乱性。它还降低了构建WiMedia信号时因疏忽而发生过错的或许性。

RFXpress能够对很多的WiMedia信号特性编程。例如,虽然WiMedia规则了RF频段组和中心频率,但泰克认识到,许多工程师或许期望在IF上履行测验。RFXpress答应在AWG方针规模内,用户可挑选在IF频率或WiMedia规范RF频率上界说信号。

RFXpress装备WiMedia信号的活络性远不止输出频率。它能够在数据包组级界说许多UWB参数。

WiMedia UWB信号运用杂乱的PLCP协议数据单元(PPDU ),界说传输所需的协议。PLCP前置码、PLCP包头和PSDU构成了PLCP协议数据单元(PPDU)。PLCP包含一个用于数据包同步和信道预算的前置码及用于PHY特色的PLCP包头,这些特色包含速率、数据包长度、介质拜访操控器(MAC)信息、编码和其它信号协议特色。数据包的PSDU部分包含数据净荷及其它功用,如tail bit和Pad bit。

RFXpress能够全面操控PLCP和PSDU单元,从数字数据包组级生成波形。测验工程师能够运用一个简略的图形PPDU界面简洁地创立不同的数据包,其间包含码型挑选指示及发送的数据包的十六进制显现,测验WiMedia设备的功用功用。此外,用户能够挑选及以图形办法检查一切TFC码及数据包之间的距离。

RFXpress能够为被测设备(DUT)活络地创立完好的鼓励数据包,包含设置MAC包头和数据净荷。乃至能够完成OFDM腔调清零,完成每个载波功率电平独立设置的活络性。为测验根本收集电路和均衡器,RFXpress还能够只生成WiMedia前置码,而没有PLCP包头和数据净荷,这有助于创立调试计划。

UWB调制能够健旺地耐受信号损害的才干,是许多UWB运用赖以生存的一项重要功用。为评价UWB设备的功用,工程师一般期望供给添加了损害的鼓励信号。RFXpress不只能够生成杂乱的WiMedia MB-OFDM信号,并且能够生成常见的信号损害。由于能够以数字办法添加信号,因而能够组成及在所需信号中添加一切类型的带内搅扰源和带外搅扰源,以评价RF数据链路的耐受性。相似的,能够在恰当的时刻添加选通噪声。乃至能够添加失真和I-Q损害,运用并非完美的发射机测验接收机功用,确保RF互操作性。

在RF设备之间完成无差错空中接口或许会极具应战性。完成这一点的办法之一,是在不同环境中记载来自一系列无线设备的UWB RF传输,然后播映到方针无线设备,评价其呼应。

RFXpress活络的自界说和其内建的规范一致性组成才干,为AWG发生鼓励信号供给了简洁的文件生成东西,是一种强壮的波形组成东西。

RFXpress能够从数据包组级组成WiMedia数据包波形,操控PLCP前置码、包头和PSDU数据净荷。

有用测验搅扰

测验UWB接收机的搅扰活络度一向被测验专家列为严重应战,因而咱们认真地调查一下这个问题。UWB信号包含的大型带宽自然会导致广泛的潜在窄带搅扰源。带内搅扰源和邻近的带外搅扰源都会导致问题。UWB规划一般不能挑选峻峭的IF滤波器,这就需求更宽的测验带宽。简直没有UWB链路是仅仅只被一个窄带信号搅扰,所以在测验中,一般要求杂乱的频谱测验环境,因而优化搅扰功用问题特别出色。

仿真严格的充溢搅扰、包含极高带宽的频谱环境的本钱或许会十分高。把多个信号源叠加在一起,以生成实践搅扰环境的传统办法一般要求很多的信号源出资。

创立搅扰测验信号的更好办法是运用AWG的超宽带宽和共同的软件东西,如RFXpress,运用一个AWG信号源组成整个频谱环境。能够在RFXpress中随机生成杂乱的一系列窄带频谱搅扰源,然后存储在AWG中。运用单台AWG就能够播映包含所需UWB信号的整个频谱环境,然后简洁地判别规划在改进搅扰活络度方面的作用。

RFXpress还能够操控泰克高速示波器,然后能够捕获和重放宽带信号。它能够精确播映实践信号频谱环境,评价不同规划在受控条件下的功用,复现实践频谱环境。

单个超宽带AWG能够替代许多贵重的独立信号发生器,为评价UWB搅扰活络度供给了愈加经济、愈加活络的处理计划。

UWB频谱丈量

UWB频谱丈量给开发和测验工程师带来了某些不同寻常的应战。

集成度高的UWB设备一般只答应从发射信号中进行频谱丈量。内部测验点衔接或许不可行,或或许反映不了超宽带天线的衰减特色。除这些问题外,发送信号或许坐落噪底邻近,要求十分活络的频谱剖析仪或外部前置放大器。

装有UWB运用软件的DPO70000系列示波器一起测验WiMedia频段组每个频段的频谱模板,并进行ACPR丈量。

法规要求测验UWB信号频谱需求50 MHz频谱丈量分辨率带宽。UWB信号包含了多个宽带频谱,有部分需求车牌的信道被包含在这些频谱中,这些信道能够宽达50 MHz。因而,需求50 MHz的RBW,才干精确了解潜在的搅扰危险。这一要求使许多盛行的频谱剖析仪力不从心,由于只要少数频谱剖析仪才有这么宽的内部带宽。

示波器一般没有典型频谱剖析仪的动态规模,一些丈量的设置会愈加费事。可是,高速示波器,如泰克DPO70000系列,具有内部快速傅立叶改换(FFT)功用,其能够从捕获的时域信号中生成发射信号频谱曲线。此外,泰克DPO70000示波器带有UWB软件,能够主动对WiMediaUWB信号进行频谱模板丈量。

UWB剖析软件主动辨认信号的TFC,挑选要运用的相应频谱模板。然后软件确认信号是否经过模板测验,并核算总的积分信道功率。

一旦完成满意要求的UWB输出频谱,下一个丈量问题一般是优化调制功用。

DPO70000示波器和UWB剖析软件作为整套丈量的一部分,主动辨认这个MB-OFDM频谱图的TFC,为每个剖析的数据包制作曲线。

UWB调制丈量

WiMedia的MB-OFDM UWB调制十分杂乱,在检定功用时提出了多个应战。

与在小一再规模上依靠出色元件功用的许多窄带调制不同,超宽带元件特色或许会使UWB信号失真。例如,起伏平整度、群时延改变和跳频毛刺都或许会使重要的链路功用劣化。从多频段信号中检测这些问题及其它问题,要求的功用远远超越了简略地捕获时域波形。

首要,有必要为某个WiMedia信号确认相应的TFC。假如不知道被测设备的作业形式,或许很难辨认正确的代码。走运的是,泰克UWB剖析软件运用DPO70000捕获的波形,主动辨认信号的TFC、跳频序列和数据速率。UWB软件和具有满意的带宽的DPO70000示波器,能够辨认一切WiMedia频段组中的MB-OFDM信号,关于全球不同区域对UWB信号的法规要求,都能够简化相应的设备测验。

UWB 剖析软件丈量单个OFDM载波的星座图及EVM、数据速率和中心频率

然后,UWB剖析软件能够检查具体的调制丈量成果。该软件具有强壮的频域功用,能够确认信号是否经过三个频谱模板。它还独立丈量频段组中每个频段的邻道功率比(ACPR),以及频段组中超出模板的数量和频段组外面超出模板的数量。

在确认频谱一致性后,能够运用矢量起伏差错(EVM)、峰值EVM、数据速率、中心频率、数据符号数和公共相位差错(CPE)评价调制质量。

UWB矢量起伏差错(EVM)的核算进程要比传统接连波丈量杂乱。UWB EVM包含运用信道预算(CE)符号进行初始信道预算,供给相位和守时的估值。这答应对导频的频率偏置预算运用校对,经过简略地挑选CPE剖析类型,更精确地进行丈量。

泰克UWB剖析软件能够简洁地丈量杂乱的UWB信号特色,规划和出产抢先的产品。

泰克适用于超宽带(UWB)测验最新产品系列

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