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UWB Testing

Was ist eigentlich UWB? Ultra-wide band ist eine Technologie, wo Sendeleistung, dank extrem kurzen Sinusschwingungen (Pulsen), auf einen großen Frequenzbereich verteilt wird. Das macht einerseits die Leistungspegel so niedrig, dass UWB Signal andere schmalbandige Übertragungsverfahren nicht stören kann. Andererseits sind UWB Geräte gegenüber mehreren gleichzeitig vorhandenen schmallbandigen Signalen sehr robust (die Signale können ausgefiltert werden, was kaum einen Einfluss auf UWB Signal wegen seiner Breite hat). Dank kurzen Pulsen wird eine hohe Datenrate erreicht. UWB Geräte werden in der Regel auf Distanzen bis zu 40 m benutzt.

All das verschafft UWB Vorteile gegenüber anderen schmalbandigen Technologien. So braucht man, um 100 kHz breites Signal vom Autoschlüssel bei 433 MHz zu duplizieren, ein einfaches Funk-Relay (eine Aktentasche mit Ausrüstung für ein paar tausend Euro). UWB Signal zu kopieren und danach zu reproduzieren macht keinen Sinn, da, dank Eigenschaften des UWB Signals und Antennen-Array am Auto selbst, eine genaue Position vom Autoschlüssel sich bestimmen lässt.

UWB Technologie wird heutzutage in mehr und mehr Branchen benutzt. Hier sind ein paar Beispiele:

  • präzise Lokalisierung und Verfolgung (Tag/Anchor Systeme in der Logistik oder Entrainmentbranche, Mobiltelefone (Apple, Samsung, Huawei), Autoindustrie (Autoschlüssel))
  • digitalen Funkübertragung mit hoher Datenrate für kurze Distanzen
  • Radare im Zivil (ground penetrating radars, through-wall imaging systems) und im Militärbereich (synthetic aperture radars)

Normen:

Europäische Union (ETSI):

Standard: ETSI EN 302 065 (Part 1, 2 ,3 4, 5).

Part 1: Requirements for Generic UWB applications
Part 2: Requirements for UWB location tracking
Part 3: Requirements for UWB devices for ground based vehicular applications
Part 4: Material Sensing devices using UWB technology below 10,6 GHz
Part 5: Devices using UWB technology onboard aircraft

Wiederum ist es wichtig entsprechende Zugehörigkeit vom Anfang an richtig zu bestimmen, da die Anforderungen an Geräte sich dadurch wesentlich unterscheiden können.

 

USA (FCC):

Standard: CFR 47 Part 15 F (Ultra-Wideband Operation), KDB 393764 D01.

Die meisten Geräte, die auf dem Markt zugelassen werden, fallen unter Part 15.517 (Indoor devices) und 15.519 (Hand-Held devices). Es ist sehr wichtig die Zugehörigkeit vom Anfang an richtig zu bestimmen, da die Anforderungen an Geräte sich dadurch wesentlich unterscheiden. Einer der Parameter hier ist ein entsprechender Nachweis, dass Indoor device wirklich nur innerhalb von einem Gebäude und nicht draußen benutzt wird (AC- oder LAN-Kabel Anschluss u.a.).

 

Canada (ISED):

Standard: ISED RSS-220.

Es ist ein allgemein verbreiteter Irrtum, dass UWB Frequenzbereiche für FCC und IC gleich sind. Wenn FCC ein UWB Signal mit maximale E.I.R.P. -41.3 dBm im Frequenzbereich 3.1 GHz – 10.6 GHz zulässt, gelten für IC gleiche Limits nur für Frequenzbereich 4.75 GHz – 10.6 GHz. Da diese Tatsache bei der Entwicklung oft nicht berücksichtigt wird, kann es später teure Nachholmaßnahmen verursachen.   

 

Japan (MIC):

Standard: ARIB STD-T91

Die Übertragungsbandbreite (-10 dB) beträgt mindestens 450 MHz.

 

UWB Messungen sind mit zahlreichen Schwierigkeiten verbunden. Man braucht moderne Spektrumanalysatoren mit Messbreite bis zu 50 MHz, rauscharme Verstärker mit hoher Verstärkung und gleichzeitig niedriger Rauschzahl, eine Reihe von Hornantennen, die in den schmalen Frequenzbereichen funktionieren. Aber der Schlüssel zum Erfolg ist Personal, der genug Kompetenz und Erfahrung in diesem Bereich mitbringt. Über all dies verfügt IB-Lenhardt AG. Für UWB Messungen stehen uns ein R&S FSW50 Spektrumanalysator, verschiedene rauscharme Verstärker von B&Z (die besten Modelle, die zur Zeit auf dem Markt verfügbar sind), eine Reihe von Hornantennen von Pasternack und Flann und auch Ingenieure, die schon dutzende UWB Projekte hinter sich haben.

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