美國NI UWB測試解決方案
2024-07-23
美國NI UWB測試解決方案可支持大于500MHz的帶寬、確保從3GHz到10GHz的全頻率覆蓋、支持UWB、WLAN和藍牙標準共存。
通過airtag找手機、通過手機遠程控制家里的燈光、汽車無鑰匙進入……這些新玩法都得益于UWB的精準測距和定位能力。
先簡單介紹一下，UWB（Ultra WideBand，超寬帶），是利用納秒級的非正弦波狹窄脈沖傳輸數據的無線通信技術。UWB的載波帶寬達到了500MHz，可用頻譜帶寬為3.1GHz到10.6GHz。還具有厘米級的高精度、低延遲、抗干擾性強等特點。
人們經常拿UWB和藍牙、WLAN相比較，與藍牙相比，UWB測距精度更高，與WLAN相比，UWB功耗更低、延遲更低。UWB常用ToF(Time of Flight，飛行時間法)實現高精度測距，AOA(Angle of Arrival，到達角)實現角度測量。
UWB與RFID、藍牙、WLAN的參數對比
(UWB常用ToF)
相關市場調研公司的報告顯示，預計到2030年，UWB的最大應用領域依然是手機，其次是智能家居、消費標簽、汽車、消費可穿戴和RTLSB2B。
UWB在定位測距應用領域場景百花齊放，尤其在汽車、智能家居領域很有想象空間。但如何通過測試幫助制造廠商加快測試速度、節約成本是當前行業中的一大難題。
一、UWB測試挑戰
UWB的測試挑戰主要有：超過500MHz的大帶寬、高達10GHz的頻率、UWB的一些工作頻段與WLAN、藍牙是共存的，會有干擾問題、同時還需考慮精密距離測量與飛行時間計算。
作為在無線通訊測試領域深耕多年的測試廠商，NI擁有一系列高性能測試方案。NIVST可應對高頻率測試挑戰，PXIe-5830模塊能夠覆蓋高達12GHz的頻率范圍。NI解決方案的另外一個優勢在于，NI提供基帶測試方案，方便工程師測試基帶上面的性能指標。
二、兩種常見的UWB測距方法
根據應用場景對測距精度要求的不同，UWB有多種測距方法，其中， SS-TWR（Single-Sided Two-Way Ranging，單邊雙向測距法）和DS-TWR（Double-Sided Two-Way Ranging，雙邊雙向測距法）是兩種比較常見的ToF測距方法。
在SS-TWR測距方法中，設備A向設備B發射信號，信號從A到B所需的時間即為飛行時間，距離等于飛行時間乘以光速，但應答器處理接收到的信號時會產生延遲，需要減去延遲的時間。計算方法如下圖公式所示。
SS-TWR，單邊雙向測距法
測距時，任何時鐘誤差都可能導致飛行時間計算錯誤，如需更精確地計算，可以采用DS-TWR，DS-TWR是SS-TWR測距方法的延伸，可看做是執行兩次SS-TWR，并將其組合在一起，從而得到飛行時間數據。
DS-TWR，雙邊雙向測距法
針對飛行時間的測試，NI UWB測試系統的精度可達到±5厘米，同時支持SS-TWR和DS-TWR兩種測距方式，NI VST既可以作為固定設備（如基站）也可以作為移動設備使用。值得一提的是，NI的UWB PHY測試解決方案已經得到FiRa的驗證，可用于UWB PHY層驗證。
三、NI UWB測試方案四大優勢
美國NI UWB測試解決方案可支持大于500MHz的帶寬、確保從3GHz到10GHz的全頻率覆蓋、支持UWB、WLAN和藍牙標準共存……這些挑戰對于NI都不在話下，通過下面這張圖可以了解NI UWB解決方案的組成部分。
NI UWB測試解決方案
最后，再來總結一下NI UWB測量系統的優勢：
提供適用于WLAN、藍牙和UWB無線標準的多功能測試臺，提高硬件的復用率
通過集成了從交互式啟動到特性分析等強大自動化功能的API，大幅縮短產品上市時間
包含復雜的UWB測試用例，例如飛行時間測量
FiRa認證為客戶提供了關于NI UWB測試功能多樣化的可信度和保證
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