美国NI UWB测试解决方案可支持大于500MHz的带宽、确保从3GHz到10GHz的全频率覆盖、支持UWB、WLAN和蓝牙标准共存。
通过airtag找手机、通过手机远程控制家里的灯光、汽车无钥匙进入……这些新玩法都得益于UWB的精准测距和定位能力。
先简单介绍一下,UWB(Ultra WideBand,超宽带),是利用纳秒级的非正弦波狭窄脉冲传输数据的无线通信技术。UWB的载波带宽达到了500MHz,可用频谱带宽为3.1GHz到10.6GHz。还具有厘米级的高精度、低延迟、抗干扰性强等特点。
人们经常拿UWB和蓝牙、WLAN相比较,与蓝牙相比,UWB测距精度更高,与WLAN相比,UWB功耗更低、延迟更低。UWB常用ToF(Time of Flight,飞行时间法)实现高精度测距,AOA(Angle of Arrival,到达角)实现角度测量。
UWB与RFID、蓝牙、WLAN的参数对比
(UWB常用ToF)
相关市场调研公司的报告显示,预计到2030年,UWB的最大应用领域依然是手机,其次是智能家居、消费标签、汽车、消费可穿戴和RTLSB2B。
UWB在定位测距应用领域场景百花齐放,尤其在汽车、智能家居领域很有想象空间。但如何通过测试帮助制造厂商加快测试速度、节约成本是当前行业中的一大难题。
UWB的测试挑战主要有:超过500MHz的大带宽、高达10GHz的频率、UWB的一些工作频段与WLAN、蓝牙是共存的,会有干扰问题、同时还需考虑精密距离测量与飞行时间计算。
作为在无线通讯测试领域深耕多年的测试厂商,NI拥有一系列高性能测试方案。NIVST可应对高频率测试挑战,PXIe-5830模块能够覆盖高达12GHz的频率范围。NI解决方案的另外一个优势在于,NI提供基带测试方案,方便工程师测试基带上面的性能指标。
根据应用场景对测距精度要求的不同,UWB有多种测距方法,其中, SS-TWR(Single-Sided Two-Way Ranging,单边双向测距法)和DS-TWR(Double-Sided Two-Way Ranging,双边双向测距法)是两种比较常见的ToF测距方法。
在SS-TWR测距方法中,设备A向设备B发射信号,信号从A到B所需的时间即为飞行时间,距离等于飞行时间乘以光速,但应答器处理接收到的信号时会产生延迟,需要减去延迟的时间。计算方法如下图公式所示。
SS-TWR,单边双向测距法
测距时,任何时钟误差都可能导致飞行时间计算错误,如需更精确地计算,可以采用DS-TWR,DS-TWR是SS-TWR测距方法的延伸,可看做是执行两次SS-TWR,并将其组合在一起,从而得到飞行时间数据。
DS-TWR,双边双向测距法
针对飞行时间的测试,NI UWB测试系统的精度可达到±5厘米,同时支持SS-TWR和DS-TWR两种测距方式,NI VST既可以作为固定设备(如基站)也可以作为移动设备使用。值得一提的是,NI的UWB PHY测试解决方案已经得到FiRa的验证,可用于UWB PHY层验证。
美国NI UWB测试解决方案可支持大于500MHz的带宽、确保从3GHz到10GHz的全频率覆盖、支持UWB、WLAN和蓝牙标准共存……这些挑战对于NI都不在话下,通过下面这张图可以了解NI UWB解决方案的组成部分。
NI UWB测试解决方案
最后,再来总结一下NI UWB测量系统的优势:
提供适用于WLAN、蓝牙和UWB无线标准的多功能测试台,提高硬件的复用率
通过集成了从交互式启动到特性分析等强大自动化功能的API,大幅缩短产品上市时间
包含复杂的UWB测试用例,例如飞行时间测量
FiRa认证为客户提供了关于NI UWB测试功能多样化的可信度和保证
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