一种无线射频接收机灵敏度测试方法技术

本发明专利技术涉及一种无线射频接收机灵敏度测试方法，属于无线物联网通信领域。本发明专利技术使用频谱分析仪捕捉并采集被测设备(DUT)经特殊调制的符合规范的射频通信系统中传输信息的有效数据，并运用MATLAB调制解调出对应符合规范的波形文件，然后将生成的波形文件载入VSG信号发生器，实现射频通信系统接收机灵敏度直接、有效、准确的测试。本发明专利技术采用直接有效的方法准确直观的测试出接收机真实的接收灵敏度；不仅能够有效的保持被测设备的原有技术状态和完整性，还能适用于不同的射频芯片和通信系统，具有良好适用性和兼容性。

【技术实现步骤摘要】
一种无线射频接收机灵敏度测试方法
本专利技术属于无线物联网通信领域，涉及一种无线射频接收机灵敏度测试方法。
技术介绍
IEEE802.15.4为低功耗无线传感器网络(例如ZigBeeTM)提供了标准的物理层和MAC层协议，目前市场上存在多种用于IEEE802.15.4/ZigBeeTM的芯片和开发系统，如TI的CC2520芯片、Ubec的UZ2400芯片和Atmel公司的AT86RF210等。这些产品技术成熟，已广泛应用于工业物联网控制、智能楼宇、智能家居、道路交通安全、农业信息化等领域。但是在开发和使用上述射频通信模块的过程中，如何对射频模块的性能进行测试，实现研发到生产的一体化，一直是一个至关重要的问题。协议一致性测试是用于检测协议实现与协议标准的符合程度，对保证协议的实现质量具有非常重要的作用。IEEE802.15.4为低功耗无线传感器网络提供的标准协议中就包括了物理层的相关指标，主要包括误差矢量幅值、发射中心频率误差容限、发射功率、发射功率谱密度、接收机灵敏度、接收端干扰抑制、接收端最大射频输入功率、接收端能量值等12个一致性测试标准，在射频系统开发的过程中必须根据IEEE802.15.4标准协议对其性能进行一致性测试。接收机灵敏度作为接收机性能测试的重要指标之一，定义了接收机可以接收到的并仍能正常工作的最低信号强度。为保持接收机正常工作的最小可接收信号强度，灵敏度可用功率来表示。如果链路方程式中的接收功率值等于或大于接收机灵敏度，那么接收机就能正常工作，也就是说接收机能够正常的获取包含在发射信号中的信息。反之，如果接收功率低于灵敏度，那么获取信息的质量将远远低于规定的要求。IEEE802.15.4一致性测试标准中对接收机灵敏度的定义为接收机在接收标准信号时丢包率恰好小于1％时的最小输入功率为接收机灵敏度，而目前在实践过程中，通常采用注入法、辐射法以及测量正切灵敏度信号电平等主观方式对灵敏度进行测试与估计，这些方法在一定范围内估算出接收的灵敏度，但通常会受到噪声、天线增益、路径损耗等因素的影响，因此在相关的射频系统开发的过程中，实现接收机灵敏度快速准确的测量成为IEEE802.15.4一致性测试过程中亟待解决的难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无线射频接收机灵敏度测试方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种无线射频接收机灵敏度测试方法，包括以下步骤：S1：采用频谱分析仪捕捉并采集被测设备DUT处于发射状态时发出的标准信号，即调制信号；S2：将采集到的调制信号运用MATLAB程序进行对应的解调和波形的转化；S3：将生成的波形文件载入VSG信号发生器，并通过对信号源相关参数的设置产生能够使被测设备接收的标准信号；S4：将信号发生器产生标准信号，传输到被测设备接收机，并通过上位机软件实时显示接收机接收到的数据包的个数；S5：通过将上位机显示的接收机成功接收到的数据包的个数与信号发生器在一定输出功率条件下，发送的数据包个数进行统计和分析，测试出被测设备接收机的灵敏度。进一步，在所述步骤S1之前，还包括步骤：对频谱分析仪和被测设备进行配置和连接，具体为：将被测设备DUT、PC机、仿真器、串口线和频谱分析仪进行连接，其中PC机通过网口与频谱分析仪进行连接，用于对频谱分析仪进行控制和参数设置；PC机通过仿真器和串口线与被测设备相连，前者用于对被测设备状态的配置，后者用于被测设备传输数据的输入；借助PC机通过仿真器将被测设备调制为发送状态，并不断的输出射频信号；通过PC机对频谱分析仪进行配置，通过对参数的调整，获取单个数据包的完整信号，并保存得到数据文件。进一步，在所述步骤S2中，进行对应的解调和波形的转化时设置的参数包括：工作频率、采样频率和数据包格式。进一步，在所述步骤S3中，将信号发生器和被测设备进行配置和连接，具体为：将被测设备DUT、PC机、仿真器、串口线和VSG信号发生器进行连接，其中PC机通过网口与信号发生器进行连接，用于对信号发生器进行控制和参数设置；PC机通过仿真器和串口线与被测设备相连，前者用于对被测设备状态的配置，后者用于将被测设备接收到的信号发生器产生的数据上传到上位机；将被测设备置于RF屏蔽测试箱中；借助PC机通过仿真器将被测设备调制为连续接收状态；通过PC机对信号发生器进行配置，通过对参数的调整，产生接收机能够正常接收到的标准信号；通过上位机软件实时显示，接收机接收到的数据包的数量。进一步，所述通过PC机对信号发生器进行配置，通过对参数的调整，产生接收机能够正常接收到的标准信号具体设置参数包括：Frequency：信号发生器产生射频信号的工作频率，根据不同的接收机工作频段进行设置；Level：信号发生器输出信号功率，在实际的测试过程中，Level初始值在-50dBm，目的是验证接收机在大于标称的接收灵敏度情况下能够正常接收数据；然后以一定的功率间隔改变输出功率的大小进行灵敏度测试；SequenceLength(SL)：发送数据包的个数，是接收机灵敏度计算的基底，根据实际进行调整；在实际测试的过程中从时间和统计难度方面进行综合考虑，SL的值设置为1000；ExecuteTrigger：信号发生器的出发方式，设置为Single，即单步出发，其触发一次发送的数据包个数为SL的值。进一步，所述数据包的个数通过上位机实时显示，信号发生器的输出功率和数据包个数在信号发生器上实时读取，具体为：信号发生器参数配置完成后，通过PC机将RF屏蔽测试箱中的被测设备配置为连续接收状态，然后设置的Level初始值，执行ExecuteTrigger即发送SL个功率为Level标准的数据包，接收到的数据包个数将通过上位机在PC机上进行显示；当接收机丢包率小于1％时，以一定的功率间隔改变输出功率Level值，并重复执行上述操作，直到接收机丢包率恰好为1％时停止操作；其中，接受机接收数据包的个数为上位机能够实时显示接收机在某次测试结束后接收到的数据包的个数；信号发生器的输出功率为某次测试过程中信号发生器参数Level的值；信号发生器的输出数据包个数为某次测试过程中信号发生器参数SequenceLength(SL)的值。进一步，所述步骤S5具体为：在测试步骤过程中记录接收机丢包率恰好为1％或者小于1％到大于1％时，信号发生器的Level大小，即为该接收机灵敏度；其中，丢包率计算过程为：令：丢包率为σ，接收机接收数据包的个数为N，信号发生器的输出数据包个数为N0，则本专利技术的有益效果在于：本专利技术针对接收机灵敏度测试过程中容易受到噪音、天线增益、路径损耗等因素的影响，采用直接有效的方法准确直观的测试出接收机真实的接收灵敏度；本专利技术不仅能够有效的保持被测设备的原有技术状态和完整性，还能适用于不同的射频芯片和通信系统，具有良好适用性和兼容性。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为接收机灵敏度测试整体结构；图2为被测设备完整信号的采集；图3为接收机灵敏度测试实物连接。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。如图1所示，为本专利中接收机灵敏度测试的整体结构图，Rohte&Schwarz频谱分析仪N9010A作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线射频接收机灵敏度测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：采用频谱分析仪捕捉并采集被测设备DUT处于发射状态时发出的标准信号，即调制信号；S2：将采集到的调制信号运用MATLAB程序进行对应的解调和波形的转化；S3：将生成的波形文件载入VSG信号发生器，并通过对信号源相关参数的设置产生能够使被测设备接收的标准信号；S4：将信号发生器产生标准信号，传输到被测设备接收机，并通过上位机软件实时显示接收机接收到的数据包的个数；S5：通过将上位机显示的接收机成功接收到的数据包的个数与信号发生器在一定输出功率条件下，发送的数据包个数进行统计和分析，测试出被测设备接收机的灵敏度。

【技术特征摘要】
1.一种无线射频接收机灵敏度测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：采用频谱分析仪捕捉并采集被测设备DUT处于发射状态时发出的标准信号，即调制信号；S2：将采集到的调制信号运用MATLAB程序进行对应的解调和波形的转化；S3：将生成的波形文件载入VSG信号发生器，并通过对信号源相关参数的设置产生能够使被测设备接收的标准信号；S4：将信号发生器产生标准信号，传输到被测设备接收机，并通过上位机软件实时显示接收机接收到的数据包的个数；S5：通过将上位机显示的接收机成功接收到的数据包的个数与信号发生器在一定输出功率条件下，发送的数据包个数进行统计和分析，测试出被测设备接收机的灵敏度。2.根据权利要求1所述的一种无线射频接收机灵敏度测试方法，其特征在于：在所述步骤S1之前，还包括步骤：对频谱分析仪和被测设备进行配置和连接，具体为：将被测设备DUT、PC机、仿真器、串口线和频谱分析仪进行连接，其中PC机通过网口与频谱分析仪进行连接，用于对频谱分析仪进行控制和参数设置；PC机通过仿真器和串口线与被测设备相连，前者用于对被测设备状态的配置，后者用于被测设备传输数据的输入；借助PC机通过仿真器将被测设备调制为发送状态，并不断的输出射频信号；通过PC机对频谱分析仪进行配置，通过对参数的调整，获取单个数据包的完整信号，并保存得到数据文件。3.根据权利要求1所述的一种无线射频接收机灵敏度测试方法，其特征在于：在所述步骤S2中，进行对应的解调和波形的转化时设置的参数包括：工作频率、采样频率和数据包格式。4.根据权利要求1所述的一种无线射频接收机灵敏度测试方法，其特征在于：在所述步骤S3中，将信号发生器和被测设备进行配置和连接，具体为：将被测设备DUT、PC机、仿真器、串口线和VSG信号发生器进行连接，其中PC机通过网口与信号发生器进行连接，用于对信号发生器进行控制和参数设置；PC机通过仿真器和串口线与被测设备相连，前者用于对被测设备状态的配置，后者用于将被测设备接收到的信号发生器产生的数据上传到上位机；将被测设备置于RF屏蔽测试箱中；借助PC机通过仿真器将被测设备调制为连续接收状态；通过PC机对信号发生器进行配置，通过对参数的调整，产生接收机能够正常接收到的标准信号；通过上位机软件实...

【专利技术属性】
技术研发人员：严冬，程亚军，王平，向镍锌，胡安沙，李杰，丁楚尘，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50