超寬帶（UWB）連接已成為現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的重要組成部分。然而，隨著UWB應(yīng)用的日益廣泛，相關(guān)的測試與測量挑戰(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，到驗證與特性分析，再到批量生產(chǎn)，全程應(yīng)對這些測試挑戰(zhàn)。

01UWB技術(shù)如何發(fā)展？

得益于精確定位測量能力和增強(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)計中的應(yīng)用。UWB被用于安全的無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，利用其精確的距離測量和加密能力。此外，UWB還有望用于兒童存在檢測（CPD），車內(nèi)的UWB設(shè)備同時兼具雷達(dá)系統(tǒng)功能。除了CPD，UWB雷達(dá)還被考慮用于實現(xiàn)諸如后備箱自動開閉和手勢識別等便捷功能。

UWB精確的距離測量和安全特性在其他方面也有顯著應(yīng)用，如電動汽車充電支付和停車場導(dǎo)航。這些進(jìn)步增加了UWB的實用性，但同時也為UWB設(shè)備的測試和認(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)格的測試和測量要求也隨之出現(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測距信息之前，將頻率和時間同步等任務(wù)委托給窄帶信號。這改善了UWB設(shè)備之間的同步性能，即使在更遠(yuǎn)的距離也能實現(xiàn)初始同步。

根據(jù)IEEE規(guī)范，UWB設(shè)備必須在極短的時間（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。射頻測試的挑戰(zhàn)在于，測試設(shè)備必須能夠高精度地捕獲窄帶和UWB信號，這要求設(shè)備能在兩個頻率之間快速切換。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)格的測量要求。

NBA-MMS的第二部分也帶來了另一個測試挑戰(zhàn)。在MMS實現(xiàn)中，每個UWB數(shù)據(jù)包被分成多達(dá)16個較短的片段。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)的測距距離。為了有效組合多達(dá)16個子數(shù)據(jù)包，一個子數(shù)據(jù)包與另一個子數(shù)據(jù)包之間的頻率漂移必須很小。如果漂移過大，就會降低增益并影響測距距離。UWB測試設(shè)備必須能夠準(zhǔn)確測量多個子數(shù)據(jù)包之間的載波頻率偏移（CFO），這要求系統(tǒng)對發(fā)射（Tx）和接收（Rx）鏈路進(jìn)行精確校準(zhǔn)和實時測量。

03更多測試挑戰(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誤的波束檢測。測試設(shè)備必須能夠準(zhǔn)確測量這些參數(shù)，以確保最佳性能。

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

測試AoA帶來了另一個挑戰(zhàn)。AoA可以在消聲室的OTA環(huán)境中使用多個位于不同角度的天線進(jìn)行測試，或者通過調(diào)整測試系統(tǒng)中信號路徑的相位延遲來模擬角度，從而在傳導(dǎo)環(huán)境中進(jìn)行測試。LitePoint UWB測試系統(tǒng)原生支持這兩種測試方法，幫助UWB設(shè)備設(shè)計人員實現(xiàn)精確的AoA測量，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)實環(huán)境中與其他無線技術(shù)共存。例如，在汽車應(yīng)用中，各種無線技術(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)訪問等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可能會干擾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。擁有100多名成員的FiRa聯(lián)盟繼續(xù)在制定UWB認(rèn)證計劃方面發(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，LitePoint一直處于UWB物理層一致性測試的前沿，提供了業(yè)界首個經(jīng)過FiRa聯(lián)盟驗證的測試平臺。

一致性測試與其他射頻參數(shù)測試的不同之處在于，它側(cè)重于保證認(rèn)證設(shè)備能夠互操作的測試場景。這些測試由管理聯(lián)盟明確定義，包括設(shè)備接口和測試條件，并以軟件包和測試設(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安全測試用例列為強(qiáng)制要求。這一轉(zhuǎn)變反映了市場對設(shè)備滿足嚴(yán)格安全基準(zhǔn)的日益增長的需求，特別是在無鑰匙進(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一致性測試首次納入汽車連接聯(lián)盟（CCC）測試用例。CCC依賴FiRa來啟動其UWB物理層認(rèn)證計劃，因此測試設(shè)備供應(yīng)商必須支持這兩個認(rèn)證計劃。

LitePoint的測試解決方案已準(zhǔn)備好應(yīng)對這些新要求，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測試的影響

隨著UWB技術(shù)的發(fā)展，測試和認(rèn)證要求也在不斷變化。僅僅檢查無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+測試平臺通過提供全面、準(zhǔn)確且高效的測試解決方案，應(yīng)對了這些日益增長的UWB測試挑戰(zhàn)。

通過緊跟不斷發(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)備在這個日益互聯(lián)的世界中表現(xiàn)出色。