UWB 기기의 ToF(Time of Flight)를 정확하게 측정해보세요

목표: 정확한 ToF(Time of Flight) 측정

Secure ranging 기능은 다양한 UWB(Ultrawideband) 애플리케이션의 핵심 기능입니다. 따라서 UWB 기기 검증 및 칩셋 검증, 안테나 교정 뿐만 아니라 FiRa 콘소시엄에서 정의한 물리 계층 인증을 위해서도 정확한 ToF 측정이 필요합니다.

로데슈바르즈의 UWB ToF(Time of Flight) 측정 솔루션

로데슈바르즈의 테스트 솔루션은 셋업이 간편하고 정확한 ToF 측정이 가능합니다. R&S®CM-Z300A UWB ToF Measurement Kit와 R&S®CMP200 Radio Communication Tester를 결합하면 추가 교정 및 경로 지연 검증을 수행할 필요 없이 ToF 측정을 수행할 수 있습니다.

ToF 측정 키트는 아래 그림과 같이 RF 파워 분배기/결합기, 감쇠기, R&S®CMP200 연결용 케이블, DUT(테스트 기기) 안테나 포트 연결용 케이블(15 cm)로 구성됩니다.

구체적 요구사항에 따라 다른 케이블을 사용하는 등 셋업에 구성요소를 추가하거나 변경할 수 있습니다. 이 경우 VNA(Vector Network Analyzer)를 사용하여 셋업의 지연 특성을 검증하고 그에 따라 UWB 테스트 시스템에서 구성 파라미터를 변경하는 것이 좋습니다.

R&S®CM-Z300A UWB ToF(Time of Flight) 측정 키트 구성요소

• RF 파워 분배기/결합기
• 6 dB 감쇠기
• 10 dB 감쇠기
• 20 dB 감쇠기
• 30 dB 감쇠기
• RF 케이블 세트, 2 m

간단하게 구성하는 테스트 셋업 구성

측정 셋업을 위해 긴 RF 케이블을 사용해 분배기/결합기의 포트 1을 R&S®CMP200의 TX 포트 1(IFout)에 연결합니다. 분배기/결합기의 포트 2는 다른 긴 케이블을 사용해 R&S®CMP200의 RX 포트 1(IFin)에 연결합니다. 마지막으로 짧은 RF 케이블을 사용해 분배기/결합기의 sum 포트 S를 DUT(테스트 기기)의 안테나 포트에 연결합니다.

RX에서 TX까지 RF 결합은 ToF 측정의 타이밍 레퍼런스로 작동합니다. 따라서 분배기와 R&S®CMP200 사이 케이블의 길이는 중요하지 않습니다.

아래 예에 나와 있듯이, 예를 들어 10 dB의 감쇠기가 포함된 구성에서 예상 ToF는 정확히 1 ns가 되며, 이는 30cm의 방사 거리에 해당합니다.

측정 셋업에 이보다 긴 케이블이 필요하거나 여러 안테나 포트에 대한 RF 스위치를 통해 측정해야 하는 경우 또는 OTA(over-the-air) 테스트 셋업의 경우에는 멀티포트 네트워크 분석기를 사용해 RF 경로 지연을 확인해야 합니다.

이와 같은 경우 다음 단계를 수행하십시오.

1. R&S®CMP200과 통신할 DUT에 사용하게 될 기타 RF 케이블 및 네트워크 장치(분배기, 결합기, 순환기)를 사용해 R&S®CM-Z300A를 구성합니다.

2. 이 RF 네트워크의 양 끝단, 즉, 분배기/결합기의 sum 포트 S에 있는 DUT 종단과 R&S®CMP200 종단을 R&S®ZNB Vector Network Analyzer와 같은 멀티포트 RF 네트워크 분석기의 두 포트에 연결합니다.

3. 예를 들어 측정이 필요한 UWB 채널에서 RF 네트워크의 RF 경로 지연을 측정합니다(예: 채널 5에서 6489.6 MHz).

4. test_config.ini 파일의 path delay(경로 지연) 속성을 3단계에서 측정한 값에 키트(Tgs)에서 제공한 0.1 ns를 더한 값으로 업데이트합니다(단위: 마이크로초).

간단한 ToF 측정

R&S®CMP200과 R&S®CM-Z300A ToF 키트를 결합한 테스트 셋업은 간단한 운용으로 ToF를 정확히 측정할 수 있습니다.