Medidas de interferencias de banda ultraancha

Introducción

La tecnología de banda ultraancha (UWB) facilita el posicionamiento preciso y la comunicación a corta distancia, y ofrece muchas ventajas para las aplicaciones seguras de determinación de la posición. Esta tecnología emplea ráfagas cortas de pulsos radioeléctricos que ocupan un ancho de banda de más de 500 MHz y operan en el espectro de frecuencias, generalmente en el rango de 3,1 GHz a 10,6 GHz. Gracias a ella son posibles aplicaciones como el seguimiento de mercancías en tiempo real y la navegación, así como el control de accesos seguro y pagos por móvil a prueba de fraude. En el contexto de las aplicaciones para automoción, UWB se introdujo primeramente para aplicaciones de llave digital conforme a las especificaciones del Car Connectivity Consortium (CCC). Gracias a su alta precisión, fiabilidad y seguridad, UWB es muy apropiada para una serie de aplicaciones de automoción más allá de los sistemas seguros de acceso sin llave, como los sistemas de detección de presencia de niños y el control gestual.

UWB se define por una baja potencia de transmisión, p. ej. –41.3 dBm (1 MHz), que permite la operación en bandas de frecuencias que utilizan también otros servicios de radiocomunicación. Por ello, es esencial verificar si las aplicaciones UWB, y en especial las aplicaciones relevantes para la seguridad, pueden sufrir alteraciones por dichos servicios. Las señales interferentes pueden proceder de diferentes fuentes, siendo las más comunes las causadas por otros servicios de radiocomunicación que operan dentro o cerca de la banda de frecuencias UWB. Entre las posibles fuentes de este tipo de interferencias figuran Wi-Fi en la banda de 6 GHz, C-V2x y las futuras redes móviles.

Su misión

Durante el desarrollo y el aseguramiento de la calidad es necesario verificar el efecto de servicios de radiocomunicación actuales y futuros en las aplicaciones UWB. Solo de este modo puede garantizarse que las aplicaciones UWB relevantes para la seguridad funcionen correctamente a largo plazo y adoptarse las medidas oportunas para impedir las interferencias.

Solución de Rohde & Schwarz

Las medidas seguras de la distancia son una función esencial en diversas aplicaciones UWB. Por ello, es necesario realizar medidas precisas del tiempo de vuelo (ToF, por sus siglas en inglés) para la validación de dispositivos y chipsets UWB, así como para la calibración de las antenas. El ToF también se puede usar para estudiar la influencia de las señales interferentes observando el ToF en presencia de una señal interferente con diferentes frecuencias y niveles de potencia. Las señales interferentes pueden degradar de forma notable la recepción de señales UWB débiles.

Para obtener medidas precisas del ToF y de la sensibilidad del receptor, Rohde & Schwarz ofrece una solución de test con una sencilla configuración. El comprobador de radiocomunicaciones R&S®CMP200, en combinación con el cabezal de radio remoto UWB R&S®CM-Z310A, y un divisor/combinador de potencia de RF así como una selección de atenuadores permiten realizar las medidas de ToF y sensibilidad del receptor sin necesidad de una calibración adicional y sin medidas de retardo del camino.

Las medidas de interferencias se pueden realizar de forma conducida en un entorno controlado o mediante pruebas OTA. El R&S®CMQ200 es perfecto para medidas OTA de UWB. Brinda un rango de frecuencias de 0,3 GHz a 14 GHz y una efectividad de apantallamiento superior a 80 dB. La cámara se puede configurar de forma flexible para adaptarla a las necesidades de medida del cliente.

Para generar una señal interferente se emplea un generador de señales vectoriales como el R&S®SMM100A. Este generador proporciona unas características de RF excelentes en todo el rango de frecuencias de 100 kHz a 44 GHz. Además, cubre las bandas por debajo de los 6 GHz utilizadas por los estándares de comunicaciones móviles e inalámbricas actuales, además de las nuevas bandas definidas para 5G NR FR1 y Wi-Fi 7.

Aplicación

La figura 1 muestra la configuración de prueba para las medidas de interferencias UWB. La señal interferente generada por el R&S®SMM100A se inserta en el dispositivo UWB examinado (DUT) a través de un combinador de potencia de RF (imagen superior). La interferencia se introduce al DUT UWB OTA a través de una antena en la cámara R&S®CMQ200 (imagen inferior). Para medir el ToF y la sensibilidad del receptor se conecta el cabezal de radio remoto UWB R&S®CM-Z310A al comprobador de radiocomunicaciones R&S®CMP200. Ambas medidas se llevan a cabo utilizando la herramienta para pruebas de fabricación inalámbricas R&S®WMT y su paquete de test UWB PHY integrado, controlados desde un PC externo.

La herramienta R&S®WMT es una solución de software basada en Python para test de RF de chipsets y módulos de 5G NR, Wi-Fi, Bluetooth® y UWB (que incluye test de TX y RX UWB, del ToF y del ángulo de llegada o AoA). Está diseñada para grandes volúmenes de test en la producción y cuenta con automatización completa para aplicaciones de I+D. Además, R&S®WMT controla el DUT mediante comunicación con comandos UCI según el estándar FiRa a través la interfaz de control (puerto COM).

Durante las medidas del ToF o de la sensibilidad del receptor se agrega una señal interferente, bien conducida a través del acoplador de potencia o vía OTA a través de una antena con frecuencias específicas y niveles de potencia variables. Para medir la influencia de la interferencia en el DUT, el nivel de la señal interferente se aumenta hasta un valor especificado.

Los ingenieros de pruebas también pueden observar si el valor del ToF cambia, o si es imposible medir el ToF debido a una interferencia. La figura 2 muestra el resultado de la medida de sensibilidad del receptor UWB en CH5 (6489,6 MHz) en presencia de una señal Wi-Fi con diferentes anchos de banda de señal (20 MHz y 320 MHz con 6,245 MHz).

Resumen

Garantice la fiabilidad y la seguridad de las aplicaciones UWB con la solución de test completa de Rohde & Schwarz, que permite obtener medidas precisas del ToF, medidas de interferencias y llevar a cabo la certificación de dispositivos y chipsets UWB para asegurar su correcto funcionamiento a largo plazo.

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