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美國(guó)NI UWB測(cè)試解決方案
2024-07-23
美國(guó)NI UWB測(cè)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(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)共存。
通過(guò)airtag找手機(jī)、通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程控制家里的燈光、汽車(chē)無(wú)鑰匙進(jìn)入……這些新玩法都得益于UWB的精準(zhǔn)測(cè)距和定位能力。
先簡(jiǎn)單介紹一下，UWB（Ultra WideBand，超寬帶），是利用納秒級(jí)的非正弦波狹窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。UWB的載波帶寬達(dá)到了500MHz，可用頻譜帶寬為3.1GHz到10.6GHz。還具有厘米級(jí)的高精度、低延遲、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。
人們經(jīng)常拿UWB和藍(lán)牙、WLAN相比較，與藍(lán)牙相比，UWB測(cè)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(shí)間法)實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距，AOA(Angle of Arrival，到達(dá)角)實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量。
UWB與RFID、藍(lán)牙、WLAN的參數(shù)對(duì)比
(UWB常用ToF)
相關(guān)市場(chǎng)調(diào)研公司的報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到2030年，UWB的最大應(yīng)用領(lǐng)域依然是手機(jī)，其次是智能家居、消費(fèi)標(biāo)簽、汽車(chē)、消費(fèi)可穿戴和RTLSB2B。
UWB在定位測(cè)距應(yīng)用領(lǐng)域場(chǎng)景百花齊放，尤其在汽車(chē)、智能家居領(lǐng)域很有想象空間。但如何通過(guò)測(cè)試幫助制造廠商加快測(cè)試速度、節(jié)約成本是當(dāng)前行業(yè)中的一大難題。
一、UWB測(cè)試挑戰(zhàn)
UWB的測(cè)試挑戰(zhàn)主要有：超過(guò)500MHz的大帶寬、高達(dá)10GHz的頻率、UWB的一些工作頻段與WLAN、藍(lán)牙是共存的，會(huì)有干擾問(wèn)題、同時(shí)還需考慮精密距離測(cè)量與飛行時(shí)間計(jì)算。
作為在無(wú)線(xiàn)通訊測(cè)試領(lǐng)域深耕多年的測(cè)試廠商，NI擁有一系列高性能測(cè)試方案。NIVST可應(yīng)對(duì)高頻率測(cè)試挑戰(zhàn)，PXIe-5830模塊能夠覆蓋高達(dá)12GHz的頻率范圍。NI解決方案的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，NI提供基帶測(cè)試方案，方便工程師測(cè)試基帶上面的性能指標(biāo)。
二、兩種常見(jiàn)的UWB測(cè)距方法
根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)測(cè)距精度要求的不同，UWB有多種測(cè)距方法，其中， SS-TWR（Single-Sided Two-Way Ranging，單邊雙向測(cè)距法）和DS-TWR（Double-Sided Two-Way Ranging，雙邊雙向測(cè)距法）是兩種比較常見(jiàn)的ToF測(cè)距方法。
在SS-TWR測(cè)距方法中，設(shè)備A向設(shè)備B發(fā)射信號(hào)，信號(hào)從A到B所需的時(shí)間即為飛行時(shí)間，距離等于飛行時(shí)間乘以光速，但應(yīng)答器處理接收到的信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生延遲，需要減去延遲的時(shí)間。計(jì)算方法如下圖公式所示。
SS-TWR，單邊雙向測(cè)距法
測(cè)距時(shí)，任何時(shí)鐘誤差都可能導(dǎo)致飛行時(shí)間計(jì)算錯(cuò)誤，如需更精確地計(jì)算，可以采用DS-TWR，DS-TWR是SS-TWR測(cè)距方法的延伸，可看做是執(zhí)行兩次SS-TWR，并將其組合在一起，從而得到飛行時(shí)間數(shù)據(jù)。
DS-TWR，雙邊雙向測(cè)距法
針對(duì)飛行時(shí)間的測(cè)試，NI UWB測(cè)試系統(tǒng)的精度可達(dá)到±5厘米，同時(shí)支持SS-TWR和DS-TWR兩種測(cè)距方式，NI VST既可以作為固定設(shè)備（如基站）也可以作為移動(dòng)設(shè)備使用。值得一提的是，NI的UWB PHY測(cè)試解決方案已經(jīng)得到FiRa的驗(yàn)證，可用于UWB PHY層驗(yàn)證。
三、NI UWB測(cè)試方案四大優(yōu)勢(shì)
美國(guó)NI UWB測(cè)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(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)共存……這些挑戰(zhàn)對(duì)于NI都不在話(huà)下，通過(guò)下面這張圖可以了解NI UWB解決方案的組成部分。
NI UWB測(cè)試解決方案
最后，再來(lái)總結(jié)一下NI UWB測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：
提供適用于WLAN、藍(lán)牙和UWB無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的多功能測(cè)試臺(tái)，提高硬件的復(fù)用率
通過(guò)集成了從交互式啟動(dòng)到特性分析等強(qiáng)大自動(dòng)化功能的API，大幅縮短產(chǎn)品上市時(shí)間
包含復(fù)雜的UWB測(cè)試用例，例如飛行時(shí)間測(cè)量
FiRa認(rèn)證為客戶(hù)提供了關(guān)于NI UWB測(cè)試功能多樣化的可信度和保證
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