物联网迎接大爆发,其面临的测试挑战如何解决?

2020-01-08 10:23:33 10

1. 前言

物联网(IoT)是新一代信息技术的重要组成部分,也是信息化时代发展进步的重要阶段。物联网这一概念在最近几年集中大爆发,现已成为当先最热门的技术热点之一。物联网的技术愿景是将数量巨大的智能终端实现联接,物联网技术尤其是物联网应用正影响着我们生活的方方面面,包括家庭自动化设备、娱乐系统、安全和报警系统、智能手表和可穿戴健康监测设备、智能交通设备、废料处理设备、互联汽车、智能家居以及共享单车等等,物联网几乎涉及到每一种工业、消费、医疗及生活应用。


这些物联网设备给设计师、工程师、制造商、运营商等带来了独特的挑战,例如设计智能手表和健身监测仪等设备时,必须满足体积小、性价比高和低功耗的要求。电源和信号路径过于接近时,由于电容和电感会发生耦合,可能导致信号干扰和串扰问题,因此设计师需要使用密集的、高度集成的电路和 SoC(片上系统)器件。新硬件必须支持多种无线平台,且保持低功耗,也必须支持多种无线致式,以确保不同设备技术或系统之间的互操作性和互联性。


无论是将新型物联网模块或终端集成到设备中,测试低功耗性能,还是解决设计中碰到的信号传输问题,罗德与施瓦茨公司都提供了卓越的解决方案来克服这些物联网设计面临的种种挑战,帮助您加快开发速度,缩短产品上市时间。



2. 具有物联网功能设备面临的测试挑战

鉴于物联网设备的复杂性,设计开发人员在开发出可用产品之前必须解决诸多问题。如图 1 所示,设备的各个方面都会带来特定的挑战。在整个开发过程中,工程师需要使用多种测试解决方案进行必要的测量,以保证物联网设备的正常工作。



(1) 实时功耗测试

由于多数物联网应用都由于地理位置或成本原因,存在模块或终端不易更新的问题,因此长效工作是物联网模块推广的关键,某些场合甚至需要 10 年以上,因而功耗是物联网终端或模块最基础也是最重要的指标。


(2)无线连通性测试

物联网通过智能感知、识别技术、通信技术等广泛应用于公共网络的融合中。目前常见的物联网技术包括 Wifi、Zigbee、蓝牙、RFID、LoRa 和 NB-IoT 等,由于很多物联网技术使用的是公共频段,例如 2.4GHz,不同设备间的干扰问题在很大程度上影响了设备正常工作。尤其是随着物联网设备越来越普及,越来越多的设备厂家关心设备发送与接收信号的质量和功率以及对其他设备的影响程度。


(3)电源完整性分析

随着用户对设计小型化、多功能化的需求增加,设计人员需要创造更高密度、更快速度、更低功耗以及外形紧凑的电路设计。迹线间的距离越来越小,电源电源不断降低,因此电源完整性问题变得愈加常见。

电源完整性用于分析电力是如何有效地转化并在系统内完成从电源到负载的传送。通过驱动低功率电子产品,直流电源的电源和容限发射降低,有的降低±5%到±1%。在输出电源上的纹波、噪声和瞬态会对时钟和数字数据的精度产生不利影响。因此,设计人员需要利用电源完整性解决方案,高精度地测量这些低直流电压。


(4)信号完整性分析

在电子设备中移动信号需要使用电线或封装结构,而信号完整性用于测量这些结构的电性能。当今高速数字设计中常见的信号完整性问题包括反射、损耗、串扰、失真和电源噪声,这些问题会降低系统的整体性能。在这两个测量中需要使用时域测量和频域矢量网络测量技术,可以帮助设计人员充满信心地诊断和改正信号完整性问题。


(5)EMI 干扰测试

>>>预兼容测试

满足电磁干扰(EMI)兼容性规定是加快物联网模块或终端产品上市速度的关键,在最后设计阶段的失败意味着需要进行代价高昂的重新设计,并且耽误产品的上市时间。在正式兼容性测试之前执行 EMI 预兼容测试,避免因兼容性测试失败而造成的重测成本浪费,这样才能更及时的观察到干扰信号,解决电磁干扰 EMI 问题,优化设计,提高 EMI 兼容性测试通过率。


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