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今年3 月末,我们到访了德国TÜV 莱茵测试中心。TÜV 的全称是“Technischer Überwachungsverein”,即技术检验协会。TÜV 主要包括三家大型机构,分别是 TÜV 北德、TÜV 莱茵和 TÜV 南德,还有一些比较小的独立机构:TÜV 图林根、TÜV 萨尔州和 TÜV 奥地利。目前,他们开展了很多汽车方面的技术验证工作;但最初早在汽车发明问世之前,TÜV 以检测火车蒸汽锅炉起家。
TÜV 莱茵的总部位于德国,在美国硅谷弗里蒙特设有办事处。最近,TÜV 和爱立信宣布合作开展“沙盒”项目,旨在测试和验证手机、联网汽车、物联网设备等等。
到访当天,TÜV 莱茵美洲区 EMC 和环境服务部经理 Bob Mitchell 为我们主持了一场会议。在闲谈中得知,他曾是 Analog Devices 的设计师,并对 Cadence产品非常熟悉。
“沙盒”项目的设施是一个巨大的消声室(在电气/无线电意义上,而不是声学意义上)。房间里有一辆 SUV,但大部分空间都摆满了为与会嘉宾准备的椅子。房间的空间很大,能够容纳好几辆车。这辆 SUV 位于一个转盘上,因此可以旋转汽车来检查各个方向的连接是否正常。房间里有一个 5G 基站,和一个 4G LTE 基站。当房间门关闭时,外面的无线电信号统统无法穿透房间,所以只有房间里的设备才可以连接。经过现场确认,在门关闭的情况下,手机完全没有信号。
大型机构可以拥有属于自己的此类设施,但对于小公司来说,这是唯一可用的设施。如果没有该类设施,可以通过两种方法进行设备测试:仿真或采用实际网络进行测试。
仿真的问题在于,设备通常在仿真器中可以正常运行,但在实际中却无法正常运行;因为现实世界是嘈杂的,有不可预知的延迟和其他难以仿真的运行条件。
而采用实际网络进行测试的问题在于,只能测试非常正常的行为;我们不能破坏一个基站,然后看看手机如何运行。这是真实的网络,而真实的客户会感到恼火。
这个“沙盒” 则介于两者之间:它是一个真实的网络,有真实的爱立信硬件,但却与真实世界隔离,所以我们可以知道设备在电弧焊接机附近是否可以正常工作。我们可以尝试让基站崩溃,也可以查看一个频带失效的后果。
“沙盒” 内可以进行哪些操作呢?让我们先看一个复杂的例子:美国的联网汽车能否在中国使用?爱立信可以加载在中国地区运行的、使用中国地区频带的基站软件,然后就可以进行验证,而不必真正将车开到中国。而最简单的例子则是检查设备是否能够正常运行,这在网络部署的早期阶段特别重要,因为此时没有真正的网络,甚至无法测试基本的功能。我们可以测量上传和下载速度等参数,还可以检查不同的技术是否会相互干扰(例如 5G 和 WiFi)。
沙盒的诊断能力要超过真实基站,因此可以更容易地分析异常情况——即爱立信诊断分析 (Ericsson Diagnostic Analysis)。如果运行沙盒的装置没有足够的电力,则将访问云端以及爱立信站点上的大量数据分析。
上图为5G 基站。顶部的两个白色单元是天线,底部是基站。十年前,整个装置将填满一整个房间。翅片看起来像某种先进的天线,但实际上它们是用于散热的大量翅片,摸起来非常热。这里使用的只是低频 5G,而不是毫米波。
4G LTE 基站
放置在转盘上的联网汽车
上图为“网络” ——即运行整个沙盒的系统,可以充当蜂窝网络、控制基站、运行回程、连接呼叫等等。
出于设计成本考虑,如果认为在消声实验室里发现问题非常耗时且昂贵,希望通过高效的仿真来测试验证手机、联网汽车、物联网等设备,不妨了解下Clarity™3D Transient Solver软件。该软件是 Cadence 系统分析蓝图中的一款产品,采用突破性的电磁仿真技术,以及近乎无限的容量和测量级精准度,可快速在服务器上完成早期合规性测试,有效降低设计成本,加快上市时间。求解报告可用于电磁兼容性(EMC)分析、磁化率分析、天线放置、生物医学分析及其他应用。
(文章来源公众号: Cadence楷登PCB及封装资源中心)