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1. 前言 物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是信息化時代發(fā)展進(jìn)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(dāng)先最熱門的技術(shù)熱點(diǎn)之一。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)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(shù)尤其是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正影響著我們生活的方方面面，包括家庭自動化設(shè)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(shè)備、智能交通設(shè)備、廢料處理設(shè)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(fèi)、醫(yī)療及生活應(yīng)用。 這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備給設(shè)計師、工程師、制造商、運(yùn)營商等帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)，例如設(shè)計智能手表和健身監(jiān)測儀等設(shè)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(dǎo)致信號干擾和串?dāng)_問題，因此設(shè)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(shè)備技術(shù)或系統(tǒng)之間的互操作性和互聯(lián)性。 無論是將新型物聯(lián)網(wǎng)模塊或終端集成到設(shè)備中，測試低功耗性能，還是解決設(shè)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(shè)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。 2. 具有物聯(lián)網(wǎng)功能設(shè)備面臨的測試挑戰(zhàn) 鑒于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的復(fù)雜性，設(shè)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(shè)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(jìn)行必要的測量，以保證物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的正常工作。 
圖1 典型物聯(lián)網(wǎng)模塊結(jié)構(gòu)圖和面臨的測試挑戰(zhàn) 3. 實時功耗測試 由于多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(guān)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(chǔ)也是最重要的指標(biāo)。 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(guān)鍵應(yīng)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(guān)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(zhuǎn)換器進(jìn)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(zhuǎn)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(shè)備切換睡眠模式時從μA 到 A 的電流消耗轉(zhuǎn)換。超高的直流測量精度非常適用于監(jiān)控精密嵌入式設(shè)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(biāo)準(zhǔn)示波器通道一樣進(jìn)行操作，包括顯示位置、垂直縮放以及分析工具（如光標(biāo)測量和自動化測量）。
4. 無線連通性測試 物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)、通信技術(shù)等廣泛應(yīng)用于公共網(wǎng)絡(luò)的融合中。目前常見的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括Wifi、Zigbee、藍(lán)牙、RFID、LoRa和NB-IoT等，由于很多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用的是公共頻段，例如2.4GHz，不同設(shè)備間的干擾問題在很大程度上影響了設(shè)備正常工作。尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備越來越普及，越來越多的設(shè)備廠家關(guān)心設(shè)備發(fā)送與接收信號的質(zhì)量和功率以及對其他設(shè)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(shè)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(shè)備的頻率精度、發(fā)射功率、接收靈敏度、信號質(zhì)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(shè)備的干擾影響等。以上種種指標(biāo)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(shè)備完成測試分析。 方案特色： · 自動測試軟件，輕松完成測試 · 支持Zigbee、藍(lán)牙、NB-IoT、LoRa等主流物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) · 單臺儀表即可完成測試，不需要額外設(shè)備 · 測試結(jié)果通過圖形化和詳細(xì)數(shù)據(jù)表格顯示 · 基于羅德與施瓦茨新型信號與頻譜分析儀FPL1007實現(xiàn)測試 >>>信號與頻譜分析儀
圖2 信號與頻譜分析儀FPL1003或FPL1007 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(diào)制域?qū)π盘?font face="宋體">及物聯(lián)網(wǎng)發(fā)射設(shè)備進(jìn)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(diào)制域可以分析信號的調(diào)制質(zhì)量，測試EVM等參數(shù)。 信號與頻譜分析儀FPL1003或FPL1007具有緊湊輕便的設(shè)計、優(yōu)異的射頻性能、友好的人機(jī)交互界面，使測量變得簡單快捷。FPL1003或FPL1007的主要參數(shù)如下： · 頻率范圍5kHz至3GHz或7.5GHz； · RBW分辨率帶寬1Hz至10MHz； · I/Q信號解調(diào)分析帶寬40MHz； · SSB單邊帶相位噪聲-108dBc/Hz(載頻1GHz，10kHz頻偏)； · 本底噪聲電平-167dBm/Hz(頻率3GHz，前置放大器打開)； · 測量不確定度<0.5dB； · 支持多通道、多窗口測試，同時執(zhí)行多種測量任務(wù)； · 10.1英寸多點(diǎn)觸控電容屏，1280*800像素，選配電池供電支持移動式應(yīng)用； · 測試功能：模擬調(diào)制解調(diào)分析、數(shù)字調(diào)制解調(diào)分析、物聯(lián)網(wǎng)典型信號分(Zigbee、Bluetooth、NB-IoT)、功率測量、噪聲系數(shù)及增益測量。 >>>VSE矢量信號分析軟件
圖3 VSE矢量信號分析軟件平臺 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(diào)試信號分析，可以安裝運(yùn)行在信號與頻譜分析儀主機(jī)上運(yùn)行。VSE矢量信號分析的主要參數(shù)如下： · 脈沖信號測量； · 模擬信號分析； · 數(shù)字調(diào)制信號分析； · 各種通信標(biāo)準(zhǔn)制式信號分析； · NB-IoT信號分析。 >>>功率測量探頭NRP8S 羅德與施瓦茨功率測量探頭NRP8S，是通過數(shù)字接口與基礎(chǔ)單元或信號與頻譜分析儀通信的智能型測量設(shè)備，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，例如發(fā)射機(jī)和放大器的功率測試。功率測量探頭NRP8S的主要參數(shù)如下：
圖4 功率探頭NRP8S與功率計主機(jī)NRP2 · 頻率范圍10MHz至8GHz； · 功率測量范圍-70dBm至+23dBm； · 快速準(zhǔn)確測量CW信號及調(diào)制信號的功率。 >>>頻率計數(shù)器HM8123-X
圖5 頻率計數(shù)器HM8123-X 頻率計數(shù)器HM8123-X能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的頻率精度測試。頻率計數(shù)器HM8123-X的主要參數(shù)如下： · 頻率范圍DC至3GHz； · 輸入A/B(BNC)：DC至200MHz； 輸入C(SMA)：100MHz至3GHz； · 輸入阻抗50Ω或1MΩ可切換； · 10位分辨率。 >>>矢量信號發(fā)生器SMBV100A 羅德與施瓦茨公司的矢量信號發(fā)生器SMBV100A，能夠為物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建各種定制的和標(biāo)準(zhǔn)的模擬和數(shù)字激勵信號，包括各種IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)、Bluetooth、Zigbee等制式。矢量信號發(fā)生器SMBV100A的主要參數(shù)如下： · 頻率范圍：9kHz(1MHz)至3.2GHz/6GHz； · 模擬調(diào)制輸出：AM、FM、ψM; · 數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)信號輸出：LTE、WLAN等； · 定制的I/Q數(shù)字調(diào)制信號輸出； · 集成的ARB功能可以重放預(yù)先生成的波形。 5. 電源完整性分析 隨著用戶對設(shè)計小型化、多功能化的需求增加，設(shè)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(shè)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(zhuǎn)化并在系統(tǒng)內(nèi)完成從電源到負(fù)載的傳送。通過驅(qū)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?jǐn)?shù)據(jù)的精度產(chǎn)生不利影響。因此，設(shè)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。 羅德與施瓦茨公司的RTM3000系列10位硬件ADC和示波器探頭(包括：電源完整性探頭RT-ZPR20，高靈敏度電流探頭RT-ZC15B)，提供給您最佳的電源完整性測試解決方案。
圖6 10位硬件ADC示波器RTM3000 · 電源完整性探頭RT-ZPR20，可以檢測到電源路徑上微小的偶發(fā)失真，以及微小的交流電源噪聲，RT-ZRP20還支持高達(dá)±60V的偏置； · RT-ZC15B高靈敏度電流探頭，可以支持µA級的電流測量。 10位硬件ADC示波器RTM3000和探頭的可以組合為理想的電源完整性分析解決方案，適用于通常使用電池供電且外形緊湊的低功率物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。 6. 信號完整性分析 在電子設(shè)備中移動信號需要使用電線或封裝結(jié)構(gòu)，而信號完整性用于測量這些結(jié)構(gòu)的電性能。當(dāng)今高速數(shù)字設(shè)計中常見的信號完整性問題包括反射、損耗、串?dāng)_、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(luò)測量技術(shù)，可以幫助設(shè)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(luò)分析儀ZNL時域測量選件，是嵌入在ZNL網(wǎng)絡(luò)分析儀中的應(yīng)用軟件，是理想的信號完整性分析工具，ZNL矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以同時提供時域測量和頻域S參數(shù)實時測量。
圖7 帶時域測量選件的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀ZNL 7. EMI干擾測試 >>>預(yù)兼容測試 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(guān)鍵，在最后設(shè)計階段的失敗意味著需要進(jìn)行代價高昂的重新設(shè)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(yù)兼容測試，避免因兼容性測試失敗而造成的重測成本浪費(fèi)，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(shè)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(jī)上運(yùn)行的羅德與施瓦茨EMI測量應(yīng)用軟件ES-SCAN，使您可以對自己的設(shè)計執(zhí)行預(yù)兼容測量和診斷評測。ES-SCAN結(jié)合EMI測量接收機(jī)是一種低成本的預(yù)兼容測試解決方案。
圖8 傳導(dǎo)EMI預(yù)測試(電源線)
圖9 傳導(dǎo)EMI預(yù)測試(信號線)
圖10 輻射EMI預(yù)測試 >>>EMI干擾定位分析 如果在電磁兼容干擾預(yù)測試的時候發(fā)現(xiàn)了EMI故障，可以使用相應(yīng)的測試工具進(jìn)行干擾定位排查，包括使用EMI測量接收機(jī)或高靈敏度示波器和近場探頭掃描特定的頻段，確認(rèn)干擾源的時域和頻域特征，根據(jù)測量結(jié)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(jìn)后的結(jié)果。
圖11 EMI故障點(diǎn)定位分析 8. 物聯(lián)網(wǎng)測試設(shè)備配置列表
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