超宽带技术试验与测试认证

1of25超宽带技术试验与测试认证2006年10月12日宋起柱[e-mail]680091582of25内容1UWB的技术特点2UWB试验的基本情况3关于UWB认证的一些思考4关于UWB测试技术的研究5其他热点问题的探讨2of323of251、UWB的技术特点世界的主流体制•极窄脉冲：利用窄脉冲序列在基带直接传输信息；•MB-OFDM：超宽带调制载波传输方式；总体技术特点：•隐蔽性好•处理增益高•多径分辨能力强•传输速率高•系统容量大•穿透能力强•UWB对其它无线系统的干扰：•UWB受其它无线系统的干扰：•其它方面的局限性：精确定时、收发信机的设计4of252、UWB试验的基本情况¾2005年3月，DS-CDMAUWB设备与现有无线电业务的兼容共存实验分析；（PHS,GSM)•2005年12月，•2006年5月，•2006年8月；初步结论：‡对现有系统干扰较小；‡对嵌入式设备应作重点分析，一般看来对嵌入手机的设备，不适宜天线共用；‡建议UWB设备满足GB9254-1998《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》；‡对特殊无线电业务要区别对待。s1幻灯片4s1songqizhu,2006-10-45of253关于UWB认证的一些思考1各类设备型号核准检测RregulatoryApprovalIndustryApprovalCertified√√√CE,FCC,CTAEtc.GCF,BTQRTCRBEtc.6of25UWB设备的认证路径如何：1.对无线电发射设备必须进行型号核准认证TA;2.如果UWB设备应用于电信运营业，依据使用形式进行NAL;3.CCC认证－－取决于UWB的使用环境；以上可看做法规性认证。对于行业认证，我们应该如何进行？涉及范畴：1.有助行业发展；确保质量；2.对法规性认证作重要积极补充；3.确保UWB同其他系统更好的兼容性，以及互操作性3关于UWB认证的一些思考7of254、关于UWB测试技术的研究时域、频域测量方法•一种是测量时域特性方法，即通过采用相关理论算法（如快速傅立叶变换FFT）把相关的时域参数变换到频域上进行测量。时域测量方法我们称为“宽带”测量，理论上可以获得UWB信号全频带的相关特性。•第二种是直接采用频域测量技术，通常称为“窄带”测量。一般而言，当前使用的各种测试仪表的测量带宽都小于UWB信号的发射带请问：这带来了什麼问题？？8of254、关于UWB测试技术的研究时域：响应时间不够频域：测量带宽限制基本UWB测试系统9of254、关于UWB测试技术的研究基本UWB测试系统需要考虑的因素1.UWB信号比较小的时候，需要在接收天线与接收机之间加前置放大器来提高系统的测试灵敏度，2.以此同时，在系统中应该加置预选滤波器防止待测信号过大导致前置放大器过载。3.由于对UWB测试系统进行测试的带宽很宽，因此，在测试中很次容易受到外界其他发射信号的干扰，因此，进行此项测试推荐在电波暗室或者其他替代场地(如混响室)中进行。4.测试天线的选取：对不同的测试频段会采用不同的测试天线。5.测量接收机：采用频谱仪或者示波器等。当测试频点低于[960/1000MHz]时，采用准峰值检波方式，当测试频点高于[960/1000MHz]时，平均功率采用有效值，峰值功率采用峰值检波方式。另外，在测试的时候，视频带宽则尽可能的设大。10of254、关于UWB测试技术的研究1.占用带宽对白带频谱，当分辨率带宽RBW设置为1MHz时的功率谱密度下的昀大值点定义为fM,，当其两侧的功率谱密度下降10dB点所对应的频率点分别定义为fH和fL,,以此作为UWB信号的占用带宽。如果在昀大测量功率谱密度点两侧存在多个－10dB点时，占用带宽则是昀外侧－10dB点所包含的带宽。2.功率谱密度是用来测量在一定频带内的总能量。通过功率谱密度大小的测量是衡量超宽带信号辐射是否满足限值要求，通常采用dBM/MHz来描述。功率谱密度采用频谱仪来进行测量。几个重要的测量参数11of25几个重要的测量参数4、关于UWB测试技术的研究3.平均功率等效全向辐射功率谱密度来衡量是指设备输出功率加到发射天线端口，在天线昀大辐射方向上的测量值。测试步骤：谱仪设置(方法一)1．分辨率带宽设为1MHz2．视频带宽设为3MHz3．频率范围设为0Hz4．Sample检波方式5．扫描时间设置为1s6．单次扫频12of25详细步骤：对于每一个1MHz区域单独进行测量，通过下面的等效办法可以得到平均功率值。A．采用频谱仪的平均功能直接得到平均功率值B．在频谱议中选取所有的点，根据下面的公式可以计算出：4、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数其中P为平均功率，单位为dBm，n为测量数据点，P(i)为每点测试结果，单位为dBm。K=RBW/ABW(ABW为实际的分辨率带宽的大小）13of254、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数频谱仪设置(方法二)1．分辨率带宽设为10kHz2．视频带宽设为30kHz3．频率范围设为1MHz4．Sample检波方式5．扫描时间设置为自动耦合6．单次扫频详细步骤：对于每一个1MHz段，在频谱议上对各个数据点的数据从对数值变为数值然后取平均，获得1MHz内的平均值。对不同的1MHz分别进行测量，然后采用下面公式进行计算：Sp=频谱仪的测量范围，单位为MHz;n=测试点的数目;P(i)=测试点的结果，单位为dBm;NBW=频谱仪在MHz下的等效噪声带宽，它定义为分辨率带宽KRBW,K一般有设备供应商提供。PSD=功率谱密度，单位为dBm/MHz.14of254、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数采用rms检波方式测平均功率(方法三）采用均方根rms检波方式来测量与上面所述的方法基本一致的。只是在频谱仪中把检波方式设置为rms。分辨率带宽RBW和视频带宽VBW之间的比率应大于等于3。但如果频谱仪的视频带宽VBW昀大为1MHz时，允许其比率为1。在平均值检波方式下对每一段测量驻留时间至少应该在1ms以上，因此，应该合理设置好测量带宽和扫描时间的关系。通常频谱仪一般每一次扫描会测量600个点，因此，扫描时间必须大于600ms才能保证每一点的驻留时间大于1ms。而且一般频谱仪测试点的数目是可以选择的，根据测试点数来选择合适的扫描时间来满足相应的要求。平均功率是在1MHz的分辨率带宽下、在至少1ms的驻留时间下的昀大积分功率。如果UWB信号采用的是跳频方式时，则需要在频谱仪进行门限设置。总而言之，针对不同的信号采取不同的测试方法。15of25峰值功率把检波方式设置为峰值检波并昀大值保持，分辨率带宽设为1MHz，视频带宽至少为1MHz，推荐为3MHz。此方法在脉冲没有重叠的情况下测试比较准确，这是在分辨率带宽大于测试脉冲重复率的情况下得到的。当分辨率带宽小于脉冲重复率时，就会有脉冲重叠，从而导致对功率的低估。4、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数16of25脉冲信号的峰值测量频谱仪设置：――检波方式设置为负峰值检波――把昀大的发射防止到中心，并把频率范围设置为0――分辨率带宽RBW不小于1MHz，VBW不小于RBW以起到平滑信号的作用4、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数17of25谱线测量对离散谱信号得测量类似于上面得平均值功率得测量。频谱仪得检波方式设置为rms、驻留时间至少1ms，分辨率带宽昀小可以到1KHz，推荐为30KHz，从而保证能够把脉冲信号能够分辩出来。RBW与VBW之间的比例尽可能保持在3以上。同时必须保证昀大的谱的强度符合限值的要求。4、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数18of25小信号的等效全向辐射功率eirp的测量•采用加低噪声放大器来测量UWB小信号;•辐射测量技术来测量UWB小信号.某些特定频段内信号很小，采用传统的频谱仪很难进行测量。Radiometric技术能够在对UWB小的时候，在发射时，对UWB信号和底部噪声信号进行测量，然后再单独对底部噪声进行测量，两个值相减就可以得到信号的功率。当然，一般也需要用到低噪声放大器以满足测试指标的要求。4、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数19of25时域测量UWB信号由于测量接收机的在测量1GHz以上信号时，分辨率带宽为1MHz。然而，对于UWB信号作为脉冲信号而言，带宽要宽得多，传统频谱仪可能无法满足要求。采用时域测量仪表，如示波器，则能够有效得解决该问题。通过示波器在时域上对数据取样，做快速傅立叶变换FFT处理，可以得到相关得频谱。4、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数20of25时域测试数据如何重现电磁场波形采用示波器来进行观测，vm(t)为从接收天线输出到示波器的信号冲击响应，接收天线输出的电压为va(t)，则只要在保证远场条件的基础上，等效全向辐射功率则可以从任意距离的电磁场强度中换算得到。4、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数21of25其中S表示预放及相关线缆的系数矩阵，现在，假设预放的S12为0，S22S和S12S同时也假设为0，因为Vm只是示波器上数字数据而不是实际的信号。根据上述的S参数的分析，则在频域上电磁场E(f),则可以表示为：4、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数22of25任意分辨率带宽的频谱分析任意的分辨率带宽RBW测量的等效峰值功率可以通过计算来获得,通过带通滤波器的波形;4、关于UWB测试技术的研究几个重要的测量参数分辨率带宽为50MHz(-3dB)时，，则等效全向辐射功率PEIRP(t)可以表示为：23of254、关于UWB测试技术的研究不同测试场地测试基本方法1.在全电波FAC暗室中进行辐射功率测量2.在混响室中进行的辐射功率测量24of25‹标准起草问题‹有关法律法规问题杂散发射、特殊频带保护等问题‹多制式UWB测试技术的研究5、其他热点问题的探讨25of25谢谢大家