超寬頻（UWB）連接已成為現代無線通信系統的重要組成部分。 然而，隨著UWB應用的日益廣泛，相關的測試與測量挑戰也隨之增加。 在本篇部落格中，我們將探討LitePoint如何從設備研發初期的構思，到驗證與特性分析，再到批量生產，全程應對這些測試挑戰。

UWB技術如何發展？

得益於精確定位測量能力和增強的安全特性的顯著提升，UWB技術已廣泛應用於消費和工業領域。

例如，目前正處於草案階段的IEEE 802.15.4ab新標準，有望擴展UWB的通信範圍，使本就低功耗的UWB更適用於遠距離的商業資產跟蹤以及人員和物體的定位。

更令人興奮的是UWB在汽車設計中的應用。 UWB被用於安全的無鑰匙進入系統，利用其精確的距離測量和加密能力。 此外，UWB還有望用於兒童存在檢測（CPD），車內的UWB設備同時兼具雷達系統功能。 除了CPD，UWB雷達還被考慮用於實現諸如行李箱自動開閉和手勢識別等便捷功能。

UWB精確的距離測量和安全特性在其他方面也有顯著應用，如電動汽車充電支付和停車場導航。 這些進步增加了UWB的實用性，但同時也為UWB設備的測試和認證引入了新的複雜層次。 UWB的某些功能不僅便捷，而且至關重要，因此必須進行嚴格的測試和認證。

新興UWB規範的影響

隨著UWB技術的發展，更嚴格的測試和測量要求也隨之出現。 其中最大的挑戰之一是即將推出的IEEE 802.11ab標準中的窄帶輔助多毫秒（NBA-MMS）。 NBA允許UWB設備在交換UWB測距資訊之前，將頻率和時間同步等任務委託給窄帶信號。 這改善了UWB設備之間的同步性能，即使在更遠的距離也能實現初始同步。

根據IEEE規範，UWB設備必須在極短的時間（不到一毫秒）內從窄帶（約5GHz）快速切換到UWB頻率（高達10GHz），且容差極小。 射頻測試的挑戰在於，測試設備必須能夠高精度地捕獲窄帶和UWB信號，這要求設備能在兩個頻率之間快速切換。 LitePoint的IQgig-UWB+配備了高性能的本地振蕩器（LO），能夠滿足這一嚴格的測量要求。

NBA-MMS的第二部分也帶來了另一個測試挑戰。 在MMS實現中，每個UWB數據包被分成多達16個較短的片段。 接收UWB設備從這些片段中獲取聚合資訊，從而得到比原始UWB數據包更高的有效能量，同時不違反區域監管發射限制。 這種增加的能量使UWB設備能夠實現更遠的測距距離。 為了有效組合多達16個子數據包，一個子數據包與另一個子數據包之間的頻率漂移必須很小。 如果漂移過大，就會降低增益並影響測距距離。 UWB測試設備必須能夠準確測量多個子數據包之間的載波頻率偏移（CFO），這要求系統對發射（Tx）和接收（Rx）鏈路進行精確校準和實時測量。

更多測試挑戰…… 雷達、到達角（AoA）和空中下載技術（OTA）

UWB的另一個新興用例是感應應用，如雷達，其中UWB設備必須在最小的前置和後置能量下運行，以避免脈衝間干擾或錯誤的波束檢測。 測試設備必須能夠準確測量這些參數，以確保最佳性能。

許多移動UWB應用配備了多個天線，以利用UWB確定另一個UWB設備所在角度的能力。 這種通過檢測多個天線接收到的相位差異來計算角度的方法稱為到達角（AoA）。

測試AoA帶來了另一個挑戰。 AoA可以在消聲室的OTA環境中使用多個位於不同角度的天線進行測試，或者通過調整測試系統中信號路徑的相位延遲來類比角度，從而在傳導環境中進行測試。 LitePoint UWB測試系統原生支援這兩種測試方法，協助UWB設備設計人員實現精確的AoA測量，並確保基於UWB的定位服務的準確性。

最後，UWB必須在現實環境中與其他無線技術共存。 例如，在汽車應用中，各種無線技術必須在狹小的車廂內運行。 藍牙、Wi-Fi和蜂窩技術（包括4G LTE和5G）在智慧手機連接、車載互聯網訪問等方面發揮著關鍵作用，可能會干擾UWB的性能。 在OTA環境中進行有效的共存特性化和測試至關重要。

互操作性的日益重要性：安全與認證

隨著UWB晶元組和設備的數量增加，不同UWB供應商設計和製造的設備之間的互操作性變得至關重要，以確保出色的用戶體驗。 擁有100多名成員的FiRa聯盟繼續在制定UWB認證計劃方面發揮關鍵作用。 自2019年作為首家設備供應商加入聯盟以來，LitePoint一直處於UWB物理層一致性測試的前沿，提供了業界首個經過FiRa聯盟驗證的測試平臺。

一致性測試與其他射頻參數測試的不同之處在於，它側重於保證認證設備能夠互操作的測試場景。 這些測試由管理聯盟明確定義，包括設備介面和測試條件，並以軟體包和測試設備的完整形式提供。

隨著2024年12月FiRa 3.0的發佈，FiRa聯盟將把之前為可選的UWB安全測試用例列為強制要求。 這一轉變反映了市場對設備滿足嚴格安全基準的日益增長的需求，特別是在無鑰匙進入、汽車系統和非接觸式支付等關鍵應用中。 FiRa 3.0也是FiRa一致性測試首次納入汽車連接聯盟（CCC）測試用例。 CCC依賴FiRa來啟動其UWB物理層認證計劃，因此測試設備供應商必須支援這兩個認證計劃。

LitePoint的測試解決方案已準備好應對這些新要求，包括為FiRa 3.0認證提供的交鑰匙軟體解決方案。 作為FiRa聯盟的合作夥伴，LitePoint致力於協助製造商應對不斷變化的認證環境，並確保UWB設備之間的互操作性。

UWB測試的影響

隨著UWB技術的發展，測試和認證要求也在不斷變化。 僅僅檢查無線連接已不足以滿足需求; 收集UWB特定的參數數據對於確保設備最佳性能和製造良率至關重要。 LitePoint的創新IQgig-UWB+測試平臺通過提供全面、準確且高效的測試解決方案，應對了這些日益增長的UWB測試挑戰。

通過緊跟不斷發展的標準，LitePoint使製造商能夠滿懷信心地進行創新，確保他們的設備在這個日益互聯的世界中表現出色。