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标题: 如何让超宽带（UWB）信号测试变得简单易行 [打印本页]

作者: yuchengze 时间: 2017-6-24 20:02 标题: 如何让超宽带（UWB）信号测试变得简单易行

什么是超宽带（UWB）技术？
根据百度解析，超宽带技术（UWB，Ultra Wide Band）技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。超宽带技术解决了无线电多年以来对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低等问题的解决，同时包括如低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等一系列优点。
简单来讲，超宽带（UWB）技术是一种低功耗、高带宽并且实现相对简单的无线通信技术。UWB技术与传统的无线通信技术有着本质区别，如目前几乎所有的无线通信包括移动电话、无线局域网等通信，其所使用的通信载波均为连续的电波，而超宽带（UWB）产品在工作时发出则更多的是大量的非常短距离、能量非常大的脉冲波形。这些脉冲都是经过精确计时的，每个只有几个毫微秒长，可以覆盖非常广泛的区域。
泰克针对超宽带（UWB）信号测试提供专用的生成分析测试仪器
AWG70000 任意波形发生器
UWB信号带来了许多挑战性的测试和测量问题，需要专用的测试仪器功能。泰克为UWB生成和分析超宽带测试信号，给出了要求高性能任意波形发生器（如泰克AWG7000系列）和超宽带数字荧光示波器（如可以满足各种UWB信号带宽要求的DPO70000系列）。
泰克AWG7000系列和RFXpress为UWB 测试信号的生成提供了可靠的解决方案。AWG7000和RFXpress能在UWB频谱中以数字方式合成和产生信号。对自定义的UWB 信号或针对最新WiMedia 规范定义的信号而言，AWG7000 解决方案可创建超过1.6GHz 调制带宽的实时跳频信号。RFXpress 软件使用户能完全控制其UWB信号的特性，包括导引同步序列和时间频率码等。对WiMedia应用的全部六个频带组（BG1~BG6），使用AWG7000 可以在IQ、IF 或直接RF 信号中，也给用户提供了直接产生射频、中频上变频或基带调制等三种不同的选择。
泰克AWG7000系列任意波形生成器调制超宽带（UWB）信号

泰克AWG7000任意波形发生器提供 20Gs/s 的采样率，可直接生成多种 UWB 波形
生成UWB测试信号要求巨大的带宽，这需要使用专用的信号生成设备。大多数常用的实验室信号发生器只能生成几十或几百MHz的带宽，而大多数UWB信号需要1.5 GHz的带宽，远不能满足UWB要求。
根据要生成的UWB调制，可能需要不同的信号发生方法。TH-UWB和DS-UWB之类的信号一般完全在基带生成，要求几千兆赫的基带带宽。其它信号如MB-OFDM则更多地上变频到相应的RF频段。上变频方法要求的基带带宽较少，但增加了外部上变频器或调制器，提高了复杂性。
多年来，泰克AWG系列的带宽能力一直居于业内领先地位。AWG7000等型号使用近四倍的过采样率，实现了高达20 GS/s的采样率和5.8 GHz的基带带宽。这为BG1和BG2的WiMedia MB-OFDM信号直接生成RF提供了足够的带宽。
AWG7000支持直接基带和外部I-Q调制器/上变频器UWB信号生成方法
通用AWG可以执行直接基带任意波形生成功能，生成的I-Q基带信号还可以使用传统外部调制器调制和上变频到更高的频率。AWG7000提供了8 - 10位的动态范围，可以在没有外部元件的情况下，直接生成高达5.8 GHz的UWB信号。可以使用外部上变频器或I-Q调制器，实现WiMedia高频段组#3-6的信号。
AWG7000系列也配有差分输出，可以直接同流行的平衡放大器和混频器元件接口，改善了抗共模干扰的能力。由于大量的UWB信号创建工作使用软件算法以数字方式实现，因此任意波形存储器灵活播放各种信号的能力对UWB工程师尤其具有吸引力。
可以使用仪器面板操作或PC，通过多种编程方式对任意波形存储器编程。
泰克提供了RFXpress，这是一种强大的软件工具，可以合成复杂的UWB调制波形文件。此外，泰克AWG还可以导入许多常用的文件类型进行播放，如.pat、.seq、.wfm、MATLAB®、Mathcad®或Excel®。这种灵活的文件格式允许工程师直接从软件定义无线电设计工具中下载波形数据，而且通常不需要进行格式转换。
利用RFXpress 快速创建基于通用或标准RF/IF信号

为有效构建UWB系统，需要各种测试激励波形。过去，编译复杂的UWB信号结构一直很难。通常情况下，最容易随时获得的UWB信号，是来自于该系统自身软件定义的信号编码。这也是为什么泰克AWG信号发生器会支持多种兼容文件类型：这些文件类型被广泛用于流行软件定义无线电的设计工具。
但是，使用UWB自己的系统软件生成测试信号可能会带来问题。这种方法的主要问题是它假设系统波形设计能够正确运行，而在开发阶段早期，这可能并不符合实际情况。此外，无线电系统软件通常不能增加信号损伤，产生满足测试目的的信号处理起来可能会非常麻烦，同时，这些系统软件在设计时一般没有考虑测试所用的人机界面。
更加首选的方法是使用已知良好的软件工具，这种工具能够可靠地合成通用信号和基于标准的信号，这些信号可以带损伤，也可以不带损伤。这消除了测试信号的不确定性，提供了简便易用的人机界面，加快了设计和调试流程。
RFXpress同时提供了通用多信道调制合成功能和基于标准的合成功能，如WiMedia的UWB信号
RFXpress波形合成软件支持创建通用信号，及创建特定标准信号，如WiMedia格式。因此，RFXpress同时适用于WiMedia设备的频谱环境仿真和功能测试。RFXpress是一种基于流行PC的软件工具，其图形用户界面可以以可视方式确认波形和设置。RFXpress可以快速合成波形，简便地自动校准，创建RF和IF信号。它还拥有“自动发现仪器”功能，消除麻烦的手动仪器设置工作。为简化通用波形或基于标准的波形创建过程，RFXpress还拥有自动回卷（Wrap around）校正及归一化波形幅度。回卷校正功能消除了在重复播放的波形开头和末尾信号幅度差异大时连续播放时可能发生的频谱毛刺。归一化波形幅度使输出信号动态范围达到最大，它缩放波形的幅度，以最好地适应AWG的数模转换器（DAC）的动态范围。
通过使用一致性模式，用户只需点击鼠标，就可以合成复杂的MB-OFDM WiMedia信号。RFXpress包含业内采用的各种WiMedia信号标准，允许用户在最高层级上选择信号属性。这消除了手动编程实现标准规定的信号特性的复杂性。它还降低了构建WiMedia信号时因疏忽而产生错误的可能性。
RFXpress可以对大量的WiMedia信号特性编程。例如，尽管WiMedia规定了RF频段组和中心频率，但泰克认识到，许多工程师可能希望在IF上执行测试。RFXpress允许在AWG指标范围内，用户可选择在IF频率或WiMedia标准RF频率上定义信号。
RFXpress配置WiMedia信号的灵活性远不止输出频率。它可以在数据包组级定义许多UWB参数。
WiMedia UWB信号使用复杂的PLCP协议数据单元（PPDU ），定义传输所需的协议。PLCP前置码、PLCP包头和PSDU构成了PLCP协议数据单元（PPDU）。PLCP包括一个用于数据包同步和信道估算的前置码及用于PHY特点的PLCP包头，这些特点包括速率、数据包长度、介质访问控制器（MAC）信息、编码和其它信号协议属性。数据包的PSDU部分包括数据净荷及其它功能，如tail bit和Pad bit。

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