CN102158892B - 测试ism频段无线产品抗多址干扰能力的系统及测试方法 - Google Patents
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Abstract
测试ISM频段无线产品抗多址干扰能力的系统及测试方法，涉及测试无线产品抗多址干扰能力的系统及测试方法，解决ISM频段通信产品的抗多址干扰能力无法测试的问题。其系统：N个发射机发射的信号分别通过N个可调节衰减器、合路器、分路器后由N个接收机接收。其方法：检测各接收机的灵敏度后，设置N台待测发射机的扩频码、时隙或频段；选取一个接收机作为标准接收机，设置标准接收机的地址码、时隙、频段与标准发射机相同，使标准接收机处于灵敏度状态，获得标准发射机和各发射机对应的可调衰减器值和各接收机接收到的有用信号功率；进而计算各发射机与各接收机之间的距离，实现抗多址干扰能力测试。本发明适用于ISM频段无线产品抗多址干扰能力的测试。
Description
技术领域
本发明涉及测试无线产品抗多址干扰能力的系统及测试方法。
背景技术
ISM频段是工业、科学和医用频段。应用这些频段无需许可证，只需要遵守一定的发射功率（一般低于1W），并且不对其他频段造成干扰即可。ISM频段在各国的规定并不统一，但2.4GHz为各国通用的ISM频段，因此目前的无线局域网、蓝牙、ZigBee等都可工作在2.4GHz频段。除此之外，国外很多芯片厂商针对工业应用也推出了众多工作于2.4GHz无线通信芯片，为了提高这些芯片的使用范围，国内外许多通信模块制造商又为这些芯片搭配了相应的功率放大器、低噪声放大器、滤波器等器件以满足相应的实际需求。这些额外器件的加入不可避免地改变了原有芯片的技术指标，其中最主要的影响体现在发射功率、发射频谱带宽及接收机灵敏度三个方面。这三方面又会影响到通信产品组网后的多址性能，而Agilent等测试仪器制造商一般只提供了测试接收机邻道干扰的方案，没有提供测试ISM频段产品组网后抗多址干扰能力的方案。
发明内容
本发明是为了解决ISM频段通信产品的抗多址干扰能力无法测试的问题，从而提供了测试ISM频段无线通信产品抗多址干扰能力的系统及测试方法。
测试ISM频段无线产品抗多址干扰能力的系统，它包括N个可调节衰减器、合路器和分路器，待测ISM频段无线产品包括N个发射机和N个接收机，所述N个发射机的信号发射端分别通过等长的射频传输线与N个可调节衰减器的信号接收端连接；N个可调节衰减器的信号输出端分别与合路器的N个信号输入端连接，所述合路器的信号输出端与分路器的信号输入端连接，所述分路器的N个信号输出端分别与N个接收机的信号输入端连接；N个可调节衰减器与合路器之间均通过等长的射频传输线连接；N个接收机和分路器之间均通过等长的射频传输线连接；N为正整数。
基于上述系统的测试ISM频段无线产品抗多址干扰能力方法，它由以下步骤实现：
步骤一、在N个发射机和N个接收机均连入链路的状态下，根据待测通信产品采用的码分、时分或频分的多址方式，分别设置N台发射机及N台待测接收机的扩频码、时隙或频段；设置标准发射机对应的可调衰减器的基准衰减值设置与其它可调衰减器的基准衰减值不同，选取与标准发射机具有相同的扩频码、时隙或频段的一个接收机作为标准接收机，使标准接收机处于灵敏度状态，获得标准发射机和各发射机对应的可调衰减器值和各接收机接收到的有用信号功率；所述灵敏度为能够进行正确解调的最小信号强度值；
步骤二、根据待测ISM频段无线产品应用的实际环境，选择相应的电波传播模型，并根据步骤一获得的标准发射机和各发射机对应的可调衰减器值和各接收机接收到的有用信号功率，计算各发射机与各接收机之间的距离；根据标准接收机接收到的有用信号功率和标准接收机与各发射机之间的距离，获得标准接收机接收信号的误码率，将所述误码率作为标准接收机抗标准发射机以外的发射机产生的多址干扰能力。
在测试之前，对每个接收机的灵敏度进行测试，将测试合格的接收机进行抗多址干扰能力的测试，所述对每个接收机的灵敏度进行测试的方法为：将其中一个发射机作为标准发射机连入链路、其它发射机断开、N个接收机连入链路的状态下，采用接收机测试仪分别测试每台接收机的灵敏度，并分别判断每个接收机的灵敏度是否在±1dB的误差范围内，如果判断结果为是，则这个接收机的灵敏度合格；如果判断结果为否，则这个接收机的灵敏度不合格，结束对这个接收机的检测。
在测试之前，对每个可调衰减器进行校准方法，其校准方法为：在待测ISM频段无线通信产品的工作频段内，采用矢量网络分析仪对N个可调衰减器进行校准。
在测试之前，对每个待测发射机进行调试，调试方法为：采用功率计标定该待测发射机的输出功率，采用频谱仪测试该待测发射机的输出功率谱；直至该待测发射机的输出功率和输出功率谱均满足预定要求时，完成对该发射机的调试。
步骤二中所述的各接收机接收到的有用信号功率是通过以下公式获得的，所述公式为：接收机接收到的有用信号功率=发射机功率-发射机衰减值-发射机与可调衰减器之间的传输线损耗-可调衰减器与合路器之间的传输线损耗-合路器损耗-合路器与分路器之间的传输线损耗-分路器损耗-分路器与接收机之间的传输线损耗。
步骤二中所述电波传播模型为自由空间传播模型，所述自由空间传播模型为：
Lossfree-space=32.45+20lgM+20lgD
式中：D是指发射机与接收机之间的距离，单位是km；M是指通信信号的载波频率，单位是MHz。
有益效果：本发明能够实现测试ISM频段通信产品的抗多址干扰性能，准确度较高。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，测试ISM频段无线产品抗多址干扰能力的系统，它包括N个可调节衰减器2、合路器3和分路器4，待测ISM频段无线产品包括N个发射机1和N个接收机5，所述N个发射机1的信号发射端分别通过等长的射频传输线与N个可调节衰减器2的信号接收端连接；N个可调节衰减器2的信号输出端分别与合路器3的N个信号输入端连接，所述合路器3的信号输出端与分路器4的信号输入端连接，所述分路器4的N个信号输出端分别与N个接收机5的信号输入端连接；N个可调节衰减器2与合路器3之间均通过等长的射频传输线连接；N个接收机5和分路器4之间均通过等长的射频传输线连接；N为正整数。
具体实施方式二、基于具体实施方式一所述的测试ISM频段无线产品抗多址干扰能力的系统的测试方法，它由以下步骤实现：
步骤一、在N个发射机1和N个接收机5均连入链路的状态下，根据待测通信产品采用的码分、时分或频分的多址方式，分别设置N台发射机及N台待测接收机的扩频码、时隙或频段；设置标准发射机对应的可调衰减器2的基准衰减值设置与其它可调衰减器2的基准衰减值不同，选取与标准发射机具有相同的扩频码、时隙或频段的一个接收机5作为标准接收机，使标准接收机处于灵敏度状态，获得标准发射机和各发射机1对应的可调衰减器值和各接收机5接收到的有用信号功率；所述灵敏度为能够进行正确解调的最小信号强度值；
步骤二、根据待测ISM频段无线产品应用的实际环境，选择相应的电波传播模型，并根据步骤一获得的标准发射机和各发射机1对应的可调衰减器值和各接收机5接收到的有用信号功率，计算各发射机1与各接收机5之间的距离；根据标准接收机接收到的有用信号功率和标准接收机与各发射机1之间的距离，获得标准接收机接收信号的误码率，将所述误码率作为标准接收机抗标准发射机以外的发射机1产生的多址干扰能力。
在测试之前，对每个接收机5的灵敏度进行测试，将测试合格的接收机5进行抗多址干扰能力的测试，所述对每个接收机5的灵敏度进行测试的方法为：将其中一个发射机1作为标准发射机连入链路、其它发射机1断开、N个接收机5连入链路的状态下，采用接收机测试仪分别测试每台接收机5的灵敏度，并分别判断每个接收机5的灵敏度是否在±1dB的误差范围内，如果判断结果为是，则这个接收机5的灵敏度合格；如果判断结果为否，则这个接收机5的灵敏度不合格，结束对这个接收机5的检测。
在测试之前，对每个可调衰减器2进行校准方法，其校准方法为：在待测ISM频段无线通信产品的工作频段内，采用矢量网络分析仪对N个可调衰减器2进行校准。
在测试之前，对每个待测发射机1进行调试，调试方法为：采用功率计标定该待测发射机1的输出功率，采用频谱仪测试该待测发射机1的输出功率谱；直至该待测发射机1的输出功率和输出功率谱均满足预定要求时，完成对该发射机1的调试。
步骤二中所述的各接收机5接收到的有用信号功率是通过以下公式获得的，所述公式为：接收机接收到的有用信号功率=发射机功率-发射机衰减值-发射机与可调衰减器之间的传输线损耗-可调衰减器与合路器之间的传输线损耗-合路器损耗-合路器与分路器之间的传输线损耗-分路器损耗-分路器与接收机之间的传输线损耗。
步骤二中所述电波传播模型为自由空间传播模型，所述自由空间传播模型为：
Lossfree-space=32.45+20lgM+20lgD
式中：D是指发射机与接收机之间的距离，单位是km；M是指通信信号的载波频率，单位是MHz。
以下通过具体的实施例说明本发明的测试过程：本发明选取工作于2.4GHz频段的通信收发信机，采用GFSK调制方式，数据速率为250Kbps，载波频率为2.4GHz~2.525GHz范围内间隔1MHz的频点(例如2.4GHz，2.401GHz，2.402GHz…..2.525GHz)。
通过频谱仪对各通信发射机的频谱进行测试，得到发射机的输出功率都在27±1dBm的范围内，频谱的形状与GFSK信号理论频谱相符。
接收机误码率检测仪的工作原理是：让发射机循环发送序号为0~255的递增数字信息，接收机将解调出来的信息发送给接收机误码率检测仪，如果解调出现错误，则保持上次输出的数字信息，因此接收机误码率检测仪根据收到的0~255循环递增的数字信息中处于保持状态的数字的个数就可计算出接收机的误码率。
将自制的接收机误码率检测仪与通信接收机的数字信号输出端相连，然后在发射机和接收机之间串联衰减器，通过调节衰减器的数值使接收机的误码率处于10-3以下。当误码率等于10-3时，认为接收机处于灵敏度状态。此时用发射机的功率减掉发射机和接收机之间的衰减器数值和线路衰减值得到接收机的灵敏度在-83±1dBm范围内。
按照图1的方式将5台发射机和5台接收机通过可调衰减器、射频电缆、合路器、分路器连接起来，各台发射机占据的频点分别是2.400GHz，2.401GHz，2.402GHz，2.403GHz，2.404GHz，同时将各接收机的接收频点也分别设置成2.400GHz，2.401GHz，2.402GHz，2.403GHz，2.404GHz，这样就构成了5对同时进行通信的节点对，考察2.4GHz频点接收机接收到的多址干扰对其灵敏度的影响，通过调节各衰减器的数值，得到如表1所示的各台接收机在各种强度的多址干扰条件下的灵敏度。按照自由空间电波传播模型，可以计算出此时各多址干扰与2.4GHz接收机之间的空间距离。计算过程如下：
1.无多址干扰条件下，2.4GHz发射机和2.4GHz接收机之间链路总衰减值为27dB+83dB=110dB，其中可调衰减器衰减93dB，其余17dB为合路器、分路器、射频链路的衰减之和。这17dB对于其他成对的发射机和接收机来说都是相同的。
2.多址干扰条件下，2.4GHz发射机和2.4GHz接收机之间链路总衰减值为27dB+78dB=105dB，其中可调衰减器衰减88dB。
3.多址干扰条件下，各干扰发射机与2.4GHz接收机之间的链路损耗值为85dB+17dB=102dB。
4.根据公式Lossfree-space=32.45+20lgM+20lgD可算出，无多址干扰条件下，2.4GHz发射机和2.4GHz接收机之间的空间距离为20lg D=110-32.45-20lg2400，得到D=3.14公里，当存在表1中的各多址干扰时，20lgD=105-32.45-20lg2400，得到D=1.767公里，由于各干扰频点与2.4GHz相距较近，因此可采用它来计算各多址干扰发射机同2.4GHz接收机之间的空间距离20lg D=102-32.45-20lg2400，得到D=1.25公里。
表12.4GHz频点接收机在多址干扰下的灵敏度
Claims (6)
1.测试ISM频段无线产品抗多址干扰能力的系统，其特征是：它包括N个可调节衰减器（2）、合路器（3）和分路器（4），待测ISM频段无线产品包括N个发射机（1）和N个接收机（5），所述N个发射机（1）的信号发射端分别通过等长的射频传输线与N个可调节衰减器（2）的信号接收端连接；N个可调节衰减器（2）的信号输出端分别与合路器（3）的N个信号输入端连接，所述合路器（3）的信号输出端与分路器（4）的信号输入端连接，所述分路器（4）的N个信号输出端分别与N个接收机（5）的信号输入端连接；N个可调节衰减器（2）与合路器（3）之间均通过等长的射频传输线连接；N个接收机（5）和分路器（4）之间均通过等长的射频传输线连接；N为正整数。
2.基于权利要求1所述的测试ISM频段无线产品抗多址干扰能力的系统的测试方法，其特征是，它由以下步骤实现：
步骤一、在N个发射机（1）和N个接收机（5）均连入链路的状态下，根据待测通信产品采用的码分、时分或频分的多址方式，分别设置N台发射机及N台待测接收机的扩频码、时隙或频段；设置标准发射机对应的可调衰减器（2）的基准衰减值设置与其它可调衰减器（2）的基准衰减值不同，选取与标准发射机具有相同的扩频码、时隙或频段的一个接收机（5）作为标准接收机，使标准接收机处于灵敏度状态，获得标准发射机和各发射机（1）对应的可调衰减器值和各接收机（5）接收到的有用信号功率；所述灵敏度为能够进行正确解调的最小信号强度值；
步骤二、根据待测ISM频段无线产品应用的实际环境，选择相应的电波传播模型，并根据步骤一获得的标准发射机和各发射机（1）对应的可调衰减器值和各接收机（5）接收到的有用信号功率，计算各发射机（1）与各接收机（5）之间的距离；根据标准接收机接收到的有用信号功率和标准接收机与各发射机（1）之间的距离，获得标准接收机接收信号的误码率，将所述误码率作为标准接收机抗标准发射机以外的发射机（1）产生的多址干扰能力；
步骤二中所述电波传播模型为自由空间传播模型，所述自由空间传播模型为：
Lossfree-space=32.45+20lgM+20lgD
式中：D是指发射机与接收机之间的距离，单位是km；M是指通信信号的载波频率，单位是MHz。
3.根据权利要求2所述的ISM频段无线产品抗多址干扰能力的测试方法，其特征在于在测试之前，对每个接收机（5）的灵敏度进行测试，将测试合格的接收机（5）进行抗多址干扰能力的测试，所述对每个接收机（5）的灵敏度进行测试的方法为：将其中一个发射机（1）作为标准发射机连入链路、其它发射机（1）断开、N个接收机（5）连入链路的状态下，采用接收机测试仪分别测试每台接收机（5）的灵敏度，并分别判断每个接收机（5）的灵敏度是否在±1dB的误差范围内，如果判断结果为是，则这个接收机（5）的灵敏度合格；如果判断结果为否，则这个接收机（5）的灵敏度不合格，结束对这个接收机（5）的检测。
4.根据权利要求2所述的ISM频段无线产品抗多址干扰能力的测试方法，其特征在于在测试之前，对每个可调衰减器（2）进行校准方法，其校准方法为：在待测ISM频段无线通信产品的工作频段内，采用矢量网络分析仪对N个可调衰减器（2）进行校准。
5.根据权利要求2所述的ISM频段无线产品抗多址干扰能力的测试方法，其特征在于在测试之前，对每个待测发射机（1）进行调试，调试方法为：采用功率计标定该待测发射机（1）的输出功率，采用频谱仪测试该待测发射机（1）的输出功率谱；直至该待测发射机（1）的输出功率和输出功率谱均满足预定要求时，完成对该发射机（1）的调试。
6.根据权利要求2所述的ISM频段无线产品抗多址干扰能力的测试方法，其特征在于步骤二中所述的各接收机（5）接收到的有用信号功率是通过以下公式获得的，所述公式为：接收机接收到的有用信号功率=发射机功率-发射机衰减值-发射机与可调衰减器之间的传输线损耗-可调衰减器与合路器之间的传输线损耗-合路器损耗-合路器与分路器之间的传输线损耗-分路器损耗-分路器与接收机之间的传输线损耗。
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