能夠產生符合標準的信號的矢量信號發生器和能夠解調這些信號的頻譜/信號分析儀,是根據所選擇的無線標準評估設備性能的理想工具。
物聯網挑戰#4-EMI/EMC和共存測試
我們可以將EMC定義為衡量產品是否按預期執行的指標,同時也不會妨礙其他產品在共享操作環境中按預期執行的能力。EMI還可以被定義為阻止設備按預期執行的任何電磁能量。隨著無線通信設備的數量持續呈指數增長,操作環境中的電磁噪聲也相應增加,其性能因干擾而降低的風險也隨之增加。
雖然使用預先認證的RF模塊有助于降低已完成設備未通過法規EMC一致性測試的可能性,但它并不能保證最終產品符合相關要求。
從設計開始就使用良好的EMI工程對策,以及在一致性測試階段之前(預一致性測試)評估設備的實際電磁兼容性能,有助于避免代價高昂的重新設計和延遲,從而影響產品上市時間。
在物聯網設備市場中,醫療設備市場近年來增長迅猛。能夠傳輸實時生命體征的設備,無論是固定的、可穿戴的還是可植入的,在醫院和家庭護理環境中越來越普遍。與其他物聯網設備一樣,醫療設備也有可能成為操作環境干擾的來源和接收者。然而,考慮到它們在提供醫療服務方面的用途,如果它們不能按預期操作,就可能造成危及生命的后果。
由于這些無線設備的關鍵功能,共存測試已經成為物聯網醫療設備設計過程中的一個重要部分。
IEEE/ANSIC63.27是其中一個標準,它概述了測試程序和方法,以驗證無線設備與運行在相同RF頻段的其他無線服務共存的能力。AAMITIR69是另一個標準,它提供了針對醫療設備的指導,以及如何根據操作環境中的潛在危險(包括制造商可能無法控制的外部危險)評估無線技術。
與EMC測試一樣,完成的產品可能會被發送到一致性測試機構進行最終測試。然而,在設計過程期間的初步共存測試可用于確定設備對其他無線電信號的容限并確保可以實現可接受的操作水平。如果在早期發現性能問題,就可以采用緩解技術,并在最終設計建立之前重新評估性能。
頻譜/信號分析儀是EMC預一致性測試和共存測試的關鍵測試設備。盡管完整的EMC測試需要完全兼容的EMI接收器,但許多現代分析儀可配備軟件包,以幫助促進輻射和傳導發射的預兼容性測試,包括符合CISPR和MIL-STD標準的帶寬、探測器和頻段預設,以及國際公認的EMC標準限制的限制線,以及創建用戶可選限制的選項。
共存測試利用實時頻譜分析儀,并利用高速模數轉換器(ADC)連續采樣頻譜,然后使用實時快速傅里葉變換(FFT)顯示測試設備所處射頻環境的頻譜視圖。矢量信號發生器還用于生成在預期的模擬操作環境中會遇到的信號類型,如WiFi和藍牙。
物聯網挑戰#5-無線連接的射頻性能
雖然一些物聯網設備將使用有線通信,但大多數將依賴某種形式的無線技術來獲得對網絡的訪問。在確定如何最好地實現無線通信時,物聯網設備的設計者面臨著許多決策。其中最重要的是確定使用哪種無線通信技術和協議(WiMax、Wi-Fi,Zigbee、BLE、LoRa、Z-Wave和NB-IoT等)-以及是否使用預制RF無線模塊或內部設計。
無論如何解決這些設計問題,RF通信的性能必須在真實條件下使用適合該任務的設備進行測試。一些常見的測試包括:
頻譜分析儀/信號分析儀通常是發射機測量的首選工具,而信號發生器通常用于產生接收機測量的信號,網絡分析儀通常用于天線測量。
許多現代信號發生器和信號分析儀為在物聯網設備中實現的大多數常見無線通信標準提供軟件應用支持。它可以生成基于標準的波形,并且可以使用在測試設備本身或具有遠程控制的PC上運行的測量應用來分析測試信號。如果您的無線連接使用自定義設計,還有一些應用程序可能會對您有所幫助。
結論
隨著新技術的發展和測試標準的演進,物聯網、云機器人和自動化方面的創新不斷發展,對測試和驗證的需求也將會增加,特別是為了支持電源管理而需要面對的現有的和未來的挑戰。所有這些新技術都需要電源和驗證。管理物聯網設備的電源是一項具有挑戰性的任務,因為即使在最具挑戰性的環境中,這些設備也必須始終處于通電狀態并滿負荷運行。