标签: 研发测试

01 物联网行业中存在问题 GPS 产品在研发阶段， 为优化GNSS产品定位性能，增加射频二级放大电路 ，需要对产品进行射频测试以及外场实际测试，保证达到提升GNSS产品定位性能，缩短定位时间，从而降低设备工作功耗的效果。 02 该问题带来的危害及影响 如果不在原有电路板上飞线测试射频二级放大电路射频性能，定位功能，不认真制定测试方案，直接设计PCB，打板贴片，有可能导致电路无法到达预期要求，造成时间与金钱的浪费，导致项目开发时间的拖延。 03 解决方法 方法一 1、原理介绍 在原有的中科为AT6558R中科微芯片参考设计基础上，增加射频2级放大电路，射频放大电路天线馈点外接频谱仪，测试GNSS接收机的载噪比。 2、方案详情 2.1 按照上图搭建测试环境，频谱仪外接二级放大射频电路天线馈点，按照下图进行设置 谱仪开机后进入设置界面： 点击“Peak”后光标处在峰值的最高点： 点击“View/Trace”进入选项界面：点击“Max Hold”最大保持 2.2 载噪比测试 No ：载噪比（Carrier Noise Ratio），指的是在解调前的射频信号功率与噪声功率的比值，CNo(dB)= P_carrier(dBm)- P_noise(dBm)。CNo=174+SS-NF，它是可以直观反映射频链路好坏的一个参数。 GPS L1室外信号强度以-130dBm为参考值，按常温下热噪声是-174dBm/HZ，那输入SNR应该是44dB。GNSS接收机方案是LNA+SAW+LNA的方案，按正常项目，一个滤波器的插损应该是0.8dB左右，LNA的噪声系数1左右，LNA的增益一般在10以上，算下来整个射频通路的NF大概是2dB左右，所以输出SNR应该是在41-42dB。通常测试时CNo值受接地、线损等其他因素影响 ，在40dB左右即认为正常。 由上图可知，二级放大电路载噪比为38dB,由于整个射频部分飞线测试，参数略小于理论计算的值，基本符合要求。下图为未加二级放大电路设备的载噪比值 3、需要的测试设备或测试环境 3.1 3.3V直流电源 3.2 频谱仪：Agilent E4402B 3.3 SMA头射频线 3.4待测GNSS接收机 方法二 1、原理介绍 在原有的中科为AT6558R中科微芯片参考设计基础上，增加射频2级放大电路，放大电路天线馈点外接陶瓷GNSS天线。GNSS接收机通过串口转USB外接电脑，通过电脑上运行的串口调试助手，测试GNSS的定位功能。 2、方案详情 2.1按照上图搭建测试环境，GNSS接收机上电，串口通过串口转usb接电脑usb口。 2.2打开串口调试助手，观察是否有有NMEA信息上报。 2.3.测试首次定位时间:TTFF与重捕获时间r:Re-acquisition Tim，热启动时间。当出现经纬度信息时，可以确认GPS定位功能正常。 TTFF ：Time To First Fix，首次定位时间，主要有两种启动方式，分别为cold start冷启动和hot start热启动。冷启动定位时间为手机初次使用时、电池耗尽导致星历信息丢失时、长时间处于关机状态下启动GNSS到能够定位的时间。热启动定位时间指上次关机前的经纬度、高度、当前时间、年历、星历已知或距离上次关机时间非常短的情况下启动GNSS到能够定位的时间，主要测试GNSS接收机在有卫星信息时再次启动的时间。 Re-acquisition Time ：重捕获时间，是指在GNSS接收机短暂时间内完全丢失GNSS信号之后，重新获取GNSS信号的时间。用于模拟导航过程中经过隧道等短暂无GNSS信号情况下的测试。 2.4记录下初次上电到定位成功的时间，此时间为冷启动时间。 2.5GNSS接收机断电，30s内上电，记录下从上电到成功定位的时间，此时间为冷启动时间。 2.6GNSS接收机接备用电池，主电源断电30s以上，1h以下，记录下从上电到成功定位的时间，此时间为热气的时间。 2.7对比两种设计方案的参数如下表所示,可见射频二级放大电路可以提供GNSS接收机冷启动的定位时间。 射频二级放大电路 原始电路 冷启动 30s 45s 重捕获 10s 10s 热启动 2s 2s 3、需要的测试设备或测试 3.1 3.3V直流电源 3.2 测试电脑及串口转usb数据线 3.3 串口调试助手 3.4SMA头射频线 3.5待测GNSS接收机 3.6陶瓷天线 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf) （如有侵权，联系删除）

01 物联网行业中存在问题 在当今的科技时代，物联网电子产品的应用愈发广泛，无论是智能家居中的各类传感器，还是工业自动化领域的远程监控设备，亦或是智能穿戴设备等，在众多的场景中，二次电池都成为了为这些设备提供稳定电源的重要选择。然而，在物联网产品的研发阶段，如何准确测试电池电量一直是一个亟待解决的关键问题。本方案正是为了应对这一挑战而精心设计的，旨在提供一种高效、精准且可靠的电池电量测试方法，以助力研发人员更好地优化产品性能，确保物联网产品在实际应用中的稳定运行。 02 该问题带来的危害及影响 物联网设备很多情况下采用可充电电池进行供电，如果不在产品设计阶段设计好符合实际使用场景的电池电压测试方案，就会导致产品在交付使用过程中，无法准确确认电池状态，从而导致设备在使用过程中由于电池电量不足，未及时充电而影响用户使用。 03 解决方法 方法一 1、原理介绍 通过垃圾桶控制板上的AM21EV5 NB模组中的ADC采集引脚，侦测聚合物锂电池的电池电压来判断电池电量，最终将锂电池的电压以图像形式显示在串口屏上。 侦测电池电压的电路如下图所示： 2、方案详情 2.1.按照测试方案原理，设计原理图 2.2原理图设计 AM21EV5有两个ADC数据采样接口，选择外接一个引脚，并联电压采样电阻，另外一个引脚接地，这种方式称作单端采集方式，最后，采样电阻再外接一个滤波电容. 2.3器件选型 根据AM21EV5硬件设计手册得知，ADC采集电压上限为1.3V, 锂电池满负荷电压为4.2V,设定采样电阻的阻值为150KM 根据欧姆定律得知，另外一个分压电阻的阻值：R2=(VBAT-1.3V)*R1/1.3V=334K 防止采样电压高于ADC电压上限，选择360KΩ。当电池电压为4.2V满负荷时，采样电压最大值为1.24V ,小于1.3V. ADC输入阻抗较大，流入ADC的电流忽略不计，并且综合考虑整个产品的休眠功耗，选择采样电阻的阻值为150KΩ 根据采样精度要求，应选择精度为1%的电阻。 2.4PCB设计 为了避免受到干扰，ADC引脚的走线要尽量短，远离干扰源，走线包地处理。ADC引脚处的走线高亮显示如下： 这里的走线不长，经测试纹波电压小于50mV，满足要求。如下图所示： 2.5测试 在电压降到3.2V时，经实际测试，系统无法开机，所以设定3.2V为关机电压。参考锂电池的放电曲线图，以1A电流放电时，一开始放电曲线很平缓。放电到3.5V再往后一些，蓝色的放电曲线呈陡崖式下降，这就是为什么电压变得不稳定了。见下图蓝色曲线的最右侧那一段： 2.6电量显示 根据电池放电曲线及实际测试数据，在串口屏幕上，显示电量指示的图片，不同图片显示不同电量值。对应如下所示： 3.2V~3.5V 3.6V~3.5V 3.8V~3.6V 4.1V~3.8V 2.7实际测试现象 上图显示，万用表实际测量电压为3.71V, 串口屏电池电量显示3格电的图片，在实际设计电池电压范围内（3.6V~3.8V） 2.8.结论 当实际电池电压显示为3.5V以下，串口屏显示1格电时，需要进行充电动作，否则设备很快就会关机。 3、需要的测试设备或测试环境 待测控制器电路板 聚合物锂电池 串口屏 万用表 示波器 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf) （如有侵权，联系删除）

01 物联网行业中存在问题 GNSS 产品在研发阶段，需要进行全面且严谨的测试以检验 GNSS 定位功能，从而准确判断 GNSS 芯片或者模组的工作状态是否能够达到预期效果。 具体来说，这种测试包括在不同的环境条件下，如城市峡谷、山区、森林等，对 GNSS 信号的接收和处理能力进行评估。同时，还需测试在多种运动状态下，如静止、低速行驶、高速移动等，GNSS 定位的准确性和稳定性。 此外，对于 GNSS 芯片或者模组的功耗、启动时间、热稳定性等方面的性能，也需要在测试过程中予以关注，以确保其在各种实际应用场景中的表现都能符合预期。 02 该问题带来的危害及影响 如果不测试产品单独的 GNSS 定位功能，将会带来一种极其严重的影响。具体表现为：当整个系统的定位功能出现异常状况时，由于缺乏前期单独测试所提供的准确数据和信息，我们将无法准确判断究竟是 GNSS 组件部分本身存在问题所导致的，还是系统其他部分组件的故障引发的。这种情况会使得问题排查工作陷入困境，无法迅速锁定问题的根源所在，从而极大地延缓问题解决的进程，增加不必要的时间和资源成本消耗。 03 解决方法 方法一 1、原理介绍 给芯片或者模块上电，通过串口调试助手，接收模块或者芯片发送的gps数据，判断GPS定位功能是否正常 2、方案详情 a.给GPS芯片或者模组上电，PCB上接GPS天线，保证天线在户外放置，周围无遮挡 b.将GPS芯片或者模组的UART口引出，通过UART转USB接到电脑usb口中 c.打开电脑上的串口调试助手，设置好端口号与波特率，观察是否有NMEA信息上报 d.当出现经纬度信息时，可以确认GPS定位功能正常。 3、需要的测试设备或测试环境 测试电脑 串口调试助手 直流电源 GPS天线 方法二 1、原理介绍 给芯片或者模块上电，通过GPS测试软件，接收模块或者芯片发送的gps数据，判断GPS定位功能是否正常 2、方案详情 a.给GPS芯片或者模组上电，PCB上接GPS天线，保证天线在户外放置，周围无遮挡 b.将GPS芯片或者模组的UART口引出，通过UART转USB接到电脑usb口中 c.打开电脑上的GPS测试软件 GnssToolKit3，设置好端口号与波特率，观察软件界面，是否有NMEA数据出现 d.当出现经纬度信息时，可以确认GPS定位功能正常。此外这个软件还可以直观的观察星位图，卫星数，信噪比等信息 3、需要的测试设备或测试环境 测试电脑 GnssToolKit3 直流电源 GPS天线 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf) （如有侵权，联系删除）

01 物联网行业中存在问题 LORA模组相关的产品项目研发过程中，需要对设计的pcb天线进行辐射功率测试，保证LORA模组在相应场景下满足基本通信需求。 02 该问题带来的危害及影响 天线在 物联网项目中占据重要地位，有些物联网项目由于产品外壳尺寸限制，以及防水要求，需要选择使用内置的PCB天线，PCB天线设计完成后，如果不做天线测试，就无法保证天线性能，无法实现设备的远距离通信（保证在无遮挡情况下，通信LORA终端（PCB天线）与网关（棒状天线）的通信距离达到500m以上） 03 解决方法 方法一 1、原理介绍 搭建测试环境，通过频谱仪测试LORA模块的PCB天线的辐射功率值，如果辐射功率值达不到要求（小于-15dbm），需要用网络分析仪测试史密斯原图，调整射频π型电路的器件参数。调整射频阻抗接近50Ω（天线射频接口保留初始π型电路，只串联1个0欧电阻） 2、方案详情 2.1按上图所示，频谱仪接433M天线，带PCB天线的LORA终端接电池，设定频谱仪参数，选择433MHz频率，125K带宽，选择最高点，用50Ω同轴线接入频谱仪输入端 2.2点击PeaK, 光标处在最高点 2.3点击“View/Trace”进入选项界面：点击“Max Hold”最大保持 2.2读取频率下面的发射功率值为“-32.99dBm 2.3仿真匹配天线到最优 天线匹配到50ohm附近，一种是先串联电感，再并联电容；另一种是先串联电容，再并联电感。电容和电感的值我们可以用一些工具计算得到。比如说这款Smith 工具：https://www.will-kelsey.com/smith_chart/ 我们可以用这个Smith chart的工具很容易就计算出来先要串接48.69nH的电感，然后再并接20.9264pF的电容，最后的阻抗可以基本上为50Ohm。 从下图中我们可以看出， DP1是我们用网分测出的在433MHz的原始阻抗5.48-117.j ohm,串上电容后，沿着电阻圆移动到DP2,并连电容后，沿着电导圆向下移动到DP3点，基本上就是50ohm附近。 需要注意的事，我们现在 得到的串并联电容和电感的值，都是一个理论值 。由于走线上的寄生电容和寄生电感的存在，电容和电感本身也不是一个纯的电容和电感，所以我们要把我们 仿真的值焊在实际的电路板上，用网络分析仪去测试。然后根据实际测试的结果，去微调匹配电路的值，使得最终的测试结果接近最优结果，从而天线的性能得到优化。 2.3LORA终端接入网络分析仪，测试史密斯圆图 2.4网络分析仪设置与校准 2.5 点击“1”“Center”设置中心频率：如“433.92MHz” 点击“2”“Span”设置频率的带宽：如“100MHz” 点击“3”“Start”设置频率的起始频率：如“383.92MHz” 点击“4”“Stop”设置频率的终止频率：如 “483.92MHz” 点击“5”“Marker”设置频率的测试点，界面如下图所示： 测试点数可以自行设置，点频的一般设置测试的频率即可； 点击“6”“Format”设置测试频点的驻波比或史密斯圆图：如下图所示 选择“S11”单端校准窗口，点击后进入：如下图所示 校准完后就可以正常的测史密斯圆图。实际测试对应的π型电路，如下图所示： 2.6 在LORA终端的π型电路上，焊接对应的电感与电容 2.7重复2.1与2.2两个步骤测试，LORA终端发射功率，如下图所示,发射功率为-10.45dBm,与匹配前相比发射功率提高了20个dbm 2.8按下图搭建实验环境，在实验室条件下测试LORA网关接收LORA终端的温度信息。再通过连接网关的测试电脑串口观察信息接收情况。 2.9如果串口助手（波特率9600或115200根据程序固件确定）上的测试电脑收到LORA测温终端信息，表示通信正常 2.10将测温终端放置在距离LORA网关1公里左右的室外，测试测温终端与网关的远距离通信功能，将测温终端的PCB天线一侧面向LORA网关方向，连续给测温终端上电5次，观察连接LORA网关测试电脑串口是否接收到测温终端发送的信息。 3、需要的测试设备或测试环境 3.1、测试电脑 3.2、串口调试助手 3.3、棒状LORA天线 3.4、聚合物电池 3.5、LORA网关与LORA测温终端，带温度传感器 3.6、频谱仪E4402B 3.7、网络分析仪8783E 3.8、Smith V4.1工具 3.9 433M天线 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf) （如有侵权，联系删除）

01 物联网行业中存在问题 采用蜂窝通信方案的物联网项目依赖移动运营商的网络覆盖情况，网络信号质量是蜂窝通信方案的物联网项目的前提条件，NB网络的 覆盖范围通常低于4G网络，这就需要在项目开发前期，研发阶段，测试项目所部署位置的NB信号质量。 02 该问题带来的危害及影响 如果不在项目开发前，对项目所在地的NB网络信号进行测试，就会导致在试验室环境下，开发完成的样品，由于信号质量的情况无法正常通信，或者产生额外的功耗影响设备性能，或者导致项目更改部署方式，更改通信设计方案，增加开发成本与时间陈本，甚至导致项目无法落地。 03 解决方法 方法一 1、原理介绍 首先，用网络测试仪CWM500模拟NB基站，测试NB设备的射频性能，如果满足要求，则表示NB硬件与软件射频性能符合要求，NB设备便成为测试NB信号的标准设备，然后将NB设备置于实际部署的网络环境下，测试电脑上位机向NB设备UART发送AT指令,获取NB信号参数，确定设备周边的NB网络信号质量情况。 2、方案详情 2.1 网络测试仪CWM500测试NB设备射频参数 A. 打开仪表，设备网络测试仪参数 选择NB-IoT Signaling进入信令界面，设置通过仪表模拟的小区参数，如信号强度、Band、Channel等等。 按 SIGNAL GEN 按钮，进入 Generator/Signaling Controller 界面，选择 NB-IoT 信令功能，然后屏幕下方的任务栏菜单中会出现 NB-IoT 小区。 进入 NB-IoT 小区后，按照模块所支持信道和频点设置对应的参数。对于发射机测试，我们需要设置调度方式 为 UL-RMC，对于接收机测试我们需要设置调度方式为 DL-RMC，同时根据测试需求设置子载波数目。设置完相应的参数后，按 ON/OFF 按键，打开小区，等信号灯变亮后，就可以开启终端模块。（注意：模块需要插入罗德与施瓦茨专用测试 sim 卡。 B. 建立连接 等待终端开机，自动注册到 NB-IoT 的小区后，小区的状态会显示连接态，并且在 UE info 里面显示终端的相应信息。测试连接建立完成，就可以开始进行测试。 按屏幕右上角的 NB-IoT TX Meas 进入发射机的测试项目，按 NB-IoT RX Meas 进入接收机测试项目。发射机测量项目按照 3GPP 协议 36.521 第 6 章部分,这里测试最大发射功率，其他项目测试方案类似，暂不介绍。 C. 发射机的测试项目 最大功率（6.2.2F UE Maximum Output Power for category NB1） 在测试连接前，设置 Uplink Norminal power 为 23dBm（此处 23dBm 是指 12 个 carrier 的总 功率），如果要测试 1 个 carrier 的最大发射功率，需要设置 uplink nominal power 为 33.8dBm。 在 configure 里面，uplink power control 可以查看到目前参数下，终端对应的输出功率，如下图 : 然后按照上文所说的方法建立连接，在 TX measurement 里面读取测量到的功率值. 然后按照如下 36.521 协议的要求，设定不同的 start SC 参数来变换子载波的位置测试如下条 件下的功率。 判定标准：读取的功率要求在如下范围内，对于功率等级 3 的终端要求在 23±2.7，对于功率等级 5 的终端，要求 20±2.7。 D.接收机测量项目 在终端正常连接之后通过NB-IoT RX Meas.*进入测试界面，其测试界面右半部分与NB-IoT Signaling*相同，左侧为误码率显示区。通过降低NRS EPRE*来下探灵敏度。接收机测试的时候，注意需要设置 scheduling Type 为 DL RMC，否则接收机读值会不正常 灵敏度测试（7.3F.1 Reference sensitivity level without repetitions for category NB1） 按照小区默认参数，设置 scheduling Type 为 DL RMC，开启小区 。终端开机，等待建立连接后，然后调整 NRS EPRE 功率，直到左边的吞吐率到 95%为止。 判定标注： 假设协议中规定的灵敏度的值为-107.5dBm。而 CMW 里面显示的是 1 个子载波的功率（NSEPRE），因此需要做一个转换:NRS EPRE+10log12 = -107.5，此时仪器设置的 NRS EPRE 的值应该是-118.3 dBm。 2.2NB设备发送AT指令获取NB信号质量参数 NB设备接可以激活的NB SIM 卡，让设备处于实际工作的状态，放置实际使用场景位置中，接好NB天线，保证设备SIM卡可以注网，NB设备的UART口接电脑USB口，电脑端打开串口助手软件,通过串口发送信号查询指令：AT+NUESTATS 或者AT+NUESTATS=CELL,设备返回如下信息： 参数说明如下表所示： 如上图所示：NB设备所在位置满足NB信号覆盖要求，设备可以部署。 评判NB-IOT网络信号质量，主要以SNR (信噪比)、SINR (信号与千扰加噪声比)、RSRQ(信号接收质量)、RSRP (信号接收功率)、CSQ (信号强度)等参数作为参考.通常采用最主要的参数是：RSRQ, SNR与CSQ 3、需要的测试设备或测试环境 CMW500综测仪 测试白卡 射频同轴电缆线 N型射频连接器(N 头) 串口调试助手 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf) （如有侵权，联系删除）