超寬帶（UWB）連接已成為現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)的重要組成部分。然而，隨著UWB應(yīng)用的日益廣泛，相關(guān)的測(cè)試與測(cè)量挑戰(zhàn)也隨之增加。在本篇博客中，我們將探討LitePoint如何從設(shè)備研發(fā)初期的構(gòu)思，到驗(yàn)證與特性分析，再到批量生產(chǎn)，全程應(yīng)對(duì)這些測(cè)試挑戰(zhàn)。

01UWB技術(shù)如何發(fā)展？

得益于精確定位測(cè)量能力和增強(qiáng)的安全特性的顯著提升，UWB技術(shù)已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)和工業(yè)領(lǐng)域。

例如，目前正處于草案階段的IEEE 802.15.4ab新標(biāo)準(zhǔn)，有望擴(kuò)展UWB的通信范圍，使本就低功耗的UWB更適用于遠(yuǎn)距離的商業(yè)資產(chǎn)跟蹤以及人員和物體的定位。

更令人興奮的是UWB在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。UWB被用于安全的無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，利用其精確的距離測(cè)量和加密能力。此外，UWB還有望用于兒童存在檢測(cè)（CPD），車內(nèi)的UWB設(shè)備同時(shí)兼具雷達(dá)系統(tǒng)功能。除了CPD，UWB雷達(dá)還被考慮用于實(shí)現(xiàn)諸如后備箱自動(dòng)開(kāi)閉和手勢(shì)識(shí)別等便捷功能。

UWB精確的距離測(cè)量和安全特性在其他方面也有顯著應(yīng)用，如電動(dòng)汽車充電支付和停車場(chǎng)導(dǎo)航。這些進(jìn)步增加了UWB的實(shí)用性，但同時(shí)也為UWB設(shè)備的測(cè)試和認(rèn)證引入了新的復(fù)雜層次。UWB的某些功能不僅便捷，而且至關(guān)重要，因此必須進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和認(rèn)證。

02新興UWB規(guī)范的影響

隨著UWB技術(shù)的發(fā)展，更嚴(yán)格的測(cè)試和測(cè)量要求也隨之出現(xiàn)。其中最大的挑戰(zhàn)之一是即將推出的IEEE 802.11ab標(biāo)準(zhǔn)中的窄帶輔助多毫秒（NBA-MMS）。NBA允許UWB設(shè)備在交換UWB測(cè)距信息之前，將頻率和時(shí)間同步等任務(wù)委托給窄帶信號(hào)。這改善了UWB設(shè)備之間的同步性能，即使在更遠(yuǎn)的距離也能實(shí)現(xiàn)初始同步。

根據(jù)IEEE規(guī)范，UWB設(shè)備必須在極短的時(shí)間（不到一毫秒）內(nèi)從窄帶（約5GHz）快速切換到UWB頻率（高達(dá)10GHz），且容差極小。射頻測(cè)試的挑戰(zhàn)在于，測(cè)試設(shè)備必須能夠高精度地捕獲窄帶和UWB信號(hào)，這要求設(shè)備能在兩個(gè)頻率之間快速切換。LitePoint的IQgig-UWB+配備了高性能的本地振蕩器（LO），能夠滿足這一嚴(yán)格的測(cè)量要求。

NBA-MMS的第二部分也帶來(lái)了另一個(gè)測(cè)試挑戰(zhàn)。在MMS實(shí)現(xiàn)中，每個(gè)UWB數(shù)據(jù)包被分成多達(dá)16個(gè)較短的片段。接收UWB設(shè)備從這些片段中獲取聚合信息，從而得到比原始UWB數(shù)據(jù)包更高的有效能量，同時(shí)不違反區(qū)域監(jiān)管發(fā)射限制。這種增加的能量使UWB設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更遠(yuǎn)的測(cè)距距離。為了有效組合多達(dá)16個(gè)子數(shù)據(jù)包，一個(gè)子數(shù)據(jù)包與另一個(gè)子數(shù)據(jù)包之間的頻率漂移必須很小。如果漂移過(guò)大，就會(huì)降低增益并影響測(cè)距距離。UWB測(cè)試設(shè)備必須能夠準(zhǔn)確測(cè)量多個(gè)子數(shù)據(jù)包之間的載波頻率偏移（CFO），這要求系統(tǒng)對(duì)發(fā)射（Tx）和接收（Rx）鏈路進(jìn)行精確校準(zhǔn)和實(shí)時(shí)測(cè)量。

03更多測(cè)試挑戰(zhàn)…雷達(dá)、到達(dá)角(AoA)和空中下載技術(shù)(OTA)

UWB的另一個(gè)新興用例是感應(yīng)應(yīng)用，如雷達(dá)，其中UWB設(shè)備必須在最小的前置和后置能量下運(yùn)行，以避免脈沖間干擾或錯(cuò)誤的波束檢測(cè)。測(cè)試設(shè)備必須能夠準(zhǔn)確測(cè)量這些參數(shù)，以確保最佳性能。

許多移動(dòng)UWB應(yīng)用配備了多個(gè)天線，以利用UWB確定另一個(gè)UWB設(shè)備所處角度的能力。這種通過(guò)檢測(cè)多個(gè)天線接收到的相位差異來(lái)計(jì)算角度的方法稱為到達(dá)角（AoA）。

測(cè)試AoA帶來(lái)了另一個(gè)挑戰(zhàn)。AoA可以在消聲室的OTA環(huán)境中使用多個(gè)位于不同角度的天線進(jìn)行測(cè)試，或者通過(guò)調(diào)整測(cè)試系統(tǒng)中信號(hào)路徑的相位延遲來(lái)模擬角度，從而在傳導(dǎo)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。LitePoint UWB測(cè)試系統(tǒng)原生支持這兩種測(cè)試方法，幫助UWB設(shè)備設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)精確的AoA測(cè)量，并確保基于UWB的定位服務(wù)的準(zhǔn)確性。

最后，UWB必須在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中與其他無(wú)線技術(shù)共存。例如，在汽車應(yīng)用中，各種無(wú)線技術(shù)必須在狹小的車廂內(nèi)運(yùn)行。藍(lán)牙、Wi-Fi和蜂窩技術(shù)（包括4G LTE和5G）在智能手機(jī)連接、車載互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可能會(huì)干擾UWB的性能。在OTA環(huán)境中進(jìn)行有效的共存特性化和測(cè)試至關(guān)重要。

03互操作性的日益重要性：安全與認(rèn)證

隨著UWB芯片組和設(shè)備的數(shù)量增加，不同UWB供應(yīng)商設(shè)計(jì)和制造的設(shè)備之間的互操作性變得至關(guān)重要，以確保出色的用戶體驗(yàn)。擁有100多名成員的FiRa聯(lián)盟繼續(xù)在制定UWB認(rèn)證計(jì)劃方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。自2019年作為首家設(shè)備供應(yīng)商加入聯(lián)盟以來(lái)，LitePoint一直處于UWB物理層一致性測(cè)試的前沿，提供了業(yè)界首個(gè)經(jīng)過(guò)FiRa聯(lián)盟驗(yàn)證的測(cè)試平臺(tái)。

一致性測(cè)試與其他射頻參數(shù)測(cè)試的不同之處在于，它側(cè)重于保證認(rèn)證設(shè)備能夠互操作的測(cè)試場(chǎng)景。這些測(cè)試由管理聯(lián)盟明確定義，包括設(shè)備接口和測(cè)試條件，并以軟件包和測(cè)試設(shè)備的完整形式提供。

隨著2024年12月FiRa 3.0的發(fā)布，F(xiàn)iRa聯(lián)盟將把之前為可選的UWB安全測(cè)試用例列為強(qiáng)制要求。這一轉(zhuǎn)變反映了市場(chǎng)對(duì)設(shè)備滿足嚴(yán)格安全基準(zhǔn)的日益增長(zhǎng)的需求，特別是在無(wú)鑰匙進(jìn)入、汽車系統(tǒng)和非接觸式支付等關(guān)鍵應(yīng)用中。FiRa 3.0也是FiRa一致性測(cè)試首次納入汽車連接聯(lián)盟（CCC）測(cè)試用例。CCC依賴FiRa來(lái)啟動(dòng)其UWB物理層認(rèn)證計(jì)劃，因此測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商必須支持這兩個(gè)認(rèn)證計(jì)劃。

LitePoint的測(cè)試解決方案已準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)這些新要求，包括為FiRa 3.0認(rèn)證提供的交鑰匙軟件解決方案。作為FiRa聯(lián)盟的合作伙伴，LitePoint致力于幫助制造商應(yīng)對(duì)不斷變化的認(rèn)證環(huán)境，并確保UWB設(shè)備之間的互操作性。

03UWB測(cè)試的影響

隨著UWB技術(shù)的發(fā)展，測(cè)試和認(rèn)證要求也在不斷變化。僅僅檢查無(wú)線連接已不足以滿足需求；收集UWB特定的參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)于確保設(shè)備最佳性能和制造良率至關(guān)重要。LitePoint的創(chuàng)新IQgig-UWB+測(cè)試平臺(tái)通過(guò)提供全面、準(zhǔn)確且高效的測(cè)試解決方案，應(yīng)對(duì)了這些日益增長(zhǎng)的UWB測(cè)試挑戰(zhàn)。

通過(guò)緊跟不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，LitePoint使制造商能夠滿懷信心地進(jìn)行創(chuàng)新，確保他們的設(shè)備在這個(gè)日益互聯(lián)的世界中表現(xiàn)出色。