DW1000芯片的RF测试与校准（七）：接收灵敏度测试
DW1000芯片的RF测试与校准：接收灵敏度测试
基本原理
一般来讲，接收机的接收灵敏度指标测试会通过丢包率来进行评估。即以一个标准的发射机对待测接收机进行发包，然后统计丢包率。然后逐步降低发射机的发射功率，观察丢包率的变化情况。一般来讲，随着发射机发射功率越低，丢包率也会越高。于是，我们便以当丢包率提高到某一个数值（比如说10%）时的最低发射机发射功率值，作为接收机的接收灵敏度。
例如：
- 假定发射机向接收机发送数据包，不考虑任何损耗。
- 一开始发射机发射功率为10dBm，发送100包数据，这时接收机都能成功收到。
- 随后开始降低发射机发射功率，直到最低-20dBm时候，发射机发送100包数据，这时接收机最多只能成功收到90包，即最低丢包率为10%时。
- 这时候我们就以丢包率为10%为标准，得到接收机的接收灵敏度为-20dBm。
当然，上述只是一个基本的理论方案。实际应用中要考虑很多问题，例如
- 发射机和接收机之间信号是会衰减的，这个要进行补偿。如果是传导测试要补偿线损，如果是耦合测试要补偿天线增益。
- 发射机不一定能自由调节发射功率，需要额外的衰减器来进行控制。
- 发射机要先进行标定，得到标准参考设备（reference test board ，RTB）。不然就是以己昏昏欲使人昭昭。等等。
参考方案
上图为一个参考的测试方案图，这里主要分为两个部分：
发射机端：包括一个标准测试版（RTB）和一个可编程衰减器和发射天线；
接收机端：包括待测设备(DUT)和接收天线。
上述的设备在测试时需要使用屏蔽箱将发射端和接收端围起来，避免干扰。（或者空旷环境）
衰减校准
在测试前，需要先对信号衰减进行校准，校准的方法比较简单。先在要接收机的位置放置频谱仪和标准天线。随后通过频谱仪实测标准天线上收到的发射机发射信号的功率，然后和已知的标准发射机的发射功率进行对比，从而得到整条传输路径的衰减情况。这里的频谱仪的天线和连接的同轴线也是需要校准补偿过的。那这里，我们得到的信号功率就是后面我们方式DUT时，DUT天线会接收到的发射机信号的功率。
影响因素
常规因素
在UWB技术中，会对接收灵敏度产生影响的参数如下。这些参数可以在芯片中进行配置，相关参数的原理可以参考我另一篇分析PHY层数据帧的博客。这里就不多提了。
NTM
有意思的是，DW1000芯片是可以直接修改接收机的信号检测阈值的。在芯片中有一个叫NTM（noise threshold multiplier）的寄存器。由于UWB技术常用于测距定位，为了提高对信号回弹路径引起的噪声做过滤，DW1000增加了一个NTM机制。相关说明可以参考《APS006_Part-2-NLOS-Operation-and-Optimizations_v1.5》这份文档。这里只需要知道，在DW1000中有一个叫NTM的寄存器能直接影响芯片的接收灵敏度即可，并且一般来说，这个寄存器是不建议修改的。
参考指标
在数据手册中，给出了芯片原厂的接收灵敏度参考指标。用户可以与自己的测试结果进行对比，发现并优化自己的测试方案。
参考文档
本文只做大致原理介绍，测试和校准更具体的说明，请参考如下官网指导手册。
- 《DW1000 Datasheet》
- 《APS012_DW1000_Production_Tests》
- 《APS006_Part-2-NLOS-Operation-and-Optimizations_v1.5》
