RIGOL射頻信號(hào)源在醫(yī)療接收模塊測(cè)試中的應(yīng)用

智能健康監(jiān)測(cè)行業(yè)是近年來(lái)快速發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域，它結(jié)合了傳感技術(shù)、移動(dòng)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(cè)和管理方案，智能健康監(jiān)測(cè)設(shè)備的種類(lèi)和功能日益豐富，這些設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)個(gè)人的生理指標(biāo)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/107/" target="_blank">手機(jī)或云端平臺(tái)進(jìn)行分析、監(jiān)護(hù)管理。

接收模塊性能測(cè)試

接收模塊性能測(cè)試主要包括接收機(jī)靈敏度、誤碼率、解調(diào)性能等測(cè)試，而接收模塊誤碼率是其中重要評(píng)估指標(biāo)之一，它是指接收到的信號(hào)中出現(xiàn)比特錯(cuò)誤的比率，它用于評(píng)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(lèi)測(cè)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(hào)仿真來(lái)完成這方面的測(cè)試。

測(cè)試挑戰(zhàn)

無(wú)線(xiàn)醫(yī)療遙測(cè)服務(wù)如無(wú)線(xiàn)患者監(jiān)護(hù)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸采用無(wú)線(xiàn)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(hào)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(huì)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)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(píng)估，需要數(shù)字調(diào)制信號(hào)直接送到接收端，接收模塊對(duì)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(wú)線(xiàn)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(duì)于整個(gè)測(cè)試過(guò)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(cè)試、單次測(cè)試，模擬數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間傳輸及可控突發(fā)傳輸情況可靠性

? 準(zhǔn)確評(píng)估接收機(jī)性能，對(duì)于調(diào)制信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量要求較高，避免儀器誤差帶來(lái)的設(shè)備性能影響

? 系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試，快速切換多種自定義數(shù)據(jù)源適配不同類(lèi)型設(shè)備

解決方案

為了應(yīng)對(duì)以上測(cè)試難點(diǎn)，RIGOL 推出的DSG3000B-IQ系列射頻信號(hào)源頻率范圍為9 kHz 至6.5 GHz，覆蓋無(wú)線(xiàn)醫(yī)療遙測(cè)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(hào)，并可添加定量噪聲模擬真實(shí)環(huán)境評(píng)估接收機(jī)性能。

▲ 接收模塊測(cè)試結(jié)構(gòu)圖

無(wú)線(xiàn)醫(yī)療監(jiān)測(cè)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(mǎn)足無(wú)線(xiàn)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(lèi)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(cè)試可通過(guò)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(lái)供軟件分析對(duì)比，RIGOL提供的上位機(jī)軟件可編輯各類(lèi)調(diào)制信號(hào)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(cè)試，觸發(fā)方式可選自動(dòng)觸發(fā)、外部觸發(fā)、按鍵觸發(fā)和總線(xiàn)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(dòng)觸發(fā)和單次觸發(fā)設(shè)置 (一)

▲ 自動(dòng)觸發(fā)和單次觸發(fā)設(shè)置 (二)

3. 接收模塊壓力測(cè)試，真實(shí)性能評(píng)估

準(zhǔn)確評(píng)估接收模塊的接收靈敏度及誤碼性能，對(duì)于射頻源產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)要求較高，自身噪聲及信號(hào)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(hù)添加噪聲以模擬真實(shí)環(huán)境。

▲ 射頻源輸出的 FSK 信號(hào) (一)

▲ 射頻源輸出的 FSK 信號(hào) (二)

4. 靈活切換，自動(dòng)測(cè)試DSG3000B-IQ內(nèi)部帶有達(dá)96M非易失存儲(chǔ)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(dòng)導(dǎo)入或用戶(hù)手動(dòng)U盤(pán)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(dòng)測(cè)試臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品的自動(dòng)調(diào)用完成測(cè)試。

▲ 接收模塊的誤碼測(cè)試結(jié)果 (一)

▲ 接收模塊的誤碼測(cè)試結(jié)果 (二)

總結(jié)

DSG3000B-IQ是一款高性?xún)r(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(hào)輸出能力、高信號(hào)純凈度及靈活的波表編輯方式，在無(wú)線(xiàn)通信的接收機(jī)測(cè)試中，可以有效的提高生產(chǎn)、研發(fā)測(cè)試效率。