Test delle interferenze UWB (Ultra-wideband)

Introduzione

La tecnologia Ultra-wideband (UWB) consente di ottenere una localizzazione precisa e di effettuare comunicazioni su brevi distanze, offrendo numerosi vantaggi per le applicazioni di misura sicura della distanza. Questa tecnologia utilizza brevi impulsi radio che occupano una larghezza di banda di oltre 500 MHz e lavora tipicamente nello spettro di frequenze da 3,1 GHz a 10,6 GHz. Consente di realizzare applicazioni come il tracciamento degli asset in tempo reale e la navigazione, oltre a un controllo degli accessi sicuro e a pagamenti mobili senza contatto. Nel contesto delle applicazioni automobilistiche, la tecnologia UWB è stata introdotta per la prima volta per le applicazioni delle "chiavi digitali", come definite dall'associazione Car Connectivity Consortium (CCC). Con i suoi elevati livelli di accuratezza, affidabilità e sicurezza, la tecnologia UWB si adatta bene a una serie di applicazioni automobilistiche, oltre ai sistemi di accesso sicuri senza chiave meccanica, applicazioni come i sistemi di rilevamento della presenza dei bambini e il controllo dei gesti.

La tecnologia UWB è caratterizzata da una bassa potenza di trasmissione, ad esempio –41,3 dBm (1 MHz), che consente il funzionamento in bande di frequenza utilizzate anche da altri servizi radio. È quindi fondamentale collaudare se le applicazioni UWB – in particolare, le applicazioni rilevanti per la sicurezza – saranno disturbate dai servizi radio. I segnali interferenti possono provenire da diverse fonti, una delle più comuni è l'interferenza causata da altri servizi radio che operano all'interno o nelle vicinanze della banda di frequenza UWB. Le potenziali fonti di tale interferenza includono il Wi-Fi, che opera nella banda dei 6 GHz, il C-V2x e le future reti cellulari.

Attività da eseguire

Durante la fasi sviluppo e di assicurazione della qualità, è necessario indagare sull'impatto dei servizi radio esistenti e futuri sulle applicazioni UWB. Questo è l'unico modo per garantire che le applicazioni UWB rilevanti per la sicurezza funzionino correttamente nel lungo termine e adottino contromisure appropriate per evitare interferenze.

Soluzione Rohde & Schwarz

Le misure di distanza sicure sono una caratteristica essenziale di varie applicazioni UWB. Pertanto, misure esatte del tempo di volo (ToF) sono necessarie durante la validazione dei dispositivi e dei chipset UWB, così come per la calibrazione delle antenne. Inoltre, il ToF può essere utilizzato per indagare l'influenza dei segnali interferenti osservando il ToF in presenza di un segnale interferente a diverse frequenze e diversi livelli di potenza. I segnali interferenti possono degradare gravemente la ricezione di segnali UWB deboli.

Per misure accurate del tempo di volo e misure di sensibilità del ricevitore, Rohde & Schwarz offre una soluzione di test molto facile da configurare. Il tester per comunicazioni radio R&S®CMP200, utilizzato in combinazione con la testata radio remota UWB R&S®CM-Z310A, inclusi un attenuatore/combinatore di potenza RF e una selezione di attenuatori, consente di eseguire misure di ToF e sensibilità del ricevitore senza la necessità di calibrazioni aggiuntive o misure del ritardo introdotto dal percorso.

Le misure di interferenza possono essere effettuate in un ambiente controllato o via radio (OTA). Il tester R&S®CMQ200 è lo strumento perfetto per il test dei sistemi UWB in modalità OTA. Offre una gamma di frequenze da 0,3 GHz a 14 GHz e oltre 80 dB di efficacia di schermatura. La camera può essere configurata in modo flessibile per soddisfare le esigenze di collaudo dei clienti.

Per generare un segnale interferente, si utilizza un generatore di segnali vettoriali, come lo strumento R&S®SMM100A. Questo generatore offre caratteristiche a radiofrequenza molto buone su tutta la gamma di frequenze da 100 kHz a 44 GHz. Copre inoltre le bande al di sotto dei 6 GHz utilizzate dagli standard wireless esistenti, così come le bande recentemente definite per il 5G NR FR1 e il Wi-Fi 7.

Applicazione

La Fig. 1 mostra la configurazione di collaudo per il test di interferenza UWB. Il segnale interferente generato dallo strumento R&S®SMM100A viene inviato al dispositivo in prova (DUT) UWB tramite un combinatore di potenza RF (immagine superiore). Il segnale interferente viene mandato verso il dispositivo in prova UWB in modalità OTA tramite un'antenna nella camera R&S®CMQ200 (immagine inferiore). Per la misura della sensibilità ToF e del ricevitore, la testata radio remota R&S®CM-Z310A UWB è collegata al tester di comunicazioni radio R&S®CMP200. Entrambe le misure vengono eseguite utilizzando lo strumento per il collaudo in produzione wireless di dispositivi R&S®WMT e la sua suite di test UWB PHY integrata, controllata da un PC esterno.

Lo strumento R&S®WMT è una soluzione software basata su Python per il collaudo RF di chipset e moduli per 5G NR, Wi-Fi, Bluetooth® e UWB (inclusi i test UWB TX, RX, ToF e AoA). È stata creata specificatamente per il collaudo di produzione in grande serie e per le applicazioni di ricerca e sviluppo completamente automatizzate. Inoltre, R&S®WMT controlla il dispositivo in prova utilizzando le comunicazioni dei comandi standard FiRa UCI attraverso l'interfaccia di controllo (porta COM).

Durante le misure di ToF o di sensibilità del ricevitore, viene aggiunto un segnale interferente, condotto sia tramite l'accoppiatore di potenza che in modalità OTA mediante un'antenna a frequenze specifiche e livelli di potenza variabili. Per verificare l'influenza del segnale interferente sul dispositivo in prova, il livello del segnale interferente viene aumentato a un valore specificato.

I collaudatori possono anche osservare se il valore ToF cambia o se la misura ToF è impossibile a causa dell'interferente. La Fig. 2 mostra il risultato della misura della sensibilità del ricevitore UWB sul canale CH5 (6489,6 MHz) in presenza di un segnale Wi-Fi con diverse larghezze di banda del segnale (20 MHz e 320 MHz a 6,245 MHz).

Riassunto

Garantire applicazioni UWB affidabili e sicure con la completa soluzione di collaudo di Rohde & Schwarz. Consente misure ToF accurate, collaudi di interferenza e certificazione di dispositivi e chipset UWB per una garanzia di funzionalità a lungo termine.

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