LitePoint如应对UWB测试挑战

超宽带（UWB）连接已成为现代无线通信系统的重要组成部分。然而，随着UWB应用的日益广泛，相关的测试与测量挑战也随之增加。在本篇博客中，我们将探讨LitePoint如何从设备研发初期的构思，到验证与特性分析，再到批量生产，全程应对这些测试挑战。

01UWB技术如何发展？

得益于精确定位测量能力和增强的安全特性的显著提升，UWB技术已广泛应用于消费和工业领域。

例如，目前正处于草案阶段的IEEE 802.15.4ab新标准，有望扩展UWB的通信范围，使本就低功耗的UWB更适用于远距离的商业资产跟踪以及人员和物体的定位。

更令人兴奋的是UWB在汽车设计中的应用。UWB被用于安全的无钥匙进入系统，利用其精确的距离测量和加密能力。此外，UWB还有望用于儿童存在检测（CPD），车内的UWB设备同时兼具雷达系统功能。除了CPD，UWB雷达还被考虑用于实现诸如后备箱自动开闭和手势识别等便捷功能。

UWB精确的距离测量和安全特性在其他方面也有显著应用，如电动汽车充电支付和停车场导航。这些进步增加了UWB的实用性，但同时也为UWB设备的测试和认证引入了新的复杂层次。UWB的某些功能不仅便捷，而且至关重要，因此必须进行严格的测试和认证。

02新兴UWB规范的影响

随着UWB技术的发展，更严格的测试和测量要求也随之出现。其中最大的挑战之一是即将推出的IEEE 802.11ab标准中的窄带辅助多毫秒（NBA-MMS）。NBA允许UWB设备在交换UWB测距信息之前，将频率和时间同步等任务委托给窄带信号。这改善了UWB设备之间的同步性能，即使在更远的距离也能实现初始同步。

根据IEEE规范，UWB设备必须在极短的时间（不到一毫秒）内从窄带（约5GHz）快速切换到UWB频率（高达10GHz），且容差极小。射频测试的挑战在于，测试设备必须能够高精度地捕获窄带和UWB信号，这要求设备能在两个频率之间快速切换。LitePoint的IQgig-UWB+配备了高性能的本地振荡器（LO），能够满足这一严格的测量要求。

NBA-MMS的第二部分也带来了另一个测试挑战。在MMS实现中，每个UWB数据包被分成多达16个较短的片段。接收UWB设备从这些片段中获取聚合信息，从而得到比原始UWB数据包更高的有效能量，同时不违反区域监管发射限制。这种增加的能量使UWB设备能够实现更远的测距距离。为了有效组合多达16个子数据包，一个子数据包与另一个子数据包之间的频率漂移必须很小。如果漂移过大，就会降低增益并影响测距距离。UWB测试设备必须能够准确测量多个子数据包之间的载波频率偏移（CFO），这要求系统对发射（Tx）和接收（Rx）链路进行精确校准和实时测量。

03更多测试挑战…雷达、到达角(AoA)和空中下载技术(OTA)

UWB的另一个新兴用例是感应应用，如雷达，其中UWB设备必须在最小的前置和后置能量下运行，以避免脉冲间干扰或错误的波束检测。测试设备必须能够准确测量这些参数，以确保最佳性能。

许多移动UWB应用配备了多个天线，以利用UWB确定另一个UWB设备所处角度的能力。这种通过检测多个天线接收到的相位差异来计算角度的方法称为到达角（AoA）。

测试AoA带来了另一个挑战。AoA可以在消声室的OTA环境中使用多个位于不同角度的天线进行测试，或者通过调整测试系统中信号路径的相位延迟来模拟角度，从而在传导环境中进行测试。LitePoint UWB测试系统原生支持这两种测试方法，帮助UWB设备设计人员实现精确的AoA测量，并确保基于UWB的定位服务的准确性。

最后，UWB必须在现实环境中与其他无线技术共存。例如，在汽车应用中，各种无线技术必须在狭小的车厢内运行。蓝牙、Wi-Fi和蜂窝技术（包括4G LTE和5G）在智能手机连接、车载互联网访问等方面发挥着关键作用，可能会干扰UWB的性能。在OTA环境中进行有效的共存特性化和测试至关重要。

03互操作性的日益重要性：安全与认证

随着UWB芯片组和设备的数量增加，不同UWB供应商设计和制造的设备之间的互操作性变得至关重要，以确保出色的用户体验。拥有100多名成员的FiRa联盟继续在制定UWB认证计划方面发挥关键作用。自2019年作为首家设备供应商加入联盟以来，LitePoint一直处于UWB物理层一致性测试的前沿，提供了业界首个经过FiRa联盟验证的测试平台。

一致性测试与其他射频参数测试的不同之处在于，它侧重于保证认证设备能够互操作的测试场景。这些测试由管理联盟明确定义，包括设备接口和测试条件，并以软件包和测试设备的完整形式提供。

随着2024年12月FiRa 3.0的发布，FiRa联盟将把之前为可选的UWB安全测试用例列为强制要求。这一转变反映了市场对设备满足严格安全基准的日益增长的需求，特别是在无钥匙进入、汽车系统和非接触式支付等关键应用中。FiRa 3.0也是FiRa一致性测试首次纳入汽车连接联盟（CCC）测试用例。CCC依赖FiRa来启动其UWB物理层认证计划，因此测试设备供应商必须支持这两个认证计划。

LitePoint的测试解决方案已准备好应对这些新要求，包括为FiRa 3.0认证提供的交钥匙软件解决方案。作为FiRa联盟的合作伙伴，LitePoint致力于帮助制造商应对不断变化的认证环境，并确保UWB设备之间的互操作性。

03UWB测试的影响

随着UWB技术的发展，测试和认证要求也在不断变化。仅仅检查无线连接已不足以满足需求；收集UWB特定的参数数据对于确保设备最佳性能和制造良率至关重要。LitePoint的创新IQgig-UWB+测试平台通过提供全面、准确且高效的测试解决方案，应对了这些日益增长的UWB测试挑战。

通过紧跟不断发展的标准，LitePoint使制造商能够满怀信心地进行创新，确保他们的设备在这个日益互联的世界中表现出色。