CN102324986B - 测试ism频段无线通信产品灵敏度的方法 - Google Patents

Abstract

测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，涉及测试无线通信产品灵敏度的方法。它解决了现有方法由于无法模拟实际情况导致灵敏度测试准确度低的问题。系统一：发射机发射的信号经可调衰减器、固定衰减器输入至接收机。方法一：调整可调衰减器至接收机的误码率是否达到预设的误差范围之内时，计算接收机的灵敏度。系统二：发射机发射的信号经一号可调衰减器、功率分配器、合路器、N个二号可调衰减器和输入至接收机。方法二：分别调节可调衰减器的基准衰减值，通过调节传输线的长度，使接收机处于临界状态，采用功率计测试接收机的接收信号功率，计算接收机的灵敏度。本发明适用于ISM频段无线通信产品灵敏度的测试。

Description

测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法

技术领域

本发明涉及测试无线通信产品灵敏度的方法。

背景技术

ISM频段主要供给工业、科学、医学三个机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会指定的，它没有使用授权的限制。美国有三个ISM频段，分别是902-928MHz、2400-2483MHz、5725-5850MHz；2.4GHz为各国共用的ISM频段。目前无线局域网、蓝牙、ZigBee等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。

工作于2.4GHzISM频段的无线产品克服了线缆的束缚，具有使用灵活的优点，因此在现代社会得到广泛应用。但随之而来也引入了新问题，比如，无线信道环境非常复杂，障碍物的绕射和散射、地面和建筑物的反射会导致无线信号产生严重的衰落现象，从而影响接收机的灵敏度。

目前常用的工作于2.4-2.5GHz的测试仪器，比如，Agilent的N4010A等一些测试仪器，为无线局域网、蓝牙、ZigBee提供了包括接收机灵敏度在内的收发性能一体化测试过程。但这些传统的测试方案也存在如下一些问题：

(1)无法模拟真实情况。Agilent传统的测试方案是分别对通信产品的发射机和接收机进行测试。也就是说将发射机同相关的测试仪器连接起来，单独测试发射机的指标；将测试仪器同接收机连接起来，单独测试接收机的指标。无法通过Agilent的测试仪器测试通信系统实际工作时的灵敏度指标。

(2)性价比低。目前芯片制造商针对ISM频段的每一种通信标准都研制了相应的芯片，这些芯片本身就符合相应的标准，因此采用这些芯片的通信产品也基本满足这个通信标准要求的发射功率、灵敏度、频谱模板等要求。因此不需用N4010A对每一套产品都进行细致的测试，就能保证产品的质量。

(3)测试仪器价格高。Agilent公司的测试仪器价格昂贵，而且针对每一种产品还需单独购买相应的模块，这对于中国众多的中小型，尤其是小型通信设备制造商来说是一笔不小的投入。

发明内容

本发明是为了解决现有的ISM频段无线通信产品灵敏度测试方法由于无法模拟实际情况导致灵敏度测试准确度低的问题，从而提供测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法。

有线衰减法测试直射路径下接收机的灵敏度系统，它包括可调衰减器、固定衰减器和接收机误码特性测试设备，待测ISM频段无线通信产品包括发射机和接收机，所述发射机的信号发射端与可调衰减器的信号接收端连接，所述可调衰减器的信号输出端与固定衰减器的信号输入端连接，所述固定衰减器的信号输出端与接收机的信号输入端连接，所述接收机的测试信号输出端与接收机误码特性测试设备的测试信号输入端连接。

基于上述系统的测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，它由以下步骤实现：

步骤一、使发射机、接收机、接收机误码特性测试设备处于工作状态，调整可调衰减器的基准衰减值，同时接收机误码特性测试设备观测接收机的误码情况，当接收机的误码率达到预设的误差范围之内时，停止调整可调衰减器的基准衰减值；

步骤二、根据下列公式计算接收机的灵敏度，所述公式为：

接收机的灵敏度＝发射机输出功率-可调衰减器数值-固定衰减器数值-可调衰减器与固定衰减器之间的传输线损耗-发射机与可调衰减器之间的传输线损耗-接收机与固定衰减器之间的传输线损耗，完成对待测ISM频段无线通信产品灵敏度的测试；

当待测ISM频段通信产品为双工通信产品时，还需要将发射机与接收机的位置互换，重复执行一次步骤一至步骤二，完成对待测ISM频段无线通信产品灵敏度的测试。

在测试之前，需要对发射机进行调试，所述调试过程为：采用功率计标定发射机的输出功率，采用频谱仪测试发射机的输出功率谱；直至发射机的输出功率和输出功率谱均满足预定要求时，完成对发射机的调试。

在测试之前，需要对可调衰减器进行校准，所述校准方法为：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可调衰减器进行校准。

有线衰减法测试多径衰落条件下的接收机灵敏度系统，它包括一号可调衰减器、功率分配器、合路器、N个二号可调衰减器和接收机误码特性测试设备，待测ISM频段无线通信产品包括发射机和接收机，所述发射机的信号发射端与一号可调衰减器的信号接收端连接，所述一号可调衰减器的信号输出端与功率分配器的信号输入端连接，所述功率分配器的多个功率信号输出端分别与N个二号可调衰减器的功率信号输入端和合路器的功率信号输入端连接；N个二号可调衰减器的衰减信号输出端分别与合路器的N个衰减信号输入端连接；合路器的信号输出端与接收机的信号输入端连接，所述接收机的测试信号输出端与接收机误码特性测试设备的误码信号输入端连接。

基于上述的测试ISM频段无线通信产品灵敏度的系统的测试方法，它由以下步骤实现：

步骤一、使发射机、接收机、接收机误码特性测试设备处于工作状态，分别调节一号可调衰减器的基准衰减值和N个二号可调衰减器的基准衰减值，通过调节功率分配器与N个二号可调衰减器的传输线的长度，以及调节N个二号可调衰减器与合路器的传输线的长度，使接收机处于临界状态，此时采用功率计测试接收机的信号输入端的信号功率，从而实现接收机在不同的衰减值和不同长度的传输线损耗下的灵敏度的测试；

步骤二、当待测ISM频段通信产品为双工通信产品时，则将发射机与接收机的位置互换，重复执行一次步骤一，完成对待测ISM频段无线通信产品灵敏度的测试。

步骤一中所述不同长度的传输线损耗中，传输延迟是通过下述公式进行获得的，所述公式为：

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{delay}}=\frac{L_{\mathrm{transmission}-\mathrm{line}}}{c}$

其中：L_{transmission-line}表示传输线的长度，单位是米；c表示光速＝3×10⁸米/秒；

τ_delay表示传输线引入的延迟，单位是秒。

在测试之前，需要对发射机进行调试，所述调试过程为：采用功率计标定发射机的输出功率，采用频谱仪测试发射机的输出功率谱；直至发射机的输出功率和输出功率谱均满足预定要求时，完成对发射机的调试。

在测试之前，需要对一号可调衰减器和N个二号可调衰减器进行校准，所述校准方法为：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一号可调衰减器和N个二号可调衰减器进行校准。

有益效果：本发明能够实现测试ISM频段通信产品的接收机的灵敏度，准确度较高。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式一的结构示意图；图2是本发明的具体实施方式三的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、测试ISM频段无线通信产品灵敏度的系统，它为有线衰减法测试直射路径下接收机的灵敏度系统，它包括可调衰减器2、固定衰减器3和接收机误码特性测试设备5，待测ISM频段无线通信产品包括发射机1和接收机4，所述发射机1的信号发射端与可调衰减器2的信号接收端连接，所述可调衰减器2的信号输出端与固定衰减器3的信号输入端连接，所述固定衰减器3的信号输出端与接收机4的信号输入端连接，所述接收机4的测试信号输出端与接收机误码特性测试设备5的测试信号输入端连接。

原理：当通信收发信机处于视距范围、周围无反射物的环境中时，信号传播路径以直射路径为主。信号从发射机天线传输到接收机天线所经历的损耗可以近似地用如下的自由空间公式表示：

Loss_free-space＝32.45+20lg M(MHz)+20lg D(km)

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。

因此本发明采用传输线衰减法来模拟无线信号的空间传播损耗，当调节衰减器的衰减量使得接收机的误码率正好等于接收机误码率指标的上限时，接收机接收到的信号功率就等于接收机的灵敏度。另外，根据上述公式可以看出，在已知无线信号频率(指信号的载波频率)的情况下，无线链路的损耗和收发信机之间距离可以进行互算。因此在发射机发射功率已知、接收机灵敏度已知的条件下，就可以计算出通信收发信机的最大通信距离，这为用户选择符合自己需求的产品提供了依据。

具体实施方式二、基于具体实施方式一所述的测试ISM频段无线通信产品灵敏度的系统的测试方法，它由以下步骤实现：

步骤一、使发射机1、接收机4、接收机误码特性测试设备5处于工作状态，调整可调衰减器2的基准衰减值，同时接收机误码特性测试设备5观测接收机4的误码情况，当接收机4的误码率达到预设的误差范围之内时，停止调整可调衰减器的基准衰减值；

步骤二、根据下列公式计算接收机4的灵敏度，所述公式为：

接收机的灵敏度＝发射机输出功率-可调衰减器数值-固定衰减器数值-可调衰减器与固定衰减器之间的传输线损耗-发射机与可调衰减器之间的传输线损耗-接收机与固定衰减器之间的传输线损耗，完成对待测ISM频段无线通信产品灵敏度的测试；

当待测ISM频段通信产品为双工通信产品时，还需要将发射机1与接收机4的位置互换，重复执行一次步骤一至步骤二，完成对待测ISM频段无线通信产品灵敏度的测试。

在测试之前，需要对发射机1进行调试，所述调试过程为：采用功率计标定发射机1的输出功率，采用频谱仪测试发射机1的输出功率谱；直至发射机1的输出功率和输出功率谱均满足预定要求时，完成对发射机1的调试。

在测试之前，需要对可调衰减器2进行校准，所述校准方法为：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可调衰减器2进行校准。

具体实施方式三、测试ISM频段无线通信产品灵敏度的系统，它为有线衰减法测试多径衰落条件下的接收机灵敏度系统，它包括一号可调衰减器20、功率分配器6、合路器7、N个二号可调衰减器21和接收机误码特性测试设备5，待测ISM频段无线通信产品包括发射机1和接收机4，所述发射机1的信号发射端与一号可调衰减器20的信号接收端连接，所述一号可调衰减器20的信号输出端与功率分配器6的信号输入端连接，所述功率分配器6的多个功率信号输出端分别与N个二号可调衰减器21的功率信号输入端和合路器7的功率信号输入端连接；N个二号可调衰减器21的衰减信号输出端分别与合路器7的N个衰减信号输入端连接；合路器7的信号输出端与接收机4的信号输入端连接，所述接收机4的测试信号输出端与接收机误码特性测试设备5的误码信号输入端连接。

原理：无线通信接收机实际工作时会收到众多的多径信号，它们到达接收机的时间各不相同，因而导致符号间串扰、合成信号幅度时强时弱，产生衰落。接收机在衰落条件下的灵敏度不同于直射路径下的灵敏度，因此本发明提出了采用有线衰减法测试多径衰落条件下的接收机灵敏度的方法，它通过用不同的传输线长度模拟不同路径的传播延时、不同的衰减器衰减值模拟每条路径不同损耗。

具体实施方式四、基于具体实施方式三所述的测试ISM频段无线通信产品灵敏度的系统的测试方法，它由以下步骤实现：

步骤一、使发射机1、接收机4、接收机误码特性测试设备5处于工作状态，分别调节一号可调衰减器20的基准衰减值和N个二号可调衰减器21的基准衰减值，通过调节功率分配器6与N个二号可调衰减器21的传输线的长度，以及调节N个二号可调衰减器21与合路器7的传输线的长度，使接收机4处于临界状态，此时采用功率计测试接收机4的信号输入端的信号功率，从而实现接收机4在不同的衰减值和不同长度的传输线损耗下的灵敏度的测试；

步骤二、当待测ISM频段通信产品为双工通信产品时，则将发射机1与接收机4的位置互换，重复执行一次步骤一，完成对待测ISM频段无线通信产品灵敏度的测试。

步骤一中所述不同长度的传输线损耗中，传输延迟是通过下述公式进行获得的，所述公式为：

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{delay}}=\frac{L_{\mathrm{transmission}-\mathrm{line}}}{c}$

其中：L_{transmission-line}表示传输线的长度，单位是米；c表示光速＝3×10⁸米/秒；

τ_delay表示传输线引入的延迟，单位是秒。

在测试之前，需要对发射机1进行调试，所述调试过程为：采用功率计标定发射机1的输出功率，采用频谱仪测试发射机1的输出功率谱；直至发射机1的输出功率和输出功率谱均满足预定要求时，完成对发射机1的调试。

在测试之前，需要对一号可调衰减器20和N个二号可调衰减器21进行校准，所述校准方法为：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一号可调衰减器20和N个二号可调衰减器21进行校准。

Claims (7)

1.测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，它是基于测试ISM频段无线通信产品灵敏度的系统实现的，所述测试ISM频段无线通信产品灵敏度的系统为有线衰减法测试直射路径下接收机的灵敏度系统，它包括可调衰减器(2)、固定衰减器(3)和接收机误码特性测试设备(5)，待测ISM频段无线通信产品包括发射机(1)和接收机(4)，所述发射机(1)的信号发射端与可调衰减器(2)的信号接收端连接，所述可调衰减器(2)的信号输出端与固定衰减器(3)的信号输入端连接，所述固定衰减器(3)的信号输出端与接收机(4)的信号输入端连接，所述接收机(4)的测试信号输出端与接收机误码特性测试设备(5)的测试信号输入端连接；

其特征是：测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，它由以下步骤实现：

步骤一、使发射机(1)、接收机(4)、接收机误码特性测试设备(5)处于工作状态，调整可调衰减器(2)的基准衰减值，同时接收机误码特性测试设备(5)观测接收机(4)的误码情况，当接收机(4)的误码率达到预设的误差范围之内时，停止调整可调衰减器的基准衰减值；

步骤二、根据下列公式计算接收机(4)的灵敏度，所述公式为：

接收机的灵敏度＝发射机输出功率-可调衰减器数值-固定衰减器数值-可调衰减器与固定衰减器之间的传输线损耗-发射机与可调衰减器之间的传输线损耗-接收机与固定衰减器之间的传输线损耗，完成对待测ISM频段无线通信产品灵敏度的测试；

当待测ISM频段通信产品为双工通信产品时，还需要将发射机(1)与接收机(4)的位置互换，重复执行一次步骤一至步骤二，完成对待测ISM频段无线通信产品灵敏度的测试。

2.根据权利要求1所述的测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，其特征在于，在测试之前，需要对发射机(1)进行调试，所述调试过程为：采用功率计标定发射机(1)的输出功率，采用频谱仪测试发射机(1)的输出功率谱；直至发射机(1)的输出功率和输出功率谱均满足预定要求时，完成对发射机(1)的调试。

3.根据权利要求1所述的测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，其特征在于，在测试之前，需要对可调衰减器(2)进行校准，所述校准方法为：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可调衰减器(2)进行校准。

4.测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，它是基于测试ISM频段无线通信产品灵敏度的系统实现的，所述测试ISM频段无线通信产品灵敏度的系统为有线衰减法测试多径衰落条件下的接收机灵敏度系统，它包括一号可调衰减器(20)、功率分配器(6)、合路器(7)、N个二号可调衰减器(21)和接收机误码特性测试设备(5)，待测ISM频段无线通信产品包括发射机(1)和接收机(4)，所述发射机(1)的信号发射端与一号可调衰减器(20)的信号接收端连接，所述一号可调衰减器(20)的信号输出端与功率分配器(6)的信号输入端连接，所述功率分配器(6)的多个功率信号输出端分别与N个二号可调衰减器(21)的功率信号输入端和合路器(7)的功率信号输入端连接；N个二号可调衰减器(21)的衰减信号输出端分别与合路器(7)的N个衰减信号输入端连接；合路器(7)的信号输出端与接收机(4)的信号输入端连接，所述接收机(4)的测试信号输出端与接收机测试特性测试设备(5)的误码信号输入端连接；

其特征是：测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法由以下步骤实现：

步骤一、使发射机(1)、接收机(4)、接收机误码特性测试设备(5)处于工作状态，分别调节一号可调衰减器(20)的基准衰减值和N个二号可调衰减器(21)的基准衰减值，通过调节功率分配器(6)与N个二号可调衰减器(21)的传输线的长度，以及调节N个二号可调衰减器(21)与合路器(7)的传输线的长度，使接收机(4)处于临界状态，此时采用功率计测试接收机(4)的信号输入端的信号功率，从而实现接收机(4)在不同的衰减值和不同长度的传输线损耗下的灵敏度的测试；

步骤二、当待测ISM频段通信产品为双工通信产品时，则将发射机(1)与接收机(4)的位置互换，重复执行一次步骤一，完成对待测ISM频段无线通信产品灵敏度的测试。

5.根据权利要求4所述的测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，其特征在于步骤一中所述不同长度的传输线损耗中，传输延迟是通过下述公式进行获得的，所述公式为：

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{delay}}=\frac{L_{\mathrm{transmission}-\mathrm{line}}}{c}$

其中：L_{transmission-line}表示传输线的长度，单位是米；c表示光速＝3×10⁸米/秒；

τ_delay表示传输线引入的延迟，单位是秒。

6.根据权利要求4所述的测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，其特征在于，在测试之前，需要对发射机(1)进行调试，所述调试过程为：采用功率计标定发射机(1)的输出功率，采用频谱仪测试发射机(1)的输出功率谱；直至发射机(1)的输出功率和输出功率谱均满足预定要求时，完成对发射机(1)的调试。

7.根据权利要求4所述的测试ISM频段无线通信产品灵敏度的方法，其特征在于，在测试之前，需要对一号可调衰减器(20)和N个二号可调衰减器(21)进行校准，所述校准方法为：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一号可调衰减器(20)和N个二号可调衰减器(21)进行校准。

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