Testes de interferência de banda ultralarga

Introdução

A tecnologia de banda ultralarga (UWB) permite o posicionamento preciso e as comunicações em curtas distâncias, oferecendo diversos benefícios para aplicações seguras de medição de distância. Esta tecnologia utiliza curtos pulsos de rádio que ocupam uma largura de banda superior a 500 MHz e operam no espectro de frequências, normalmente na faixa de 3,1 GHz a 10,6 GHz. Ela permite aplicações como navegação e rastreamento de ativos em tempo real, assim como controle de acesso seguro e pagamento móvel sem contato. No âmbito das aplicações automotivas, a banda ultralarga foi introduzida pela primeira vez para aplicações de chaves digitais, conforme definido pela Car Connectivity Consortium (CCC). Com sua alta precisão, confiabilidade e segurança, a UWB é adequada para diversas aplicações automotivas além daquelas em sistemas seguros de acesso sem chave, como sistemas de detecção de presença de crianças e controle por gestos.

A banda ultralarga é definida por uma baixa potência de transmissão — por exemplo, –41,3 dBm (1 MHz) —, o que permite a operação em bandas de frequência também utilizadas por outros serviços de radiocomunicação. Portanto, é fundamental testar se as aplicações de banda ultralarga serão perturbadas pelos serviços de radiocomunicação (em especial aquelas relevantes para a segurança). Os sinais de interferência podem vir de diferentes fontes, sendo uma das mais comuns a interferência causada por outros serviços de radiocomunicação que operam dentro ou perto da banda de frequência de UWB. As fontes potenciais dessa interferência incluem Wi-Fi operando na banda de 6 GHz, C-V2x e futuras redes celulares.

Sua tarefa

Durante o desenvolvimento e os processos de garantia da qualidade, é necessário investigar o impacto dos serviços de radiocomunicação existentes e futuros nas aplicações de UWB. Esta é a única maneira de garantir que as aplicações de banda ultralarga relevantes para a segurança funcionem corretamente a longo prazo e que se tomem as medidas adequadas para evitar interferências.

A solução da Rohde & Schwarz

As medições de distância seguras são uma característica essencial de várias aplicações de UWB. Portanto, medições precisas de tempo de voo (ToF) são necessárias durante a validação de chipsets e dispositivos de banda ultralarga, assim como para a calibração de antenas. Além disso, o ToF pode ser usado para investigar a influência de sinais de interferência ao observar o ToF na presença de um sinal de interferência em diferentes frequências e níveis de potência. Os sinais de interferência podem prejudicar significativamente a recepção de sinais de UWB fracos.

Para medições precisas de ToF e medições de sensibilidade do receptor, a Rohde & Schwarz oferece uma solução de teste fácil de configurar. O testador de radiocomunicações R&S®CMP200 usado juntamente com a unidade de rádio remota de UWB R&S®CM-Z310A, incluindo um combinador/divisor de potência de RF e uma seleção de atenuadores, permite realizar medições de sensibilidade do receptor e de ToF sem a necessidade de calibração adicional ou medições de atraso de caminho.

As medições de interferência podem ser realizadas em um ambiente controlado ou over-the-air (OTA). O R&S®CMQ200 é ideal para testes OTA de banda ultralarga. Ele oferece uma faixa de frequência de 0,3 GHz a 14 GHz e eficácia de blindagem superior a 80 dB. A câmara possui opções de configuração bem flexíveis para atender às necessidades de teste do cliente.

Para gerar um sinal de interferência, é utilizado um gerador de sinais vetoriais como o R&S®SMM100A. Este gerador possui características de RF excepcionais em toda a faixa de frequência de 100 kHz a 44 GHz. Ele também abrange as bandas abaixo de 6 GHz utilizadas pelos padrões sem fio existentes, assim como as bandas recém-definidas para 5G NR FR1 e Wi-Fi 7.

Aplicação

A Fig. 1 mostra a configuração para testes de interferência de UWB. O sinal de interferência gerado pelo R&S®SMM100A é enviado ao dispositivo de UWB em teste (DUT) por meio de um combinador de potência de RF (imagem superior). O sinal é aplicado ao dispositivo por meio de OTA, usando uma antena na câmara R&S®CMQ200 (imagem inferior). Para a medição da sensibilidade do receptor e do tempo de voo (ToF), a unidade de rádio remota de UWB R&S®CM-Z310A é conectada ao testador de radiocomunicações R&S®CMP200. Ambas as medições são realizadas utilizando a ferramenta de teste de fabricação sem fio R&S®WMT e seu conjunto de testes integrado para camada física de UWB, controlado por um computador externo.

A ferramenta R&S®WMT é uma solução de software baseada em Python para testes de RF dos módulos e chipsets de 5G NR, Wi-Fi, Bluetooth® e UWB (incluindo testes de UWB TX, RX, ToF e AoA). Foi desenvolvida especialmente para testes de produção de alto volume e aplicações de pesquisa e desenvolvimento totalmente automatizadas. Além disso, o R&S®WMT controla o dispositivo em teste usando comunicações de comando FiRa UCI padrão por meio da interface de controle (porta COM).

Durante as medições de sensibilidade do receptor ou ToF, um sinal de interferência é adicionado, conduzido por meio do acoplador de potência ou OTA usando uma antena em frequências específicas e níveis de potência variáveis. Para testar a influência do sinal de interferência no DUT, o nível do sinal é aumentado para um valor especificado.

Os testadores também podem observar se o valor do ToF muda ou se a medição de ToF é impossível devido à interferência. A Fig. 2 mostra o resultado da medição da sensibilidade do receptor de UWB no CH5 (6489,6 MHz) na presença de um sinal Wi-Fi com diferentes larguras de banda de sinal (20 MHz e 320 MHz a 6,245 MHz).

Resumo

Garanta que as aplicações de UWB sejam seguras e confiáveis com a solução de teste abrangente da Rohde & Schwarz. Ela permite medições de ToF precisas, testes de interferência e certificação de chipsets e dispositivos de UWB para funcionalidade a longo prazo.

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