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LoRa无线指标简单测试方案

分类名:DIY日期:2018-07-18作者:owlcjy
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新开发的sub-GHz频段的设备开始采用新的LORA制式,频段与之前频段一样,因采用特殊的扩频调制方式,通信距离有了较多改善,因LORA制式为Semtech公司专利技术,测试时使用的安捷伦和R&S的仪器也都是采用Semtech公司提供的波形文件,所以必须使用高端矢量信号源才能够进行测试,所以测试成本更高。

2、灵敏度和功率通用测试方法
先看一下射频功率和接收灵敏度的定义:
功率的定义:最大输出功率是指发射机在一个射频周期内供给传输线的平均功率。
灵敏度的定义:在规定的测试频率和调制方式下,当接收机误码率小于或者等于规定值时,接收机天线端口的输入信号功率大小。

常规的功率测试一般使用功率计或频谱仪, 功率计测量的优点是准确,特别在其他一些射频应用场景,例如大功率(大于100W)测量、驻波比测量等方面更加方便和准确。但功率计只能测量连续波,对脉冲波只能测量其峰值或均值,不能全面反映真实发射功率水平,所以对于OOK调制,功率计不能用。
频谱仪是最常用的射频测量仪器,通过调整合适的带宽(RBW、VBW)及触发方式,可以测量各种调整方式的功率,除此之外还可以观测信号质量,如杂散、谐波等更丰富的信息,但频谱仪适合用于研发,在生产线上应用不太方便,不太适合自动化测试(不扩展开讨论)。
具有功率计功能的综测仪是比较适合产线上使用,编程和读数都较直观,方便产线上配合自动化测试软件使用。当然即使不用自动化软件,工人操作也是很简单的。
物联网行业常用的sub-GHz频段较低,测试时都可编程成连续波模式,针对这种测量的检波芯片较成熟,可以针对的设计一款检波器用于功率测量,其中难点在于检波器的校准比较繁琐。
对于接收灵敏度的定义和测量方法,我们再照本宣科的学习一遍:
概述
在规定的测试频率和调制方式下,当接收机误码率小于或者等于规定值时,接收机天线端口的输入信号功率大小。
测量方法
有用信号发生器选用能够产生规定的信号的信号发生器,并能输出数据序列供误码评定设备比对,被测设备应提供解调输出数据接口。
测试步骤如下:
a) 设置接收机接收频率为测试频率,开启有用信号发生器1,根据选定的测试频率,设置信号发生器输出标准测试信号
b) 调整有用信号发生器输出功率,使得接收机的误码率小于或者等于5×10-2时,记下此时的接收机天线端口输入信号功率大小;
c) 步骤b)所记录的功率即为静态灵敏度,用dBm为单位表示


一般信号源要发的数据是我们预设好的,是我们已知的,所以误码率的判决也是接收机里的处理器做判决,一般是接收模块上的单片机将接收的数据和预设的已知的数据做对比,将结果通过串口(网口)发到PC机上进行显示,测试人员根据PC机上显示的结果判断误码情况,不严格的时候还会简化一下操作,单片机将误码情况用LED闪烁来表示,收的正确的数据就闪烁,收不数据就不闪烁。
灵敏的测试的关键就是信号源,一般带有调制功能的信号源,灵活一点的用矢量信号源。矢量信号发生器的优点是精度高、最灵活、可以通过编程改版改变信号源各种调制信息和参数,简单的如成型滤波器参数、码率、码型,甚至可以模拟出多径效应、多普勒效应,模拟最真实的通信情况,通过各种设置找出最优的接收方式。缺点是贵,操作也较复杂,不适合产线应用。

3、灵敏度底成本简化测试方法
针对物联网行业,安捷伦(是德)也给出了低成本的方案,这个方案成本低一些,但挺麻烦的,一般不太熟悉的需要调几次才能弄好,特别是没有其他信号源做对比时,弄不清到底调好没有。 就是说你搭建起测试环境后,信号出来了,你可能不知道你出来的信号是不是你想要的信号,比如,你想产生1k频偏的FSK信号,但实际产生的信号是1k频偏还是0.5k频偏?是不太好保证的,因为调制基带是模拟信号,最终产生的信号是与好几个参数设置有关系的,不是对仪器使用很熟悉的工程师,容易出错。当然,如果有一台信号分析仪(带分析仪功能的频谱仪或综测仪)来分析产生的信号,这样就知道是不是我们想要的信号了,但这个过程同样有些麻烦,而且,带有信号分析仪也售价也不便宜。
当然,如果使用的是LORA制式,这个方案是不支持的。
  


最简单和低成本的方案是使用专用的综测仪,操作会比较简单,成本也低,性能比矢量信号源要差一点。测功率是很准的,因为测功率是相对容易的。

射频发射功率测试
操作方法:


接收灵敏度测试
操作方法:



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