能够产生符合标准的信号的矢量信号发生器和能够解调这些信号的频谱/信号分析仪,是根据所选择的无线标准评估设备性能的理想工具。
物联网挑战#4-EMI/EMC和共存测试
我们可以将EMC定义为衡量产品是否按预期执行的指标,同时也不会妨碍其他产品在共享操作环境中按预期执行的能力。EMI还可以被定义为阻止设备按预期执行的任何电磁能量。随着无线通信设备的数量持续呈指数增长,操作环境中的电磁噪声也相应增加,其性能因干扰而降低的风险也随之增加。
虽然使用预先认证的RF模块有助于降低已完成设备未通过法规EMC一致性测试的可能性,但它并不能保证最终产品符合相关要求。
从设计开始就使用良好的EMI工程对策,以及在一致性测试阶段之前(预一致性测试)评估设备的实际电磁兼容性能,有助于避免代价高昂的重新设计和延迟,从而影响产品上市时间。
在物联网设备市场中,医疗设备市场近年来增长迅猛。能够传输实时生命体征的设备,无论是固定的、可穿戴的还是可植入的,在医院和家庭护理环境中越来越普遍。与其他物联网设备一样,医疗设备也有可能成为操作环境干扰的来源和接收者。然而,考虑到它们在提供医疗服务方面的用途,如果它们不能按预期操作,就可能造成危及生命的后果。
由于这些无线设备的关键功能,共存测试已经成为物联网医疗设备设计过程中的一个重要部分。
IEEE/ANSIC63.27是其中一个标准,它概述了测试程序和方法,以验证无线设备与运行在相同RF频段的其他无线服务共存的能力。AAMITIR69是另一个标准,它提供了针对医疗设备的指导,以及如何根据操作环境中的潜在危险(包括制造商可能无法控制的外部危险)评估无线技术。
与EMC测试一样,完成的产品可能会被发送到一致性测试机构进行最终测试。然而,在设计过程期间的初步共存测试可用于确定设备对其他无线电信号的容限并确保可以实现可接受的操作水平。如果在早期发现性能问题,就可以采用缓解技术,并在最终设计建立之前重新评估性能。
频谱/信号分析仪是EMC预一致性测试和共存测试的关键测试设备。尽管完整的EMC测试需要完全兼容的EMI接收器,但许多现代分析仪可配备软件包,以帮助促进辐射和传导发射的预兼容性测试,包括符合CISPR和MIL-STD标准的带宽、探测器和频段预设,以及国际公认的EMC标准限制的限制线,以及创建用户可选限制的选项。
共存测试利用实时频谱分析仪,并利用高速模数转换器(ADC)连续采样频谱,然后使用实时快速傅里叶变换(FFT)显示测试设备所处射频环境的频谱视图。矢量信号发生器还用于生成在预期的模拟操作环境中会遇到的信号类型,如WiFi和蓝牙。
物联网挑战#5-无线连接的射频性能
虽然一些物联网设备将使用有线通信,但大多数将依赖某种形式的无线技术来获得对网络的访问。在确定如何最好地实现无线通信时,物联网设备的设计者面临着许多决策。其中最重要的是确定使用哪种无线通信技术和协议(WiMax、Wi-Fi,Zigbee、BLE、LoRa、Z-Wave和NB-IoT等)-以及是否使用预制RF无线模块或内部设计。
无论如何解决这些设计问题,RF通信的性能必须在真实条件下使用适合该任务的设备进行测试。一些常见的测试包括:
频谱分析仪/信号分析仪通常是发射机测量的首选工具,而信号发生器通常用于产生接收机测量的信号,网络分析仪通常用于天线测量。
许多现代信号发生器和信号分析仪为在物联网设备中实现的大多数常见无线通信标准提供软件应用支持。它可以生成基于标准的波形,并且可以使用在测试设备本身或具有远程控制的PC上运行的测量应用来分析测试信号。如果您的无线连接使用自定义设计,还有一些应用程序可能会对您有所帮助。
结论
随着新技术的发展和测试标准的演进,物联网、云机器人和自动化方面的创新不断发展,对测试和验证的需求也将会增加,特别是为了支持电源管理而需要面对的现有的和未来的挑战。所有这些新技术都需要电源和验证。管理物联网设备的电源是一项具有挑战性的任务,因为即使在最具挑战性的环境中,这些设备也必须始终处于通电状态并满负荷运行。