現(xiàn)如今，無線電技術新興起一種名叫超寬帶(UWB)無線技術，這種技術發(fā)展非常迅速，并且有望在低功耗、短距離無線應用上廣泛普及。目前，UWB技術已經(jīng)迅速成為無線USB 和短程探地雷達等應用的領導技術。UWB無線電不同于傳統(tǒng)窄帶無線電，擁有大量的專用測試需求。巨大的信號帶寬、窄脈沖和接近熱噪底的瞬態(tài)功率頻譜密度(PSD)，使得 UWB 測試起來非常困難。泰克在UWB測試上為業(yè)界提供了比較簡單有效的解決方案。下面小編給大家展開來細說。

什么是超寬帶(UWB)技術?

根據(jù)百度解析，超寬帶技術(UWB，Ultra Wide Band)技術是一種新型的無線通信技術。它通過對具有很陡上升和下降時間的沖激脈沖進行直接調(diào)制，使信號具有GHz量級的帶寬。超寬帶技術解決了無線電多年以來對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低等問題的解決，同時包括如低截獲能力、系統(tǒng)復雜度低、能提供數(shù)厘米的定位精度等一系列優(yōu)點。

簡單來講，超寬帶(UWB)技術是一種低功耗、高帶寬并且實現(xiàn)相對簡單的無線通信技術。UWB技術與傳統(tǒng)的無線通信技術有著本質(zhì)區(qū)別，如目前幾乎所有的無線通信包括移動電話、無線局域網(wǎng)等通信，其所使用的通信載波均為連續(xù)的電波，而超寬帶(UWB)產(chǎn)品在工作時發(fā)出則更多的是大量的非常短距離、能量非常大的脈沖波形。這些脈沖都是經(jīng)過精確計時的，每個只有幾個毫微秒長，可以覆蓋非常廣泛的區(qū)域。

泰克針對超寬帶(UWB)信號測試提供專用的生成分析測試儀器

AWG70000 任意波形發(fā)生器

UWB信號帶來了許多挑戰(zhàn)性的測試和測量問題，需要專用的測試儀器功能。泰克為UWB生成和分析超寬帶測試信號，給出了要求高性能任意波形發(fā)生器(如泰克AWG7000系列)和超寬帶數(shù)字熒光示波器(如可以滿足各種UWB信號帶寬要求的DPO70000系列)。

泰克AWG7000系列和RFXpress為UWB 測試信號的生成提供了可靠的解決方案。AWG7000和RFXpress能在UWB頻譜中以數(shù)字方式合成和產(chǎn)生信號。對自定義的UWB 信號或針對最新WiMedia 規(guī)范定義的信號而言，AWG7000 解決方案可創(chuàng)建超過1.6GHz 調(diào)制帶寬的實時跳頻信號。RFXpress 軟件使用戶能完全控制其UWB信號的特性，包括導引同步序列和時間頻率碼等。對WiMedia應用的全部六個頻帶組(BG1~BG6)，使用AWG7000 可以在IQ、IF 或直接RF 信號中，也給用戶提供了直接產(chǎn)生射頻、中頻上變頻或基帶調(diào)制等三種不同的選擇。

使用AWG7000 和SerialXpress 產(chǎn)生數(shù)字信號，添加去加重

使用AWG7000 和SerialXpress 添加有信號還原的數(shù)字數(shù)據(jù)

泰克AWG7000系列任意波形生成器調(diào)制超寬帶(UWB)信號

泰克AWG7000任意波形發(fā)生器提供 20Gs/s 的采樣率，可直接生成多種 UWB 波形

生成UWB測試信號要求巨大的帶寬，這需要使用專用的信號生成設備。大多數(shù)常用的實驗室信號發(fā)生器只能生成幾十或幾百MHz的帶寬，而大多數(shù)UWB信號需要1.5 GHz的帶寬，遠不能滿足UWB要求。

根據(jù)要生成的UWB調(diào)制，可能需要不同的信號發(fā)生方法。TH-UWB和DS-UWB之類的信號一般完全在基帶生成，要求幾千兆赫的基帶帶寬。其它信號如MB-OFDM則更多地上變頻到相應的RF頻段。上變頻方法要求的基帶帶寬較少，但增加了外部上變頻器或調(diào)制器，提高了復雜性。

多年來，泰克AWG系列的帶寬能力一直居于業(yè)內(nèi)領先地位。AWG7000等型號使用近四倍的過采樣率，實現(xiàn)了高達20 GS/s的采樣率和5.8 GHz的基帶帶寬。這為BG1和BG2的WiMedia MB-OFDM信號直接生成RF提供了足夠的帶寬。

AWG7000支持直接基帶和外部I-Q調(diào)制器/上變頻器UWB信號生成方法

通用AWG可以執(zhí)行直接基帶任意波形生成功能，生成的I-Q基帶信號還可以使用傳統(tǒng)外部調(diào)制器調(diào)制和上變頻到更高的頻率。AWG7000提供了8 - 10位的動態(tài)范圍，可以在沒有外部元件的情況下，直接生成高達5.8 GHz的UWB信號?？梢允褂猛獠可献冾l器或I-Q調(diào)制器，實現(xiàn)WiMedia高頻段組#3-6的信號。

AWG7000系列也配有差分輸出，可以直接同流行的平衡放大器和混頻器元件接口，改善了抗共模干擾的能力。由于大量的UWB信號創(chuàng)建工作使用軟件算法以數(shù)字方式實現(xiàn)，因此任意波形存儲器靈活播放各種信號的能力對UWB工程師尤其具有吸引力。

可以使用儀器面板操作或PC，通過多種編程方式對任意波形存儲器編程。

泰克提供了RFXpress，這是一種強大的軟件工具，可以合成復雜的UWB調(diào)制波形文件。此外，泰克AWG還可以導入許多常用的文件類型進行播放，如.pat、.seq、.wfm、MATLAB®、Mathcad®或Excel®。這種靈活的文件格式允許工程師直接從軟件定義無線電設計工具中下載波形數(shù)據(jù)，而且通常不需要進行格式轉(zhuǎn)換。

利用RFXpress 快速創(chuàng)建基于通用或標準RF/IF信號

為有效構建UWB系統(tǒng)，需要各種測試激勵波形。過去，編譯復雜的UWB信號結構一直很難。通常情況下，最容易隨時獲得的UWB信號，是來自于該系統(tǒng)自身軟件定義的信號編碼。這也是為什么泰克AWG信號發(fā)生器會支持多種兼容文件類型：這些文件類型被廣泛用于流行軟件定義無線電的設計工具。

但是，使用UWB自己的系統(tǒng)軟件生成測試信號可能會帶來問題。這種方法的主要問題是它假設系統(tǒng)波形設計能夠正確運行，而在開發(fā)階段早期，這可能并不符合實際情況。此外，無線電系統(tǒng)軟件通常不能增加信號損傷，產(chǎn)生滿足測試目的的信號處理起來可能會非常麻煩，同時，這些系統(tǒng)軟件在設計時一般沒有考慮測試所用的人機界面。

更加首選的方法是使用已知良好的軟件工具，這種工具能夠可靠地合成通用信號和基于標準的信號，這些信號可以帶損傷，也可以不帶損傷。這消除了測試信號的不確定性，提供了簡便易用的人機界面，加快了設計和調(diào)試流程。

RFXpress同時提供了通用多信道調(diào)制合成功能和基于標準的合成功能，如WiMedia的UWB信號

RFXpress波形合成軟件支持創(chuàng)建通用信號，及創(chuàng)建特定標準信號，如WiMedia格式。因此，RFXpress同時適用于WiMedia設備的頻譜環(huán)境仿真和功能測試。RFXpress是一種基于流行PC的軟件工具，其圖形用戶界面可以以可視方式確認波形和設置。RFXpress可以快速合成波形，簡便地自動校準，創(chuàng)建RF和IF信號。它還擁有“自動發(fā)現(xiàn)儀器”功能，消除麻煩的手動儀器設置工作。為簡化通用波形或基于標準的波形創(chuàng)建過程，RFXpress還擁有自動回卷(Wrap around)校正及歸一化波形幅度?；鼐硇Ｕδ芟嗽谥貜筒シ诺牟ㄐ伍_頭和末尾信號幅度差異大時連續(xù)播放時可能發(fā)生的頻譜毛刺。歸一化波形幅度使輸出信號動態(tài)范圍達到最大，它縮放波形的幅度，以最好地適應AWG的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的動態(tài)范圍。

通過使用一致性模式，用戶只需點擊鼠標，就可以合成復雜的MB-OFDM WiMedia信號。RFXpress包含業(yè)內(nèi)采用的各種WiMedia信號標準，允許用戶在最高層級上選擇信號屬性。這消除了手動編程實現(xiàn)標準規(guī)定的信號特性的復雜性。它還降低了構建WiMedia信號時因疏忽而產(chǎn)生錯誤的可能性。

RFXpress可以對大量的WiMedia信號特性編程。例如，盡管WiMedia規(guī)定了RF頻段組和中心頻率，但泰克認識到，許多工程師可能希望在IF上執(zhí)行測試。RFXpress允許在AWG指標范圍內(nèi)，用戶可選擇在IF頻率或WiMedia標準RF頻率上定義信號。

RFXpress配置WiMedia信號的靈活性遠不止輸出頻率。它可以在數(shù)據(jù)包組級定義許多UWB參數(shù)。

WiMedia UWB信號使用復雜的PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU )，定義傳輸所需的協(xié)議。PLCP前置碼、PLCP包頭和PSDU構成了PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)。PLCP包括一個用于數(shù)據(jù)包同步和信道估算的前置碼及用于PHY特點的PLCP包頭，這些特點包括速率、數(shù)據(jù)包長度、介質(zhì)訪問控制器(MAC)信息、編碼和其它信號協(xié)議屬性。數(shù)據(jù)包的PSDU部分包括數(shù)據(jù)凈荷及其它功能，如tail bit和Pad bit。

RFXpress可以全面控制PLCP和PSDU單元，從數(shù)字數(shù)據(jù)包組級生成波形。測試工程師可以使用一個簡單的圖形PPDU界面簡便地創(chuàng)建不同的數(shù)據(jù)包，其中包括碼型選擇指示及發(fā)送的數(shù)據(jù)包的十六進制顯示，測試WiMedia設備的功能性能。此外，用戶可以選擇及以圖形方式查看所有TFC碼及數(shù)據(jù)包之間的間隔。

RFXpress可以為被測設備(DUT)靈活地創(chuàng)建完整的激勵數(shù)據(jù)包，包括設置MAC包頭和數(shù)據(jù)凈荷。甚至可以實現(xiàn)OFDM音調(diào)清零，實現(xiàn)每個載波功率電平獨立設置的靈活性。為測試基本采集電路和均衡器，RFXpress還可以只生成WiMedia前置碼，而沒有PLCP包頭和數(shù)據(jù)凈荷，這有助于創(chuàng)建調(diào)試方案。

UWB調(diào)制能夠強健地耐受信號損傷的能力，是許多UWB應用賴以生存的一項重要功能。為評估UWB設備的性能，工程師通常希望提供增加了損傷的激勵信號。RFXpress不僅可以生成復雜的WiMedia MB-OFDM信號，而且可以生成常見的信號損傷。由于能夠以數(shù)字方式添加信號，因此可以合成及在所需信號中添加所有類型的帶內(nèi)干擾源和帶外干擾源，以評估RF數(shù)據(jù)鏈路的耐受性。類似的，可以在適當?shù)臅r間增加選通噪聲。甚至可以增加失真和I-Q損傷，使用并非完美的發(fā)射機測試接收機性能，保證RF互操作性。

在RF設備之間實現(xiàn)無差錯空中接口可能會極具挑戰(zhàn)性。實現(xiàn)這一點的方式之一，是在不同環(huán)境中記錄來自一系列無線設備的UWB RF傳輸，然后播放到目標無線設備，評估其響應。

RFXpress靈活的自定義和其內(nèi)建的標準一致性合成能力，為AWG產(chǎn)生激勵信號提供了簡便的文件生成工具，是一種強大的波形合成工具。

RFXpress可以從數(shù)據(jù)包組級合成WiMedia數(shù)據(jù)包波形，控制PLCP前置碼、包頭和PSDU數(shù)據(jù)凈荷。

有效測試干擾

測試UWB接收機的干擾靈敏度一直被測試專家列為重大挑戰(zhàn)，因此我們認真地考察一下這個問題。UWB信號涵蓋的大型帶寬自然會導致廣泛的潛在窄帶干擾源。帶內(nèi)干擾源和附近的帶外干擾源都會導致問題。UWB設計通常不能選擇陡峭的IF濾波器，這就需要更寬的測試帶寬。幾乎沒有UWB鏈路是僅僅只被一個窄帶信號干擾，所以在測試中，通常要求復雜的頻譜測試環(huán)境，因此優(yōu)化干擾性能問題尤其突出。

仿真嚴酷的充滿干擾、涵蓋極高帶寬的頻譜環(huán)境的成本可能會非常高。把多個信號源疊加在一起，以生成實際干擾環(huán)境的傳統(tǒng)方法一般要求大量的信號源投資。

創(chuàng)建干擾測試信號的更好方法是使用AWG的超寬帶寬和獨特的軟件工具，如RFXpress，使用一個AWG信號源合成整個頻譜環(huán)境?？梢栽赗FXpress中隨機生成復雜的一系列窄帶頻譜干擾源，然后存儲在AWG中。使用單臺AWG就可以播放包含所需UWB信號的整個頻譜環(huán)境，從而簡便地判斷設計在改善干擾靈敏度方面的效果。

RFXpress還可以控制泰克高速示波器，從而能夠捕獲和重放寬帶信號。它可以精確播放實際信號頻譜環(huán)境，評估不同設計在受控條件下的性能，復現(xiàn)實際頻譜環(huán)境。

單個超寬帶AWG可以代替許多昂貴的獨立信號發(fā)生器，為評估UWB干擾靈敏度提供了更加經(jīng)濟、更加靈活的解決方案。

UWB頻譜測量

UWB頻譜測量給開發(fā)和測試工程師帶來了某些不同尋常的挑戰(zhàn)。

集成度高的UWB設備通常只允許從發(fā)射信號中進行頻譜測量。內(nèi)部測試點連接可能不可行，或可能反映不了超寬帶天線的衰減特點。除這些問題外，發(fā)送信號可能位于噪底附近，要求非常靈敏的頻譜分析儀或外部前置放大器。

裝有UWB應用軟件的DPO70000系列示波器同時測試WiMedia頻段組每個頻段的頻譜模板，并進行ACPR測量。

法規(guī)要求測試UWB信號頻譜需要50 MHz頻譜測量分辨率帶寬。UWB信號涵蓋了多個寬帶頻譜，有部分需要牌照的信道被包含在這些頻譜中，這些信道可以寬達50 MHz。因此，需要50 MHz的RBW，才能準確了解潛在的干擾風險。這一要求使許多流行的頻譜分析儀無能為力，因為只有少量頻譜分析儀才有這么寬的內(nèi)部帶寬。

示波器通常沒有典型頻譜分析儀的動態(tài)范圍，一些測量的設置會更加麻煩。但是，高速示波器，如泰克DPO70000系列，擁有內(nèi)部快速傅立葉變換(FFT)功能，其可以從捕獲的時域信號中生成發(fā)射信號頻譜曲線。此外，泰克DPO70000示波器帶有UWB軟件，可以自動對WiMediaUWB信號進行頻譜模板測量。

UWB分析軟件自動識別信號的TFC，選擇要使用的相應頻譜模板。然后軟件確定信號是否通過模板測試，并計算總的積分信道功率。

一旦實現(xiàn)滿足要求的UWB輸出頻譜，下一個測量問題通常是優(yōu)化調(diào)制性能。

DPO70000示波器和UWB分析軟件作為整套測量的一部分，自動識別這個MB-OFDM頻譜圖的TFC，為每個分析的數(shù)據(jù)包繪制曲線。

UWB調(diào)制測量

WiMedia的MB-OFDM UWB調(diào)制非常復雜，在檢定性能時提出了多個挑戰(zhàn)。

與在小頻頻范圍上依賴杰出元件性能的許多窄帶調(diào)制不同，超寬帶元件特點可能會使UWB信號失真。例如，幅度平坦度、群時延變化和跳頻毛刺都可能會使重要的鏈路性能劣化。從多頻段信號中檢測這些問題及其它問題，要求的功能遠遠超過了簡單地捕獲時域波形。

首先，必須為某個WiMedia信號確定相應的TFC。如果不知道被測設備的工作模式，可能很難識別正確的代碼。幸運的是，泰克UWB分析軟件利用DPO70000捕獲的波形，自動識別信號的TFC、跳頻序列和數(shù)據(jù)速率。UWB軟件和擁有足夠的帶寬的DPO70000示波器，可以識別所有WiMedia頻段組中的MB-OFDM信號，對于全球不同地區(qū)對UWB信號的法規(guī)要求，都可以簡化相應的設備測試。

UWB 分析軟件測量單個OFDM載波的星座圖及EVM、數(shù)據(jù)速率和中心頻率

然后，UWB分析軟件可以查看詳細的調(diào)制測量結果。該軟件擁有強大的頻域功能，可以確定信號是否通過三個頻譜模板。它還獨立測量頻段組中每個頻段的鄰道功率比(ACPR)，以及頻段組中超出模板的數(shù)量和頻段組外面超出模板的數(shù)量。

在確定頻譜一致性后，可以使用矢量幅度誤差(EVM)、峰值EVM、數(shù)據(jù)速率、中心頻率、數(shù)據(jù)符號數(shù)和公共相位誤差(CPE)評估調(diào)制質(zhì)量。

UWB矢量幅度誤差(EVM)的計算過程要比傳統(tǒng)連續(xù)波測量復雜。UWB EVM包括使用信道估算(CE)符號進行初始信道估算，提供相位和定時的估值。這允許對導頻的頻率偏置估算應用校正，通過簡單地選擇CPE分析類型，更精確地進行測量。

泰克UWB分析軟件可以簡便地測量復雜的UWB信號屬性，設計和生產(chǎn)領先的產(chǎn)品。

泰克適用于超寬帶(UWB)測試最新產(chǎn)品系列