UWB测试挑战及解决方案

UWB已经成为下一个无线互连领域的风口，业内企业纷纷入局，想要在这个新兴的市场中占据有利位置。伴随着OEM和ODM客户部署UWB产品生产，客户期望相应的测试仪器也已经准备好，并可以满足他们的生产制造需求。

在上期文章《不一样的UWB（上）》中，我们为大家科普了UWB的发展历史、生态建设和技术原理。作为一种射频技术，UWB相对于4G和5G等移动通信技术是相对简单的，那么它的测试挑战在哪儿呢？今天，我们详细聊聊UWB技术的测试需求和解决方案。

UWB测试挑战

监管要求

最新的IEEE 802.15.4z标准定义了LRP（Low Rate Pulse）和HRP（High Rate Pulse）两种UWB物理层规范，其中HRP UWB的应用最为广泛。与其他无线电技术一样，HRP UWB PHY的关键射频特性必须符合监管机构规定的规范，以确保被测设备 (DUT) 发射的功率不会过大从而可能对相同频段工作的其他设备造成干扰。

一致性要求

标准 IEEE 802.15.4z-2020和 IEEE 802.15.4-2020规定了发射机和接收机的一致性测试用例，目的是确保UWB产品的最低质量要求和UWB设备之间的互操作性。此外，还需要验证UWB设备的测距功能，尤其是DUT ToF测量精度。

FiRa PHY认证测试

FiRa认证计划旨在确保整个生态系统中UWB设备之间实现可互操作、安全准确的测距，并改善用户体验。计划包括PHY层认证、MAC层认证和用于控制被测设备的通用控制接口规范。FiRa UWB物理层测试规范定义了一组基于相关IEEE 802.15.4规范的发射机和接收机测试，例如：数据包格式、功率谱密度模板、载波频率容差和脉冲时间、基带脉冲响应、发射信号质量、接收灵敏度、脏数据包测试。

FiRa认证的UWB设备必须满足 IEEE 802.15.4z-2020和 IEEE 802.15.4-2020中的要求。此外，它们必须符合FiRa技术工作组 (TWG) 制定的技术规范，其中描述了IEEE 802.15.4z-2020和IEEE 802.15.4-2020中的设备特性，定义了测距和AOA精度等性能要求，并对PHY测试模式进行了标准化。

ToF和AoA测量

UWB测距精度应在厘米范围内。因此，发射/接收天线连接器 (模拟前端) 和数字信号处理块之间引起的DUT内部时间延迟绝对不能忽视。1ns时间偏差会导致30cm的ToF估算误差，需要进行校准以减少这种延迟。

罗德与施瓦茨的UWB测试解决方案

UWB技术的特点和部署给测试带来巨大挑战。测试设备必须满足以下要求，才能胜任和完成所有测试任务：

符合超宽带信道 (500 MHz至1400 MHz) 的分析带宽

非常低的信号功率，最大为-41.3 dBm/MHz (对高动态范围的挑战)

接收机灵敏度在-90 dBm至-110 dBm之间

发射功率和天线延迟是需要校准的关键参数

精确的ToF测量

作为耕耘通信测试领域多年的技术专家，罗德与施瓦茨（以下简称“R&S公司”）可以提供满足各种测试要求的UWB测试解决方案。

一体式解决方案

CMP200无线电通信测试仪是一套集成信号发生器和信号分析仪的UWB测试解决方案。CMP200 、 CMsquares和屏蔽室组合 (选型见下图)，可为用于研发和生产的传导和辐射测试模式提供完整的解决方案。

R&S公司WMT是一项用于自动化芯片组和模块射频测试的软件，是一个理想的UWB测试支持平台。模块化的软件框架针对大批量生产测试和非信令研发应用量身定做，可以灵活地集成到自动化测试环境中。可选的 GUI方便易用并且高度可定制，可用于序列和测试计划创建。

目前，CMP200和罗德与施瓦茨WMT已支持Decawave/Qorvo、NXP等知名供应商的UWB芯片组，支持的芯片组名单正在稳步增多。

信号发生器和信号分析仪

信号发生器和信号分析仪的组合是UWB研发必不可少的测试解决方案。R&S公司提供一系列具有不同频率覆盖和调制带宽的信号发生器，可满足各种测试要求，从支持亚千兆赫波段的低成本SMBV100B矢量信号源到支持所有UWB 波段的高端SMW200A矢量信号源。

FSW26信号和频谱分析仪可以进行全面的UWB信号分析，是信号发生器产品系列的良好补充。它不仅能捕获和分析信号，还能根据预先录制的I/Q文件的重放情况进行分析。除了UWB信号分析，FSW26还提供噪声系数、相位噪声和放大器测量，因此成为开发和验证支持UWB的芯片组、调制器和放大器时的理想选择。

基于示波器的研发测试解决方案

除了研发解决方案外，RTP134/RTP164高性能示波器与VSE 矢量信号探索器软件的组合也可以作为UWB测试方案部署。

RTP134/RTP164作为宽带射频前端，可直接获取UWB射频信号，无需进行降频。VSE对UWB信号进行分析。该解决方案利用了先进的示波器触发系统，用户能够在UWB信号数据包开头处精确触发，并以更有效的方式使用可用内存。

审核编辑：汤梓红