普源矢量源在醫(yī)療接收模塊測試中的信號仿真應(yīng)用
智能健康監(jiān)測行業(yè)是近年來快速發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域，它結(jié)合了傳感技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，為個(gè)人提供了更全面、便捷的健康監(jiān)測和管理方案，智能健康監(jiān)測設(shè)備的種類和功能日益豐富，這些設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測個(gè)人的生理指標(biāo)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)或云端平臺進(jìn)行分析、監(jiān)護(hù)管理。
接收模塊性能測試
接收模塊性能測試主要包括接收機(jī)靈敏度、誤碼率、解調(diào)性能等測試，而接收模塊誤碼率是其中重要評估指標(biāo)之一，它是指接收到的信號中出現(xiàn)比特錯誤的比率，它用于評估數(shù)字通信系統(tǒng)中接收模塊的性能和穩(wěn)定性，在這類測試中其誤碼率指標(biāo)往往可以直接借助上位機(jī)軟件直接得出，而在這之前最重要的是需要射頻源，進(jìn)行信號仿真來完成這方面的測試。
▲健康監(jiān)測設(shè)備
測試挑戰(zhàn)
無線醫(yī)療遙測服務(wù)如無線患者監(jiān)護(hù)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸采用無線通信的方式進(jìn)行，頻段主要分布在608-614MHz、1395-1400MHz和1427-1432MHz，整個(gè)系統(tǒng)包括了傳感、信號處理、數(shù)據(jù)發(fā)射和接收等環(huán)節(jié)，其中數(shù)據(jù)傳輸會根據(jù)應(yīng)用場景不同而選擇不同的調(diào)制方式，包括FSK、GFSK、QAM等，接收端的性能評估，需要數(shù)字調(diào)制信號直接送到接收端，接收模塊對數(shù)據(jù)解調(diào)后上傳至上位機(jī)軟件，軟件給出誤碼率、頻率、功率等信息，無線監(jiān)護(hù)設(shè)備的誤碼率要求在10e-6，靈敏度一般在-85dBm至-95dBm，本案例采用的是608.22MHz的FSK調(diào)制方式，而對于整個(gè)測試過程遇到的難點(diǎn)主要是以下幾個(gè)方面：?自定義數(shù)據(jù)：自定義比特流，編輯數(shù)據(jù)源仿真實(shí)際數(shù)據(jù)信息?連續(xù)測試、單次測試，模擬數(shù)據(jù)長時(shí)間傳輸及可控突發(fā)傳輸情況可靠性?準(zhǔn)確評估接收機(jī)性能，對于調(diào)制信號的信號質(zhì)量要求較高，避免儀器誤差帶來的設(shè)備性能影響?系統(tǒng)自動測試，快速切換多種自定義數(shù)據(jù)源適配不同類型設(shè)備
解決方案
為了應(yīng)對以上測試難點(diǎn)，RIGOL推出的DSG3000B-IQ系列射頻信號源頻率范圍為9 kHz至6.5 GHz，覆蓋無線醫(yī)療遙測服務(wù)的主要頻段。
使用RIGOL提供的IQ Station軟件可控制矢量源生成數(shù)字調(diào)制信號，并可添加定量噪聲模擬真實(shí)環(huán)境評估接收機(jī)性能。
▲接收模塊測試結(jié)構(gòu)圖
無線醫(yī)療監(jiān)測設(shè)備常用的包括FSK、PSK、QAM、FM等格式的調(diào)制方式，主要頻率段分布在2GHz以下，本案例醫(yī)療設(shè)備采用的是FSK的調(diào)制，頻段608.66MHz，速率433.33KHz，頻偏500KHz，RIGOL的DSG3065B-IQ，其調(diào)制帶寬可達(dá)60MHz，完全滿足無線醫(yī)療設(shè)備所需的數(shù)據(jù)傳輸速率，下圖為使用RIGOL提供的軟件實(shí)現(xiàn)參數(shù)配置：
▲調(diào)制類型配置界面
1.誤碼分析：自定義已知數(shù)據(jù)源接收模塊的誤碼測試可通過上位機(jī)分析解調(diào)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，這就需要工程師定義已知數(shù)據(jù)流來供軟件分析對比，RIGOL提供的上位機(jī)軟件可編輯各類調(diào)制信號波表，其中數(shù)據(jù)源具備多種選擇方式，包括全0、全1、PRBS、自定義的datalist，支持工程師自由編輯數(shù)據(jù)源信息，模擬真實(shí)已知傳輸數(shù)據(jù)。
▲自定義比特流（一）
▲自定義比特流（二）
2.連續(xù)、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸DSG3000B-IQ支持?jǐn)?shù)據(jù)源單次播放和多次播放方式，以實(shí)現(xiàn)接收連續(xù)接收和突發(fā)接收測試，觸發(fā)方式可選自動觸發(fā)、外部觸發(fā)、按鍵觸發(fā)和總線觸發(fā)，支持連續(xù)輸出模式，其中單次觸發(fā)模式可設(shè)置點(diǎn)數(shù)、段數(shù)輸出。
▲自動觸發(fā)和單次觸發(fā)設(shè)置（一）
▲自動觸發(fā)和單次觸發(fā)設(shè)置（二）
3.接收模塊壓力測試，真實(shí)性能評估準(zhǔn)確評估接收模塊的接收靈敏度及誤碼性能，對于射頻源產(chǎn)生的測試信號要求較高，自身噪聲及信號質(zhì)量如EVM、鄰道功率比（ACPR）等性能，靈敏度要求為-85dBm至-95dBm，DSG3000BIQ內(nèi)部調(diào)制EVM＜2%rms，ACPR≥70dB，-110dBm~+20dBm的功率輸出范圍，足夠覆蓋靈敏度要求，上位機(jī)軟件支持用戶添加噪聲以模擬真實(shí)環(huán)境。
▲射頻源輸出的FSK信號(一)
▲射頻源輸出的FSK信號(二)
4.靈活切換，自動測試DSG3000B-IQ內(nèi)部帶有達(dá)96M非易失存儲器，可導(dǎo)入多個(gè)自定義波表文件，支持RIGOL上位機(jī)軟件自動導(dǎo)入或用戶手動U盤導(dǎo)入文件，可實(shí)現(xiàn)以指令加載的方式快速調(diào)用相應(yīng)所需波表進(jìn)行輸出，在自動測試臺上可實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品的自動調(diào)用完成測試。
▲接收模塊的誤碼測試結(jié)果(一)
▲接收模塊的誤碼測試結(jié)果(二)
總結(jié)
DSG3000B-IQ是一款高性價(jià)比射頻源，支持模擬、數(shù)字調(diào)制的高性能射頻源，以其多種調(diào)制信號輸出能力、高信號純凈度及靈活的波表編輯方式，在無線通信的接收機(jī)測試中，可以有效的提高生產(chǎn)、研發(fā)測試效率。
▲DSG3000B-IQ射頻信號源
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