本篇文章作者 —— 李峰，是德科技（中國）有限公司技術與支持部高級技術顧問。針對目前共享單車的熱點問題，李峰為我們分享了目前所面臨的問題及解決方案（本文略有精簡，想看完整版本可以在文末下載）。此外，如果您想要第一時間看到行業大咖的技術文章，還請持續關注我們，接下來我們會陸續推出大咖系列文章。

近兩年迅速興起的共享單車意外成為推動物聯網普及和大規模應用的有力因素。目前，共享單車的無線通信模塊都集中在智能鎖里，有用GSM短信的、GPRS數據的、藍牙、GPS和北斗的。最近，也有先驅們提出將NB-IoT這種低功耗廣域網技術引入的。藝多不壓身，誰牛用誰家~

但在實際使用過程中，大家碰到了很多的問題……

有時候

你找著找著就迷路了

有時候

你等著等著就遲到了

有時候

你騎著騎著就破產了

夸張藝術手法~但問題不解決，遲早要破產

解鎖失敗，時間延遲，定位問題導致找車困難，數據通信不穩定導致計費問題……有一句諺語說的好——“出來混，誰還沒碰到幾輛壞車”。

這些問題不僅困擾普通騎車人，更是各個共享單車平臺企業頭疼的問題。一時間，大家都很困惑，廠家拍著胸脯說：軟件上的功能指標都查過好幾遍了，沒問題呀！！而且咱采用的都是主流的無線通信芯片，可不是隨隨便便的地攤貨。應該不用擔心射頻發射和接收的信號質量問題了吧？可問題恰恰出在這里！

#射頻測試的重要性

實際上圍繞芯片的模塊電路設計和外圍電路器件和天線等對信號質量會產生很大影響，單純依靠芯片是無法解決模塊和整機通信性能的。下面我們以共享單車智能鎖里面無線通信模塊結構為例來看看射頻測試的重要性：

上圖是行業常見的GPRS無線通信模塊構成的典型產品電路結構，雖然無線通信模塊具有很高的集成度，但是可以看到外圍設計包括天線和電源，如果出現問題，將會導致產品最終的射頻性能受到較大的影響。

1. 例如多個模塊或有源器件之間的非連續干擾引起系統工作不穩定；

2. 射頻電路PCB的多層結構通常包括信號層，射頻接地，電源布線和接地等，任何尺寸的改變都會影響天線的性能和微帶線的特性阻抗

• 天線的阻抗和匹配電路尤其重要，直接影響功率損耗

• 微帶線長度接近工作頻率波長1/4會導致像天線一樣輻射信號，導線尖角會產生EMI干擾

• 數字基帶電路的時鐘和周期信號轉換時會產生噪聲，從而影響射頻電路部分

— 因此，結論是 —

射頻部分往往需要屏蔽措施

與其他電路隔開

電源電路也需要有專門的設計考慮

降低耦合噪聲

#知道問題在哪里了，咋解決嘞？

那么現在的關鍵就是如何能夠及早發現和解決這些射頻設計或器件及天線的問題或缺陷，使共享單車使用中不會因為這些問題影響用戶體驗。答案就是在模塊和整機的研發和生產過程中引入完善的射頻測試。下面是一些典型的針對無線模塊射頻測試的例子：

NB-IoT射頻測試

圖1 NB-IoT無線模塊發射信號測試示例

我們可以通過是德科技X系列信號分析儀對NB-IoT無線模塊電路信號進行完整的測試和分析，圖1顯示一個NB-IoT上行信號的星座圖，頻譜，NPUSCH和NPUSCH_DMRS信道的分析，以及綜合的EVM矢量誤差分析，從而全面地反映NB-IoT模塊和外圍電路的信號質量。

GPS和北斗衛星

定位接收測試方法

圖2 典型的GNSS全球衛星導航定位系統

接收機測試方法框圖和分析示例

這部分對共享單車應用最關鍵的是定位精度和靈敏度，通常GPS天線入口接收信號功率在-130dBm以下，環境條件惡劣情況會增加衰減10-20dB，所以要求接收機靈敏度一般要做到-150dBm以下，這對導航芯片外圍的天線等射頻電路提出很高的要求，任何多余的衰減或噪聲都會直接影響整機產品的靈敏度，所以解決方案應該是先對整個定位系統電路進行定位精度和靈敏度的測試，然后分析和解決那些影響幅度和信噪比的問題。

圖2就是典型的GNSS全球衛星導航定位系統接收機測試方法，是德科技N7609B+N5182B衛星定位測試平臺支持GPS/北斗/GLONASS/Galileo等各種標準，對于共享單車常用的GPS和北斗標準，是德科技提供GPS/北斗并發的復合星座支持，可以實現并行測試。

電路板不同模塊間

串擾信號分析和定位

圖3 通過射頻矢量信號分析發現和定位串擾信號示例

由于整機產品電路板上集成多個模塊和有源器件，一旦出現信號串擾問題，很容易造成無線模塊工作不正常或者性能下降。由于現代無線通信信號大多是脈沖心跳包方式，串擾現象也呈現突發和不連續特點，給產品功能造成的影響就往往呈現出時好時壞不穩定，而且很難定位。這是僅僅查看芯片廠家測試數據不會有幫助，解決方法就是先通過射頻測試發現并確定信號串擾的問題，然后通過矢量信號分析將串擾信號分離出來進行測量和定位。

圖3就是一個典型的不同模塊電路串擾信號測試和分析的例子，可以看到解調結果顯示的EVM誤差很大，從星座點偏移的形狀可以判斷是非相干信號干擾，但是左下角的傳統頻譜圖里面并不能有效分辨干擾信號，所以我們通過殘差算法把矢量誤差部分的采樣點從信號中分離出來做FFT運算，從而在殘差譜中清楚地看到干擾信號，我們又可以通過它的頻域時域分析出這是一個從其他模塊泄露過來的CW干擾信號，可以精確地確定干擾信號的頻率和幅度，從而幫助工程師成功地找到干擾源。

隨著共享單車平臺越來越重視用戶的使用體驗，在IoT無線技術的應用方面競爭也越來越激烈，很多企業已經認識到單純依靠芯片本身并不足以保證模塊和終端產品的射頻質量，而是德科技可以提供全面的IoT射頻測試和分析解決方案，可以幫助企業提升模塊和終端產品的射頻質量，確保良好的共享單車用戶體驗，也體現了射頻測試在IoT應用中的巨大價值。

原文作者：李峰，本文略有精簡