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为迎接物联网测试挑战提供的解决方案

为迎接物联网测试挑战提供的解决方案

日程安排
IoT (M2M*)应用和技术
主要物联网设计和测试挑战
1.物联网产品设计 – 采用多个物联网系统模块
2.调试复杂的数字/模拟/RF系统问题
3.最大限度地延长设备电池续航时间
4.使设备加快通过EMC一致性测试
5.使设备加快通过无线认证
6.准备部署物联网

IoT: 物联网:带来的混乱及高增长潜力

物联网应用

物联网连接数量不断增长 – 芯片组价格下降 必须降低测试成本

新的低成本物联网模块(传感器、RF模块、MCU),加快设备部署速度

传感器系统和元器件爆炸性增长,可以传感多个物理/化学参数(温度、压力、运动、等等)
多种高性能RF模块,无线连接更简单
MCUs提供了更高的性能(低功率, 计算速度, DSP, 等等)

物联网设计和测试挑战之一

物联网产品设计 – 采用多个物联网系统模块

物联网设备设计价值链

物联网设备开发战略
采用哪种无线连接技术?
需要哪些法规认证?
需要哪些标准质量认证 (BT, WLAN, ZigBee, RFID, 等等)?
硬件设计选择:
“芯片”还是“模块” ?
“嵌入式模块”还是“独立式模块” ?
软件开发:许可还是自主开发?
选择物联网连接技术 – 考虑因素

无线模块选择技巧
RF模块分成两大类:
经过预认证
如果您使用参考设计电路板和天线,模块厂商将保证其通过无线认证步骤。它还可以帮助您有机会通过EMC测试 – 这取决于电路其他部件的性能
单位成本高
受到制造商选择的天线限制
没有经过认证
单位成本低
天线选择和定位更加灵活
设计时间一般更长
部分物联网模块厂商
CSR 
Qualcomm     Broadcom   Blue Giga    Murata   Freescale    Texas  Instruments
Microchip    Panasonic  Laird Technologies    ConnectBlue   Ublox     Fujitsu
Telit      Gemalto     Sierra Wireless       Silicon Labs

在物联网设计阶段考虑信号环境

多种RF技术在无需执照的频段中共存。如果在设计阶段没有考虑,那么物联网设备通信可能会受到干扰,变得不能运行

在真实信号条件下以更高的信心设计物联网设备

 



 测试嵌入式模块
由于协议的内置纠错算法,使用协议测试仪(如嗅探器)进行高级功能测试可能会漏掉嵌入式模块的边际性能。
正常情况下在不同模式之间切换
频谱辐射问题,可能会导致不能通过EMC一致性测试
重复传输,可能会降低电池效率,降低吞吐量,降低系统速度
在物理层进行系统级测试(频谱、调制分析)将保证RF链路正常运行,功能强健。
排除检测到的物理层问题要求多功能多域分析测试工具。
要求的测试仪器(通常价格太高)
信号发生器 ~ $15,000
频谱分析仪 ~ $30,000
矢量网络分析仪 ~ $45,000
示波器 + 逻辑分析仪 ~ $20,000
高端DMM  / 功率分析仪 ~ $5,000
电池仿真器 / 电源 ~  $10,000

物联网设计和测试挑战之二
调试复杂的数字/模拟/RF系统问题

典型的物联网嵌入式模块方框图和常见问题

调试和测试设备不足,成本高
传统测试测量设备不能很好地解决上述问题:
需要使用多台测量设备,才能在多个域中测量信号,提高了购置成本或租赁费用
跨域时间相关测量方式效率低下,降低了工程效率

与传统测试设备不同,泰克提出低成本测试解决方案,这些方案可以执行以下高效测量:
宽带宽、随时间变化的频谱信号
多域(RF, 模拟和数字)相关信号
怀疑物联网设备是否传送信号?

使用泰克RSA306泰克USB频谱分析仪:
检验物联网设备传送信号
检验功率电平
检验频率精度
RSA306 USB频谱分析仪技术数据

想使用一台仪器查看所有数字/模拟信号和RF信号?
使用泰克MDO4000轻松查看系统每个部分如何互相交互

应用实例 – RFID系统调试和检定

使用MDO和SignalVu-PC分析矢量信号

使用MDO4000捕获RF信号
把捕获的IQ数据实时传送到PC (通过USB, LAN)
使用SingalVu-PC执行矢量调制分析

需要RF接收机调试测试解决方案?

应用实例 – RF接收机灵敏度测试

应用实例 – RF接收机阻塞测试

应用实例 – 使用真实的无线标准信号 进行RF接收机压力测试

物联网设计和测试挑战之三
最大限度延长设备电池续航时间

物联网设备功耗分析 典型的设备功率廓线

物联网功耗分析 挑战和要求

 测试挑战
准确测量几十nA (深度睡眠模式)到几百 mA (活动模式)多种电流
捕获持续时间仅几μs的瞬态信号
监测和保存长时间数据
典型功率测试要求
高精度:在宽范围内实现优质检定
高采样率:深内存缓冲器和高级触发功能,捕获脉冲随时间变化
简便易用:轻触缩放触摸屏界面,迅速分析波形
高精度电源:提供干净、稳定、准确的DC电源 (支持高精度测量)
物联网设备功耗分析 提供的解决方案

物联网设计和测试挑战之四
加快通过EMC一致性测试

使设备加快通过EMC一致性测试和无线认证
电磁兼容能力(EMC)判定电子或电气系统或元器件在接近时能否正确工作。在实践中,这意味着设备中每个项目发出的电磁干扰都必须是有限的,另外每个项目必须对环境中的干扰有充足的抗扰能力。
无线标准认证是指产品获得国际公认的认可,表明产品在互操作能力、安全性和特定协议应用范围上已经满足业界协商一致的标准 (如802.11, 蓝牙, 蓝牙低能源, 3GPP WCDMA / LTE, 等等)。
一次通过EMC一致性测试
通过地区法规一致性测试 (FCC, ETSI, IC, …) 并不是一件易事。事实上,成功的概率并不大。只有十分之一的工程师报告一次通过测试。
测试失败意味着项目推迟及很高的费用 – 一致性测试的平均成本是$10,000*。
预一致性测试必须成功,以避免这类问题。

满足法规标准
非故意放射辐射
不想要的信号
服务类别
频率范围变化
传导辐射
耦合到AC的不想要的信号
服务类别
一般< 30MHz
故意放射辐射
视频段而定
服务类别

放射辐射
在RF隔离舱中进行测试
远场测量 (3m或10m)
被测设备放在转台上,置于空闲状态
设置经过全面校准

接收机
天线

传导辐射
适用于连接到电网的设备
检定传导到AC电网的能量
线路阻抗稳定网络
接收机连接在AC电源和被测设备之间
被测设备处于工作状态

故意放射辐射
适用于传送RF能量的设备
测量直接连接频谱分析仪的被测设备
没有天线!
被测设备处于工作状态
必须能够检查所有工作模式

在送到认证机构前进行预一致性测试
1.预一致性测量   内部
测试整个设计过程中的问题
测试频次更高
可以使用通用仪器进行预一致性测试
仍需把设备送到认证机构测试
2.一致性测量   认证机构
设置复杂
需要使用测试舱 = 成本
如果测试失败,需要再次安排测试

预一致性测试可以在成为昂贵的
重新设计问题前识别问题领域,节省时间/资金
使用RSA306创建内部 EMC预一致性测试设置

EMI预一致性测试应用指南, http://www.tek.com/document/application-note/low-cost-emi-pre-compliance-testing-using-spectrum-analyzer 

内部放射辐射EMC预一致性测试设置是否经济?

增加传导辐射EMC预一致性测试是否经济?

EMC一致性测试/认证失败的常见原因

设计未能通过内部EMC一致性测试? 使用MDO4000排除EMI问题

设计未能通过内部EMC预一致性测试? 使用RSA306排除EMI问题
与普通频谱分析仪不同,泰克RSA306采用实时频谱分析技术显示瞬态信号,从而为用户提供与捕获的任何信号活动有关的详细信息

物联网设计和测试挑战之五
使设备加快通过无线认证

无线标准认证
通过无线标准认证后,可以在产品上印上无线标准认证标志 …
市场上许多RF模块是“预认证”,但预认证的RF模块并不能保证最终产品通过认证
与基准设计相比,即使很小的偏差也可能会导致认证失败
改变RF路径可能会面临风险
软件与模块的交互方式影响着一致性测试

协议一致性测试: WiFi应用
WiFi联盟
行业要求已经协商一致
协议合规性
互操作能力
安全
应用和服务
http://www.wi-fi.org/

使用泰克无线标准预认证解决方案

应用实例: 使用SignalVu-PC进行无线收发机预认证
SignalVu-PC支持 Wi-Fi (IEEE 802.11 a/b/g/n/ac), 蓝牙低能量, 基本速率/增强数据速率 (自动检测标准)
提供标准指定的整套发射机测量
EVM, SEM, 频率误差, 符号时钟误差
显示关键调制和RF测量
按键式测量, 测试通过/失败报告, 可以量身定制极限

泰克RF矢量信号分析软件平台
一个用户界面支持所有信号采集硬件 (台式或便携式)
所有设置和数据都保留在PC上
起价$3,490

物联网设计和测试挑战之六
准备部署物联网

并不仅仅是你的物联网设备如此 …
许多物联网设备都需要在严重拥挤的ISM频段中工作 (WiFi, 蓝牙, ZigBee, 无线视频传送, 微波炉, 等等);蜂窝通信可能会产生干扰
ISM频段是一个严苛的无线电环境

应用实例 – RSA306室内OTA (网络)测量

部署远距离低数据速率物联网

远距离低数据速率物联网要求绘制室外测量地图,以验证工作频段

泰克物联网解决方案: 产品组合摘要

泰克解决方案解决物联网测试挑战

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