具有物聯(lián)網(wǎng)功能設備面臨的測試挑戰(zhàn)及解決方法

無論是將新型物聯(lián)網(wǎng)模塊或終端集成到設備中，測試低功耗性能，還是解決設計中碰到的信號傳輸問題，羅德與施瓦茨公司都提供了卓越的解決方案來克服這些物聯(lián)網(wǎng)設計面臨的種種挑戰(zhàn)，幫助您加快開發(fā)速度，縮短產(chǎn)品上市時間。

具有物聯(lián)網(wǎng)功能設備面臨的測試挑戰(zhàn)

鑒于物聯(lián)網(wǎng)設備的復雜性，設計開發(fā)人員在開發(fā)出可用產(chǎn)品之前必須解決諸多問題。如圖1所示，設備的各個方面都會帶來特定的挑戰(zhàn)。在整個開發(fā)過程中，工程師需要使用多種測試解決方案進行必要的測量，以保證物聯(lián)網(wǎng)設備的正常工作。

圖1 典型物聯(lián)網(wǎng)模塊結構圖和面臨的測試挑戰(zhàn)

實時功耗測試

由于多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應用都由于地理位置或成本原因，存在模塊或終端不易更新的問題，因此長效工作是物聯(lián)網(wǎng)模塊推廣的關鍵，某些場合甚至需要10年以上，因而功耗是物聯(lián)網(wǎng)終端或模塊最基礎也是最重要的指標。

R&S RTE示波器最多支持兩個 R&S?RT-ZVC 多通道功率探頭模塊，每個模塊具備四個電流通道和四個電壓通道。這 16個高精度測量通道可與 R&S?RTE 的高速模擬通道并行使用。關鍵應用包括對 DUT 在啟動、正常工作和睡眠模式下的功耗執(zhí)行時間相關性測量。

每個 R&S?RT-ZVC 通道使用采樣率為 5 Msample/s 的 18 位模數(shù)轉換器進行采樣，直流電壓測量精度為 0.1%，電流測量精度為 0.2%。出色的模數(shù)轉換器分辨率可以提供合適的測量動態(tài)范圍，可以驗證電池供電設備切換睡眠模式時從μA 到 A 的電流消耗轉換。超高的直流測量精度非常適用于監(jiān)控精密嵌入式設備中電源路徑上電壓的定時和容差。

R&S?RT-ZVC 模塊操作完全集成到 R&S?RTE 示波器的圖形用戶界面 (GUI)。R&S?RT-ZVC 通道可以像標準示波器通道一樣進行操作，包括顯示位置、垂直縮放以及分析工具(如光標測量和自動化測量)。

無線連通性測試

物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術、通信技術等廣泛應用于公共網(wǎng)絡的融合中。目前常見的物聯(lián)網(wǎng)技術包括Wifi、Zigbee、藍牙、RFID、LoRa和NB-IoT等，由于很多物聯(lián)網(wǎng)技術使用的是公共頻段，例如2.4GHz，不同設備間的干擾問題在很大程度上影響了設備正常工作。尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)設備越來越普及，越來越多的設備廠家關心設備發(fā)送與接收信號的質量和功率以及對其他設備的影響程度。

羅德與施瓦茨公司推出的物聯(lián)網(wǎng)無線連通性測試方案，面向產(chǎn)品設計、研發(fā)和測試人員，可以輕松幫助客戶測試物聯(lián)網(wǎng)設備的頻率精度、發(fā)射功率、接收靈敏度、信號質量、占用帶寬、信道功率、鄰道泄漏比、星座圖、EVM誤差以及對其他設備的干擾影響等。以上種種指標均可以通過羅德與施瓦茨公司的信號與頻譜分析儀FPL1007、矢量信號分析軟件VSE、功率測量探頭NRP8S、頻率計數(shù)器HM8135-X、矢量信號發(fā)生器SMBV100A等設備完成測試分析。

羅德與施瓦茨公司的信號與頻譜分析儀FPL1003或FPL1007可以在時域、頻域和調制域對信號及物聯(lián)網(wǎng)發(fā)射設備進行分析和測試。時域可以觀測信號周期、幅度等特性，尤其是針對脈沖型信號;頻域可以觀測信號的頻譜、功率、諧波等特性;調制域可以分析信號的調制質量，測試EVM等參數(shù)。

VSE矢量信號分析儀軟件是羅德與施瓦茨公司最新推出的一體化分析軟件平臺，可以支持各種模擬信號、數(shù)字調試信號分析，可以安裝運行在信號與頻譜分析儀主機上運行。羅德與施瓦茨功率測量探頭NRP8S，是通過數(shù)字接口與基礎單元或信號與頻譜分析儀通信的智能型測量設備，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)設備，例如發(fā)射機和放大器的功率測試。

隨著用戶對設計小型化、多功能化的需求增加，設計人員需要創(chuàng)造更高密度、更快速度、更低功耗以及外形緊湊的電路設計。跡線間的距離越來越小，電源電源不斷降低，因此電源完整性問題變得愈加常見。

電源完整性用于分析電力是如何有效地轉化并在系統(tǒng)內完成從電源到負載的傳送。通過驅動低功率電子產(chǎn)品，直流電源的電源和容限發(fā)射降低，有的降低±5%到±1%。在輸出電源上的紋波、噪聲和瞬態(tài)會對時鐘和數(shù)字數(shù)據(jù)的精度產(chǎn)生不利影響。因此，設計人員需要利用電源完整性解決方案，高精度地測量這些低直流電壓。

在電子設備中移動信號需要使用電線或封裝結構，而信號完整性用于測量這些結構的電性能。當今高速數(shù)字設計中常見的信號完整性問題包括反射、損耗、串擾、失真和電源噪聲，這些問題會降低系統(tǒng)的整體性能。在這兩個測量中需要使用時域測量和頻域矢量網(wǎng)絡測量技術，可以幫助設計人員充滿信心地診斷和改正信號完整性問題。

羅德與施瓦茨公司的矢量網(wǎng)絡分析儀ZNL時域測量選件，是嵌入在ZNL網(wǎng)絡分析儀中的應用軟件，是理想的信號完整性分析工具，ZNL矢量網(wǎng)絡分析儀可以同時提供時域測量和頻域S參數(shù)實時測量。

滿足電磁干擾(EMI)兼容性規(guī)定是加快物聯(lián)網(wǎng)模塊或終端產(chǎn)品上市速度的關鍵，在最后設計階段的失敗意味著需要進行代價高昂的重新設計，并且耽誤產(chǎn)品的上市時間。在正式兼容性測試之前執(zhí)行EMI預兼容測試，避免因兼容性測試失敗而造成的重測成本浪費，這樣才能更及時的觀察到干擾信號，解決電磁干擾EMI問題，優(yōu)化設計，提高EMI兼容性測試通過率。羅德與施瓦茨公司為您提供出色的電磁干擾EMI測量解決方案，適用于產(chǎn)品開發(fā)周期的各個階段。

為避免因為沒能通過兼容性測試而耽誤寶貴的時間，在EMI測量接收機上運行的羅德與施瓦茨EMI測量應用軟件ES-SCAN，使您可以對自己的設計執(zhí)行預兼容測量和診斷評測。ES-SCAN結合EMI測量接收機是一種低成本的預兼容測試解決方案。

如果在電磁兼容干擾預測試的時候發(fā)現(xiàn)了EMI故障，可以使用相應的測試工具進行干擾定位排查，包括使用EMI測量接收機或高靈敏度示波器和近場探頭掃描特定的頻段，確認干擾源的時域和頻域特征，根據(jù)測量結果測算出EMI噪聲的傳播路徑，最終整改EMI噪聲源及其傳播途徑，并驗證改進后的結果。

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是新一代信息技術的重要組成部分，也是信息化時代發(fā)展進步的重要階段。物聯(lián)網(wǎng)這一概念在最近幾年集中大爆發(fā)，現(xiàn)已成為當先最熱門的技術熱點之一。物聯(lián)網(wǎng)的技術愿景是將數(shù)量巨大的智能終端實現(xiàn)聯(lián)接，物聯(lián)網(wǎng)技術尤其是物聯(lián)網(wǎng)應用正影響著我們生活的方方面面，包括家庭自動化設備、娛樂系統(tǒng)、安全和報警系統(tǒng)、智能手表和可穿戴健康監(jiān)測設備、智能交通設備、廢料處理設備、互聯(lián)汽車、智能家居以及共享單車等等，物聯(lián)網(wǎng)幾乎涉及到每一種工業(yè)、消費、醫(yī)療及生活應用。

這些物聯(lián)網(wǎng)設備給設計師、工程師、制造商、運營商等帶來了獨特的挑戰(zhàn)，例如設計智能手表和健身監(jiān)測儀等設備時，必須滿足體積小、性價比高和低功耗的要求。電源和信號路徑過于接近時，由于電容和電感會發(fā)生耦合，可能導致信號干擾和串擾問題，因此設計師需要使用密集的、高度集成的電路和SoC(片上系統(tǒng))器件。新硬件必須支持多種無線平臺，且保持低功耗，也必須支持多種無線致式，以確保不同設備技術或系統(tǒng)之間的互操作性和互聯(lián)性。

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