客户案例 | RIGOL矢量源在医疗接收模块测试中的信号仿真应用

2024-10-25

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智能健康监测行业是近年来快速发展的一个领域，它结合了传感技术、移动互联网和人工智能等先进技术，为个人提供了更全面、便捷的健康监测和管理方案，智能健康监测设备的种类和功能日益丰富，这些设备可以实时监测个人的生理指标，并将数据传输到手机或云端平台进行分析、监护管理。

接收模块性能测试

接收模块性能测试主要包括接收机灵敏度、误码率、解调性能等测试，而接收模块误码率是其中重要评估指标之一，它是指接收到的信号中出现比特错误的比率，它用于评估数字通信系统中接收模块的性能和稳定性，在这类测试中其误码率指标往往可以直接借助上位机软件直接得出，而在这之前最重要的是需要射频源，进行信号仿真来完成这方面的测试。

▲ 健康监测设备

测试挑战

无线医疗遥测服务如无线患者监护设备的数据传输采用无线通信的方式进行，频段主要分布在 608-614MHz、1395-1400MHz 和 1427-1432MHz ，整个系统包括了传感、信号处理、数据发射和接收等环节，其中数据传输会根据应用场景不同而选择不同的调制方式，包括 FSK、GFSK、QAM 等，接收端的性能评估，需要数字调制信号直接送到接收端，接收模块对数据解调后上传至上位机软件，软件给出误码率、频率、功率等信息，无线监护设备的误码率要求在 10e-6 ，灵敏度一般在 -85dBm 至-95dBm ，本案例采用的是 608.22MHz 的 FSK 调制方式，而对于整个测试过程遇到的难点主要是以下几个方面：

• 自定义数据：自定义比特流，编辑数据源仿真实际数据信息

• 连续测试、单次测试，模拟数据长时间传输及可控突发传输情况可靠性

• 准确评估接收机性能，对于调制信号的信号质量要求较高，避免仪器误差带来的设备性能影响

• 系统自动测试，快速切换多种自定义数据源适配不同类型设备

解决方案

为了应对以上测试难点，RIGOL 推出的 DSG3000B-IQ 系列射频信号源频率范围为 9 kHz 至6.5 GHz ，覆盖无线医疗遥测服务的主要频段。

使用 RIGOL 提供的IQ Station软件可控制矢量源生成数字调制信号，并可添加定量噪声模拟真实环境评估接收机性能。

▲ 接收模块测试结构图

无线医疗监测设备常用的包括 FSK、PSK、QAM、FM 等格式的调制方式，主要频率段分布在 2GHz 以下，本案例医疗设备采用的是 FSK 的调制，频段 608.66MHz ，速率 433.33KHz ，频偏 500KHz ，RIGOL的 DSG3065B-IQ ，其调制带宽可达60MHz，完全满足无线医疗设备所需的数据传输速率，下图为使用 RIGOL 提供的软件实现参数配置：

▲ 调制类型配置界面

1. 误码分析：自定义已知数据源

接收模块的误码测试可通过上位机分析解调数据实现，这就需要工程师定义已知数据流来供软件分析对比，RIGOL提供的上位机软件可编辑各类调制信号波表，其中数据源具备多种选择方式，包括全0、全1、PRBS、自定义的datalist，支持工程师自由编辑数据源信息，模拟真实已知传输数据。

▲ 自定义比特流（一）

▲ 自定义比特流（二）

2. 连续、突发数据传输

DSG3000B-IQ 支持数据源单次播放和多次播放方式，以实现接收连续接收和突发接收测试，触发方式可选自动触发、外部触发、按键触发和总线触发，支持连续输出模式，其中单次触发模式可设置点数、段数输出。

▲ 自动触发和单次触发设置（一）

▲ 自动触发和单次触发设置（二）

3. 接收模块压力测试，真实性能评估

准确评估接收模块的接收灵敏度及误码性能，对于射频源产生的测试信号要求较高，自身噪声及信号质量如 EVM 、邻道功率比 （ACPR） 等性能，灵敏度要求为 -85dBm 至-95dBm ，DSG3000BIQ内部调制 EVM＜2%rms，ACPR≥70dB，-110dBm~+20dBm 的功率输出范围，足够覆盖灵敏度要求，上位机软件支持用户添加噪声以模拟真实环境。