汽车电子系统的配置方案

大纲
• 概述
◦ 汽车电子和电动汽车的技术特点、设计和测试挑战
• 汽车电子/电动汽车系统测试测量技术
◦ 网络(总线)测试
◦ 动力及驱动、车身电子、车载电器等测试
◦ 特殊器件测试
◦ 一些标准实验
• 汽车电子中无线信号测试
• 如何构建您的自动测试系统ATS

• 混合信号设计
◦ 绝大部分嵌入式系统设计采用混合技术
◦ 工程师不能预测将出现哪种漏洞(模拟和数字)

• 多条总线相关
◦ 硬件和软件工程师通常会追踪硬件中的代码执行工作
◦ 需要监测微处理器的地址总线和多条串行总线
◦ 如果没有通用16个数字通道,解决问题所需的时间很长

• 性能需求
◦ 市面上常用技术的性能不断提高
◦ 60MHz和100MHz已无法满足当前需求

• 长捕获时间
◦ 从并行技术转向为串行技术时需要捕获更多的时间来调试设计
◦ 典型的并行总线读写操作一般只发生在几个时钟周期内
◦ 串行总线上的同一业务则要求长得多的捕获时间窗口
◦ 需要充足的定时分辨率才能解码分析

• 无线通信技术的应用增长
◦ TPMS、遥控钥匙、WIFI、GPS、radar…
◦ 车联网

• 定时分析

o 定时测量是数字设计工程师进行的最常见的测量
o 余量测试是检验时间关系最常见的原因
o 建立/保持时间测量
• 建立/保持时间违规的原因很多,如系统极限、端接不当或串扰等
• 很难确定在哪个位上发生违规,工程师需要能够监测整个总线
• 工程师希望足够的分辨率测量和分析违规

• 毛刺、干扰

o 毛刺是工程师棘手的一个常见问题
o 毛刺很难触发采集
o 工程师希望使用工具简便的找到毛刺
o 干扰常常是测试中碰到的最大问题,需要能快速的定位和分析

• 连接被测设备DUT

o 更高的集成度和小型部件正迫使工程师处理探测问题
o 通常工程师会在电路板上为关键信号建立接入点
o 在没有提供接入时,蓝线会焊接起来,使用抓斗夹进行连接

21 OCTOBER 2016 4

汽车电子/电动汽车系统测试测量技术

汽车总线技术的广泛应用

§ 汽车总线是指汽车内部导线采用总线控制的一种技术,通常叫汽车总线或汽车总线技术。随着电子 技术的迅速发展和在汽车上的广泛应用,汽车电子化程度越来越高。从发动机控制到传动系控制, 从行驶、制动、转向系控制到安全保证系统以及仪表报警系统渐渐形成了一个复杂的大系统。

§ 总线的种类很多,如CAN,LIN,FlexRay,MOST, BroadR-Reach, SENT

高性能 处理器 CPU

接口电路

  基于CAN总线的汽车内各模块的联接图 

泰克示波器MSO/DPO系列CAN解决方案

示波器强大的CAN 触发功能包括下述类型:

• 帧头-触发SOF 字段。
• 帧类型-选项有数据帧, 远程帧, 错帧和过载帧
• 标识符-使用读/ 写判定触发特定的11 位或29 位标识 符
• 数据-触发1-8 字节用户指定的数据
• Missing Ack -在接收设备没有提供确认时触发
• 帧尾-触发EOF 字段

事件表显示解码后的带有时间标记的CAN消息帧

泰克示波器MSO/DPO系列LIN解决方案

• LIN触发功能在下述条件下激活:
◦ 同步字段 (如图所示)

◦ ID
◦ 数据和ID/数据
◦ 唤醒帧和睡眠帧
◦ ID奇偶性错误
◦ 校验和错误

• 触发LIN总线(Bus1),同时捕获和解码
Bus2和Bus3

• 在业务通过网关和系统从一条总线传送 到另一条总线时,现在可以查看所有总 线业务

协议测试 物理层分析软件

• FlexRay总线TSS (传输开始顺序)触发 DPO/MSO4000系列,它发起建立网络连接,后面跟 着帧号(02)、包头CRC和净荷(数据)。
• 通过USB或以太网与外部计算机一起运行
• 提供完整的一套工具评估物理层性能
o 眼图分析 o 同步测量 o 定时测量
o 时间间隔误差 (TIE)

泰克的MOST 测试方案

§ADAS(高级驾驶辅助系统)的数据骨干
§和其它专用汽车总线(CAN / Flexray) 的数据交换

Results for MOST50 and MOST150

Reports with pass/fail status

Results for MOST150
Overshoot and Undershoot
Report for MOST150 with Overshoot and Undershoot measurement - Pass/Fail with oscilloscope Waveform Scree captures

Report with margin details, Eye diagram, and other statistics.

泰克的BroadR-Reach    自动化一致性解决方案

关键性能指标
§自动完成 BroadR-Reach 1.2 技术规范的所有一致性测量
§单台仪器完成时域和频域测量分析
§选件 BRR 夹具提供一种添加扰动信号的机制,这是执行失 真测量以及规范所推荐的最重要测量之一所必需的
§Windows 7 型示波器(包括 MSO/DPO5K、DPO7K 和 MSO/DPO70K)上使用软件解决方案,为从事该技术的工程 师提供灵活选择

主要功能
§ BRR 为一体化解决方案,简化设置并提供经济实惠的解决方案
o 在执行 BroadR-Reach PHY 层测试时,工程师可以使用示波器代替频谱分析仪或 VNA(比如用于 PSD 或回波损耗)
§ 用户定义模式实现对鉴定和裕量分析的灵活参数控制
o 按照最适合测量的信号类型对测量进行分组,减少用户干预
§ 设计工程师可使用许多内建报告功能,比如报告追加、报告自动增量,或者包含用户评论等等
§ 选件 BRR 可在执行测试之前进行自动信号验证,如果信号不满足可接受的限制则抛出错误

SENT 解码
§ SENT stands for Single Edge Nibble Transmission
– 一种点对点的、单向传输的协议,从传感器 到控制器传输帧数据。
– 用于汽车中传感器和电子控制单元(ECU)之 间传输高清传感器数据
– 简单,直接连接在ADCs和控制器之间
– PWM
– CAN/LIN
– J2716 SAE-标准

• 支持标准信息解码

• 支持短序列信息解码

• 可选输入(Tick Period and No of

汽车音频总线测试-I2S

• 汽车音响系统对环境的更高要求
◦ 大量EMI
◦ 电源电压波动
◦ 震动、高低温条件

• 数字音频总线
◦ I2S, LJ, RJ,TDM

• 大功率功放电路对汽车电源系统 的要求

• 音频质量的测试—音频分析

使用DPOxAUDIO音频分析模块进行I2S总线译码分析

其它高速信号:以太网与USB一致性测试

USB串行一致性测试
– 选项USB: USB 2.0 和 3.0 低速、全速、高 速和超速自动一致性测试和验证
– 通过自动仪器和测试模式控制,进行“一触 即成的”一致性测试
– SuperSpeed USB 3.0 (trigger and analysis)
– USB-TX、USB3、SSP:执行 USB 3.0 设备的
验证、检定和调试。测量在 DPOJET 中实现, 符合 USB 3.0 规范。对于一致性和自动化,
以太网串行一致性测试
– ET3: 对 10BASE-T、100BASE-TX 和
1000BASE-T 的自动检定、一致性和完 整 PHY 层支持
– ENET:10BASE-T 和 100BASE-TX 串
行数据包内容上协议搜索和解码
– SFP-TX : 以太网 SFP+(SFF-8431)
QSFP+ Tx(SFF-8634) 一致性和调试解 决方案。

其它高速信号: DDR内存总线检测一致性测试

§ DDR存储器分析 (选项DDRA)
– 支持 DDR1/2/3/4、LPDDR1/2/3/4 和
GDDR3/5
– 自动突出显示波形上的读和写
– 自动在捕获的数据上识别和执行选通 测量,提供包括通过/不通过结果在 内的完整报告。
– 增强DPOJET,提供DDR分析

§ 应用
– 检定DDR存储器总线
– 捕获、测量和检定 DDR 内存接口信 号行为、抖动、眼图大小、交叉、选 通/时钟对准和误码。

DDR内存总线检测与调试

驱动马达及逆变测试:新能源汽车
• 电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机 械系统、完成既定任务的工作装置等。

• 电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机 汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电 源和电动机的调速控制装置等组成

• 电动汽车驱动电机是所有电动汽车必不可少的关键部件。目 前使用较多的有直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻 等四种电机

• 电动汽车上广泛采用直流串激电动机,这种电机具有"软"的 机械特性,与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于 存在换向火花,比功率较小、效率较低,维护保养工作量大, 随着电机技术和电机控制技术的发展,势必逐渐被直流无刷 电动机(BCDM)、开关磁阻电动机(SRM)和交流异步电 动机

• 电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置 的,其作用是控制电动机的电压或电流,完成电动机的驱动 转矩和旋转方向的控制。电动汽车的调速控制转变为直流逆 变技术的应用,将成为必然的趋势

• 电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的 驱动轴

2012/1/18 16

BCM/PCM/ECU/MCU测试----汽车中的电子控制单元

涉及的测试项目
LIN/CAN协议分析
• 三相驱动波形测试
• 模拟传感器信号及检测

风门直接驱动的空调ECU

必须使用的测量方案
• 4个模拟通道
• 16个逻辑通道(并行 总线)
• 至少2/4条协议解码
• 准确的时序测量

BUS1 BUS2

典型的驱动控制系统的时序(上电)

• SPWM、SVPWM、直接转矩控 制等控制理论的本质是IGBT 门级驱动按照设计规律变化

• 工程师需要测量变频输出电 压与PWM信号是否一致

• 泰克方案:
o 泰克示波器独特的 FilterVu功能可以滤掉 输出电压信号的PWM方波 波形,显示出PWM变化趋 势

BCM/PCM/ECU/MCU测试----真正的混合信号采集和分析

同时采集模拟、数字、总线信号
o 传感器模拟或数字输入输出
o ECU输入、输出
o 对执行器的驱动和控制信号
o ECU 内部或板上的总线数据 调试同一块PCB中包含不同的逻辑类型或家族 的电路
o 成本限制 – 只在需要的地方使用昂 贵的高速逻辑
o 功率限制 – 使用低能耗逻辑,延长 电池工作时间
o 在同一逻辑家族中没有提供专用功能 在多条通道中触发建立时间/保持时间违规

2012/1/18 20

发动机点火系统测试

测试挑战
◦ 瞬间高压,可达几千至一两万伏
▪ 高压探头、差分探头
◦ 隔离通道测试
▪ 避免通道间的串扰
◦ 高强度的电磁干扰
▪ 破坏仪器的工作环境

点火系统的发展
◦ 机械开关
◦ 分电器多点继电器
◦ 高压达林顿管
◦ 智能IGBT

测量的波形

IGBT点火系统的特点
◦ 大电流下的饱和压降低
◦ 易于构建出能处理高压线圈(400~600V)的电路
◦ 简化的MOS驱动能力
   ◦   在线圈异常工作时能承受高能耗 
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车辆照明系统测试
• HID灯、电源管理测试
◦ 类似普通照明电源测试
◦ 测试高压发弧点亮脉冲

• LED车灯测试
◦ 恒流驱动
▪ 高亮度白光LED需要超过1A驱动电
◦ DC/DC型恒流电源
▪ 高效率的能量转换
▪ 输入电压的巨大波动
▪ PWM调光
◦ 电源品质测试
◦ 恒流驱动电流纹波测试
◦ 功率器件测试
▪ 开关损耗
▪ 安全工作区
▪ Dv/dt,di/dt
◦ 输出功率
◦ 转换效率
◦ PWM调光

安全气囊测试-ECU及充气机电气测试
• 2790数字源表开关系统,安全气囊充气机的电气检 查以及其他汽车电子测试
◦ 汽车安全气囊充气机/模块电气功能测试
◦ 安全带预紧传动器/模块功能电气检测
◦ 高速、并行吸入、双充气机,或双测试台电气检测
◦ 汽车座椅和航空电子中受压线、高压、绝缘电阻测试
◦ 多针连接头/导线连通性和漏电阻测量
◦ 多触点/开关小功率电路连通性和漏电流测试
◦ 汽车电源/熔丝中心连通性和漏电阻特性分析
◦ PCB/PWB和通用短路/断路电路测试

• 混合示波器、函数信号源及协议的系统测试

汽车音频系统测试

汽车音响系统对环境的更高要求
◦ 大量EMI
◦ 电源电压波动
◦ 震动、高低温条件

数字音频总线
◦ I2S, LJ, RJ,TDM
◦ MOST总线 大功率功放电路对汽车电源系统的要求
• 音频质量的测试—音频分析
音频测试2015 /2016
• 失真测量 - THD, THD +noise, & SINAD
•  频率范围 - 20 Hz - 20 KHz
•  低的残留失真

• 测量
•  THD .002% or -87 dB
•  THD + n, .056% or -65 dB
• SINAD, +65 dB
•  第二个源输出
• 180 degrees phase shifted from primary source
• Sine or Square Wave
•  输出阻抗
• 50 ohm, 600 ohm, Hi-Z

音频分析仪
  使用DPOxAUDIO音频分析模块进行I2S总线译码分析 

视频信号的测试:摄像头

模拟双制式波形监测仪 – 1741C
§ 支持模拟复合(PAL 和NTSC)和分量视频,带有自 动格式检测
§ 四路无源环通模拟复合信号输入
§ 支持复合或分量视频波形显示,提供黑白平衡检 测和电平检测功能
§ 支持模拟复合信号的矢量显示,可将系统设置到 特定的色度值
§ 支持SCH显示,提供彩色副载波/行同步定时以及 可在编辑信号源中实现彩色成帧匹配
§ 支持定时显示,可测量每路输入信号和参考信号 之间的定时测量
§ 提供VITC 或LTC 时间码解码和显示功能
§ 提供纵向时间码幅度的LTC 波形显示和同步监视
§ 提供视频屏幕报告(Video Session)、告警状态和 出错日志记录,有利于迅速识别和校正系统中的 问题
§ 提供四个分屏FlexVu 显示功能
§ 提供以太网、USB 端口
§ 提供32 项用户预置,可迅速调出仪器的常用配置

典型的器件类型和参数

DC-DC模块测试:源表的重要应用

DC-DC转换器测试

DC-DC转换器将一个直流电压电平(VIN)转换为另一个直流电压电平(VOUT)。在汽车电子产品中都使用DC-DC转 换器。在这些设备中,必须采用升压或降压方法对电源进行稳压,为内部电路供电 。吉时利数字源表源测量单 元(SMU)非常适合这类DC-DC转换器测试 :

• 利用两个源测量单元(SMU)或者一个双通道源测量单元(SMU),可以进行各种直流I-V测试
• 源测量单元(SMU)可以用作源和负载,并提供多种电流和电压源和负载 因此,吉时利数字源表可以简化有关测试,参见下面图1。 图1:在DC-DC转换器I/V特性分析中使用的双通
道源测量单元(SMU)

晶体管或 MOSFET的测试

• 器件的I/V 特性

o Drain Voltage, Drain Current, Gate Voltage, Gate Current ,Threshold Voltage among others

• 使用SMU来表征器件是最为理想的工具, 特别是低电流,SMU具有源和测量功能。

• 一台 2-channel 2600B SMU 就可以完成 FET的测试。
MOSFET的测量结果

PCT半导体器件参数分析仪:370/371的最佳替代者
参数分析系统配置是功率器件特性分析的完整分析方案,包括高质量仪器、电缆、测试夹具和软件。提供7种配置, 每种配置都具有快速检查器件基本参数(例如击穿电压)的实时跟踪模式和提取精密器件参数的完全参数模式。 参数曲线跟踪仪配置的构建块法具有易于升级和客户可重配置的优点以满足不同测试需求。

• 可设定的功率大小: o 从200V 到3kV o 从1A 到100A
• 宽度动态范围:
o 从uV 到3kV
o 从fA 到100A
• 电容-电压测量方式:
o ±400V多频C-V
o 200V斜坡速率C-V
o 20V极低频(VLF)C-V
• 直流或脉冲I-V至50µs
• 高电压和高电流通道具有24bit精密模数转换器和18bit高速(1µs)数字转换器
• 测试管理软件包括用于实时控制的跟踪模式和用于参数提取的参数模式

电动汽车中的:磁性器件测量

电感测量
磁损耗
–铁芯损耗
–涡流损耗
–铜损

电动汽车电池的测试:单体

放电: SMU acts as current sink and measures voltage
充电: SMU can be a constant current source or a constant voltage source.

汽车电子中的一些标准

• 汽车电子电性能测试技术--(基于ISO 16750-2标准)
• ISO16750-2:道路车辆 电气及电子设备的环境条 件和试验 第2部分:电气负荷
• 4.2直流电压测试
• 4.3过电压测试
• 4.4叠加交流电压测试
• 4.5电压慢速下降及上升测试
• 4.6电压断续测试
• 4.7电压反极性测试

• 汽车电子零部件EMC测试标准及测试技术
• 道路车辆-由传导和耦合引起的电磁骚扰 第2部分: 沿电源线的电瞬态传导
• ISO 7637-脉冲波1
• ISO 7637-脉冲波2a/2b
• ISO 7637-脉冲波3a/3b
• ISO 7637-脉冲波4
• ISO 7637-脉冲波5

2280S 2461SMU应用
利用List模式进行电压拉偏测试
• 测试原理,检验产品的正常工作 电压范围,并通过极限测试验证 产品的掉电电压值
◦ 汽车电子,消费电子产品,功 放测试,芯片测试
◦ 电压每次下降10%,同时测量 电流,直到电流值下降为0
◦ 带有List 模式的电源可以高效完 成此类测试任务,配合触发入/ 出功能,大幅度提升测试效率

• 具备触发输入和触发输出功能,
• 可以同步其他仪表进行测量,提 高测试效率

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泰克示波器选择平台

DPO7000C
Series
MSO/DPO5000
Series
NEW MDO4000
Series
DPO4000B
Series
NEW
MDO3000 Series

带宽
500 MHz to 3.5 GHz
350 MHz to 2 GHz
100 MHz to 1 GHz
100 MHz to 1 GHz
100 MHz to 1 GHz

采样率
5 GS/s to 40 GS/s
5 GS/s to 10 GS/s
2.5 GS/s to 5 GS/s
2.5 GS/s to 5 GS/s
2.5 GS/s

通道
4 analog
4 analog
16 digital (MSO)
4 analog, 16
digital, 1 RF
2, 4 analog, 16 digital (MSO)
2, 4 analog, 16 digital , 1 RF

记录长度(Max)
50 M – 500 M
12.5M – 250 M
20 M
20 M(5M)
10 M

显示
12.1 inch, XGA color
10.4 inch, XGA color
10.4 inch, XGA color
10.4 inch, XGA color
9.0 inch, WVGA color

并行总线
No
Yes (MSO Series)
Yes
Yes (MSO Series)
Yes (option)

串行总线分析
I2C, SPI, CAN, LIN
RS-232/422/485/UART, USB 2.0
I2C, SPI, CAN, LIN, RS- 232/422/485/UART, and USB 2.0,
I2C, SPI, USB,
Ethernet, CAN, LIN, FlexRay, RS- 232/422/485/ UART, MIL-STD- 1553,I2S/LJ/RJ/T DM
I2C, SPI, USB,
Ethernet, CAN, LIN, FlexRay, RS- 232/422/485/ UART, MIL-STD- 1553,I2S/LJ/RJ/T DM
I2C, SPI, CAN, LIN RS- 232/422/485/UART
, I2S/LJ/RJ/TDM
FlexRay / USB 1553

扩展分析能力
MIPI® D-PHY DSI-1 and
CSI-2, Ethernet, and USB 2.0 Compliance Testing, Jitter, Timing, Eye Diagrams, Power, DDR Memory Bus Analysis,  Wideband RF
Ethernet and USB
2.0 Compliance Testing, Jitter, Timing, Eye Diagrams, Power, DDR Memory Bus Analysis, and Wideband RF
Advanced RF Triggering, Power Analysis, Limit/Mask Testing, HDTV and Custom Video
Power Analysis, HDTV and Custom Video
Power Analysis, HDTV and Custom Video
BW Updates

各种信号的仿真
AFG3000C函数信号源

AFG2021
AFG3011C
AFG302xC
NEW!
AFG305xC
AFG310x C
AFG325xC
通道
1
1
1 or 2
正弦波频率
20MHz
10MHz
25MHz
50 MHz
100MHz
240MHz

方波频率

10MHz

5 MHz

25 MHz

40 MHz

50 MHz

120 MHz

其它频率

200KHz

100 kHz

500 kHz

800 kHz

1 MHz

2.4 MHz
脉冲/方波 沿时间
18ns
50 ns
9 ns
7 ns
5 ns
2.5 ns
任意波沿时间
20ns
80 ns
14 ns
10 ns
8 ns
3 ns
采样率
250MS/s
250 MS/s
Up to 1 GS/s
Up to 2 GS/s
幅度 (50 Ω load)
10 mVp-p -
10 Vp-p
20 mVp-p to 20 Vp-p
10 mVp-p to 10 Vp-p
20 mVp-p to 10 Vp-p
50 mVp-p to 5 Vp-p
任意波存储深度
4X128KS
4X128KS
显示
3.5”
5.6” TFT color LCD
接口
GPIB, LAN, USB

高性能的电参数测试
万用表系列

DMM4020 2110 DMM4050/4040 2000/2100 2001/2010 2002
分辨率 5.5位 5.5位 6.5位 6.5位 7.5位 8.5位 基本量程直

流电压的精

0.015% 0.012% 4050: 0.0024%
4040: 0.0035%
2100:0.0038%
2000:0.0020%
0.0018% 0.0006%

交流电压、电
交流电压、电流, 交流电压、电流,直
交流电压、电流,直
交流电压、电流,直流

流,直流电压、 直流电压、电流, 流电压、电流, 流电压、电流,电阻, 电压、电流,电阻,频 交流电压、电流,

测量功能
电流,电阻,
电阻,通断,二极通断,二极管, 通断,二极管,频率,
率,周期,TC/RTD
直流电压、电流,

通断,二极管, 管,频率、电容、 周期
周期 2010:接触电阻、比率, 电阻,频率,周期,

频率 TC/RTD
4050:RTD,电容
2000:dB\dBm\TC
2100:RTD
通断,二极管
2001:尖峰电压
TC/RTD ,尖峰电压

分析模式 极限比较 极限比较 趋势,统计,直方图 无 无 无 扫描卡扩展 无 无 无 2000:10ch 10CH 10CH

接口 RS232 USB、GPIB RS232/USB/GPIB 2100:USB
2000:GPIB
RS232/GPIB GPIB

汽车电子中的射频信号测试

车联网的发展

车联网(Internet of Vehicles)是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络。通过GPS、  RFID、传感器、摄像头图像处理等装置,车辆可以完成自身环境和状态信息的采集;通过互联网 技术,所有的车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中央处理器;通过计算机技术,这些大量车 辆的信息可以被分析和处理,从而计算出不同车辆的最佳路线、及时汇报路况和安排信号灯周期

倒车雷达、TPMS测试、防盗器和遥控钥匙

§ 测试对象
– 轮胎压力监测系统
– 遥控钥匙
– 防盗器和无键进入系统
– …

§ 测量挑战
– 数字电路、ECU和RF信号的综合 调试
– 模拟射频基带信号
– 总线解码和触发,分析系统工作 时序
– 射频信号和基带信号的相关分析

MDO混合分析仪
                                                            电子部件的EMI定性分析

基带信号的数据时序分析
基带数据序列分析: 主要针对数据序列分析数据的正确性或波形的恶化,可以确保正常调制数据,也 可以用于验证灵敏度或解调门限,如果已知编码方式 (例如常用的 Manchester 编码),还可以验证编 码的正确性。

射频信号的参数测量
测试主要包括功率和频谱测试,调制质量测试,杂散辐射等。功率和频谱测试: 主要验证设备发射足 够的功率电平,保证传输距离,同时有正确的调制波形,频谱干扰成分较少。

射频信号的调制特性分析及射频编码解调
调制质量分析: 主要针对数字调制测试调制精度,调制指数等,确保设备有正确的调制方式,调制指 数和精度符合要求,不影响通信质量。

混合域(基带和射频)时间相关性分析 时域的数据信息和频谱解调后的数据信息对比,分析可能的数据误差。 基带和射频的以及协议的定时分析

信号的产生及灵敏度测试 射频模块一般由微控制器、高频接收电路、低频发射电路、液晶显示电路及总线传输电路组成。 接收部分测试主要针对接收电路性能,包括灵敏度,最高接收电平,抗干扰特性,保证通信距 离,避免错误识别等。针对接收机测试可以通过矢量信号源产生测试信号给接收机 (由于数据 源产生方式通常保密,所以可以用通用单音调制或数字伪随机码数据代替),在接收端通过示波 器更加直观地观察波形

诸如钥匙等的耗电测试
应答器要求功耗极低,才能保证钥匙的长期使用,因为 99% 时间并不工作,所以低功耗设计很
重要,一般,非工作时段工作电流通常低到 100 nA,而正常发射时段工作电流可达到 10-12 mA

一些无线标准的测试分析 WLAN标准规范 Bluetooth标准

21 OCTOBER 2016 42

基带数据时序 汽车电子PKE/RKE、TPMS的测量技术
唤醒滤波器使能

AGC Settling Time (~ 3.5 ms)

Output Enable Filter

唤醒滤波器使能, 但输入了错误的 滤波器条件

射频参数测量
汽车电子PKE/RKE 、TPMS的测量技术

§ RSA306分析仪测量的RKE射频参数
§ 左边是通常的频谱仪显示,而右图是DPX快速显示,明显看出,DPX能显示更多的频谱(颜色深)
§ 分析仪具有射频触发能力,对脉冲的射频信号能方便的采集到信号,对PKE来说更为重要
捕捉一个 数据帧 200ms

射频的幅 度解调
射频的频 率解调

RKE频谱

泰克的信号分析仪可以对射频的调制特性进行测试,同时可以观察到更 多的射频信号信息,如:射频包含的数据调制解调,了解到数据波形

FSK的
解调
RSA采集的几个空帧数据,同时显示了频谱、DPX频谱以及解调的每个帧 数据,可以读出左往右的010101010,01010101,01010101,……

实时分析仪的TIME OVERVIEW和A@t都可以对TPMS的一帧数据的持续时间进 行准确的测量,只需增加两个光标,即可直接测量。图示的T=11ms

§ MDO4000B-3/6同时
可以捕捉射频、模拟 信号和数据信号,并 同时可以解码协议如 CAN/SPI/LIN。
§ MDO4000B-3/6也可
以对射频信号进行幅 度、频率、相位的波 形解调,对于 PKE/RKE就可以同时 看到射频、协议和 ASK/FSK等的数据码 波形

MDO测试ASK导码及数据码定时

MDO 发现 ASK 射频调制信号与基带信号时延超标

MDO4000B-3可以同
时捕捉:射频、射频 调制解调、CS信号 等,还可以增加 SPI\CAN等协议信号

汽车电子PKE/RKE及TPMS的测量技术
耗电分析

长电池和 待机寿命

§ TPMS或PKE要求功耗极低,才能保证长期使用,因为 99% 时间并不工作,所以低功耗设计很重要,一 般,非工作时段工作电流通常低到 100 nA,而正常发射时段工作电流可达到 10-12 mA。
§ 2450SMU是一款多合一的台式仪表,它把高精度的电源以及6 ½的万用表集成到一台仪器中,同时采用 图形化的操作模式,既可以单台独立分析钥匙的功耗,也可以用其完善的接口LAN LXI, USB, GPIB功能实 现自动的产品测试。2450SMU源表提供更小的电流测试能力。

汽车电子TPMS的测量技术
如何选择合适的工具测量低电流
工程师最为常见的方法:使用6 1/2DMM来测量电流

如果测量的电流为80nA, 那么用DMM344XX测量的结果及误差如下: 量程=100uA
测量误差=±(80nA*0.01%+100uA*0.02%)=±(0.008nA+0.02uA)=±20.008nA

泰克推荐的SMU方法,测量的结果及误差如下: 量程=100nA
测量误差=±(80nA*0.06%+100pA)=±(0.048nA+100pA)=±148pA

除此之外,还有电流波形的捕捉、显示以及数据记录等要求  结论:泰克的SMU是最佳的选择。

耗电分析
汽车电子PKE/RKE 、TPMS的测量技术
• 动态电流的捕捉
◦ 设置最快采样速率分析电流波形:

§ 待机电流的平均值
– 打开Filter功能,可以得到非常稳定的读数

蓝牙测试RSA /SV27
§ 支持:BR、BLE、EDR
§ 分析:
§ BT Eye Diagram, BT Freq Dev vs Time, BT Summary, BT CF Offset and Drift, Spectrum, Time Overview
§ BT InBand Emission, Bluetooth 20 dB BW
§ BT Constellation, Spectrogram
§ BT Symbol Table

WLAN测试RSA/SV23/24/25
• 支持802.11a/b/g/j/p/n/ac

• 全部测试项目窗口

• 其它类别测试项目也可以添加
◦ 如三维频谱、DPX频谱等

WLAN的频谱、星座图、EVM等
WLAN的解调参数

RFID信号调制方式

基本调制类型
o ASK
o PSK
o FSK

RFID信号特点
o 间歇性微功率发射,多数时候为跳频信号
o 标准多。不同的标准使用不同的频段(LF,HF,UHF,
Micowave等),采用不同的调制方式,如ASK,
BPSK,FSK等
o RFID测试项目多。包括许多和时间相关的参数,如 读写器和标签发射机响应时间参数,跳频时间,码 元周期等。还包括频域指标,调制域指标。所以要 求分析仪具有多域分析功能。
o 实际工作环境负杂,存在竞争、冲突和干扰问题
o 阅读器和标签之间为了低误码传输数据,使用必要 的编码方式。不同标准有着不同的编码方式如NRZ, Miller,FM0,PIE等

实时观测和实时捕获RFID信号

• DPX技术实时观测RFID
信号行为
• 观测同频的多标签信号
• 实时捕获标签信号或者 读写器信号
• 概率密度触发捕获标签 信号

汽车中的无线连通性测试 车联网、蓝牙、RFID、TPMS
DUT

Spectrum Analysis

MDO 4000C

Modulatio Signal

TSG 4100A
RSA306B/500/600 RSA5000B
Signal VU

泰克射频分析产品

实时信号分析仪

混合域分析

示波器

软件

RSA5000B
RSA6000B
RSA306B/R SA500/600
H500 / SA2500
MDO4000c
MDO3000

DPO/MSO
w. SignalVu

SignalVu- PC

频率范围
1 Hz to
26.5 GHz
9 kHz to
20 GHz
9 kHz –
6.2 GHz
10 kHz –
6.2 GHz
9 kHz – 3 / 6 GHz
9 kHz to 3 GHz

Up to 33 GHz

Up to 33 GHz

采集带宽
Up to 165 MHz
Up to 110 MHz
40MHz
20 MHz
Up to 3.75 GHz
Up to 3 GHz

Up to 33 GHz

Up to 33 GHz

DPX
Live RF

DPX 100% POI

40 to 0.43
µs

40 to 3.7 µs

100 µs

125 – 500
µs
Time Domain DPX
Time Domain DPX

Time Domain DPX

扫描和多域
DPX

时间相关的模 拟、数字和射 频分析

矢量信号分析、 脉冲测量

RSA系列高性价比频谱分析仪
• 频谱仪
◦ 通用频谱仪:9KHz---3G/6G/7.5GHz
◦ 模拟调制分析
◦ 音频分析
◦ 实时频谱仪显示DPX

• 矢量信号分析仪
◦ 数字调制分析
◦ 脉冲分析
◦ …

• 射频一致性测试(标准测试)
◦ WLAN
◦ BLUETOOTH
◦ P25(数字对讲机-北美)

TSG4100 系列矢量信号源

• DC to 6G Hz
• 内置6M,外置200M 矢量调制
• 支持多种商用标准
• 性能不低于Keysight/R&S 同类产品
• 价格低于Keysight/R&S 同类产品30%
• 轻便, 4.6kg,2U & ½ rack

Model Frequency
Phase Noise (@ 1GHz 20KHz
offset)
Output Level (dBm)

Min Max
Optional Vector Modulation BW (Internal/External)
Modulation

TSG4102A DC~2GHz -114dBc/Hz -110 +16 6/200 MHz AM/FM/PM/Pulse
ASK/FSK/PSK/QAM/CPM

TSG4104A DC~4GHz -114dBc/Hz -110 +16 6/200 MHz
61

TSG4106A DC~6GHz -112dBc/Hz -110 +16* 6/200 MHz
/MSK/VSB GSM/EDGE/TETRA/NAD C/DECT/WCDMA/P-
25……

Note *: +10dBm from 4G Hz to 6G Hz

泰克汽车电子中的测量方案
耗电分析仪
• 多个选择
◦ 2450 SMU 触摸式源表
◦ 2461  SMU触摸式源表
◦ 7510 7 ½ DMM

• 高精度测量功能
◦ 6 ½ --7 ½数字万用表性能
◦ 采样率最高1MS/s
◦ 最小电流量程:10nA@10fA

• 拥有良好操作体验的高性能电源
◦ 低纹波噪声,快速瞬态响应
◦ 图形化操作界面
◦ 波形显示和数据统计功能
◦ 列表模式

• 高性能的系统电源
◦ LAN LXI, USB, 和GPIB 接口 – 全部标
◦ 数字 IO 和触发功能
  ◦   TSB编程更容易 

如何构建您的自动测试系统:ATS

自动测试系统的发展:总线

构建ATS的条件

一般自动测试系统包括控制器、激励源、测量仪表(或传感器)、开关系 统、人机接口和被测单元-机器接口等部分
• 硬件:带接口的仪器及开关系统
• 软件:高级语言、脚本语言
• 治具及附件:治具,电缆… 应用:汽车电子领域控制板ECU、BCM、PCM等测试
• 汽车车窗控制器测试
• 制动压力测试
• 汽车仪表系统电路板测试
• 电源电路测试
• 启动电路测试
• PKE/TPMS的自动测试

系统硬件:开关产品线概览

§ 提供多点的温度、电压、电流、频率的测量
§ 13中模块的选择

型号
2700
2701
2750
描述
GPIB接口,通用性系

以太网接口,高速
系统
GPIB接口,扩展的低阻测 量能力,高容量系统
测量引擎
6位半数字万用表
6位半数字万用表
6位半数字万用表
扩展槽
2个
2个
5个
差分输入通道
80
80
200
矩阵节点数
96
96
240
测量速度
2000/秒
3500/秒
2500/秒
扫描速度
180/秒
500/秒
230/秒
存储能力
55K
450K
110K
干电路测阻
NO
NO
YES
通讯接口
GPIB,RS232
以太网,RS232
GPIB,RS232

系统硬件:3706A 开关系统 最新、高性能

• 6 槽
• 10 种卡
• 高达 576 CH开关
• 可选内置DMM

• 3 种接口 (Ethernet/USB/GPI B)

系统硬件: 3700 可选的卡

开关
说明
3720型双1×30多路选通卡(自动CJC带3720-ST)
60 channel, Dual 1x30, 300V, 1A switch, 2A carry
3721型双1×20多路选通卡(自动CJC带3721-ST)
40 channel, Dual 1x20, 300V, 2A switch, 3A carry
3722型双1×48高密度多路选通卡
96 channel, Dual 1x48, 300V, 1A switch, 2A carry
3723型双1×30高速磁簧继电器多路选通卡
60 channel, Dual 1x30, 200V, 1A switch, 1.25A carry
3724型双1×30多路选通卡(60个差分通道,自
动CJC带3724-ST配件)
60 channel, Dual 1x30, 200V, 0.1A switch & carry
3730型6×16高密度矩阵卡
6x16 Matrix, 300V, 1A switch, 2A carry
3731型  6x16 高速磁簧继电器矩阵卡
6x16 Matrix, 200V, 1A switch, 2A carry
3732型   四路4X28,超高密度,干簧式矩阵卡
Quad 4x28 Matrix, 200V, 0.75A switch, 1.2 carry
3740型32通道隔离开关卡
28 Form C (300V/2A/3A) and 4 Form A (30V/7A,
250VAC/7A)
3750型多功能控制卡
40个数字I/O通道,2个模拟输出通道和4个计数器

系统硬件:7000    系列开关系统满足更多的应用
7001: 80 Chan 7002: 400 Chan

• DC、RF 和光信号开关能力
• 支持宽范围的输入信号
• 非常方便与万用表和数字源表®结合
• 自动测量系统
• 可显示全部通道的工作状态
• 2 /10个独立插槽
• 支持 30 多种开关/控制卡
系统硬件:7001 / 7002的17 种开关卡 类型
• 通用卡
◦ Up to 40 channels/crosspoints of multiplexer, matrix, or isolated switching
◦ Screw terminal and connectorized cards
• 控制卡
◦ Up to 80 digital I/O channels
• 大电流卡
◦ Up to 5A signals
• 低电流卡
◦ Switches signals as low as 1pA
• 高压卡
◦ Up to 1300V signals
• 低压卡
◦ Switches signals as low as 30nV
• 霍尔效应卡
◦ Electrometer-grade buffer amplifiers allow Hall measurements above 1012 Ω (>1TΩ)
系统硬件:更多的仪器硬件

类别 产品系列 主要规格 接口类型
MSO/DPO2000B 100MHz--200MHz,1M USB,LAN
示波器

数字万用表

直流电源

数采及开关
MDO3000 100MHz--1GHz,10M USB,LAN
MDO/DPO4000B 100MHz--1GHz,20M USB,LAN
MSO/DPO5000B 350MHz--2GHz,25M---500M USB,LAN
DMM4020 5.5, 0.015% RS232
DMM4040/4050 6.5, 4050: 0.0024%, 4040: 0.0035% RS232/USB/GPIB
2110 5.5, 0.012% USB、GPIB
2100 6.5, 0.0038% USB
2000 6.5, 0.0020% RS232/GPIB
2001、2010 7.5, 0.0018% GPIB
2002 8.5, 0.0006% GPIB
7510 7.5, 0.0014% GPIB, LAN (LXI), USB, TSP-Link® PWS4000 1CH, V:0---72V, I: 0---5A,150W USB 2200/2220/2230G 1/2/3CH, 0--72V,0--5A USB/GPIB
2260B 1CH, 0--80V, 0--72A, 360/720W USB,LAN
2268 0--150V, 0--42A, 850W LAN, USB, GPIB, RS-232,RS-485
2280S 6 1/2, 32/6, 60/3, 192W USB,LAN,GPIB
2700 6 1/2, 2槽, 80CH GPIB, RS-232
2701 6 1/2, 2槽, 80CH Ethernet, RS-232
2750 6 1/2, 5槽, 200CH GPIB, RS-232
3706A 7 1/2, 8槽, 576CH GPIB, LXI/Ethernet, USB
7001、7002 80/400 ch GPIB

2400 5 1/2,10pA--10A, 1uV---1100V,20W---
1000W
GPIB, RS-232

SMU源表
2600B 6 1/2, 0.1fA--10A, 100nV--200V GPIB, LAN (LXI), RS-232,TSP-Link®

265XA 6 1/2, 100nA--5A/100mV--40V, 1nA- ®

信号源 频率计
120mA/200-3000V GPIB, LAN (LXI), RS-232,TSP-Link
2450、2460 10nA---1A/7A, 10mV--100V, 100W GPIB, LAN (LXI), USB, TSP-Link®
AFG3000C 10MHz--240MHz, 1/2ch GPIB, LXI/Ethernet, USB
TSG4100A DC--6GHz,-110dBm--+16.5dBm LAN, USB, GPIB, RS-232 FCA3000、3100 400MHz--20GHz,12bit USB/GPIB
MCA3000 27GHz--40GHz, 12bit USB/GPIB

功率计 PA1000 0.05%,1MHz, 20A/600V GPIB, LXI/Ethernet, USB

系统硬件:测试附件

·接知道理器庄里
·油油导结和措f
·适配器、电噶和防抖动套件
.运输箱
附件
• Test Boards
.触发电结
·电蹄配件
·开关扫描利是项
·由该夹真
·周物车
·远程前置放大器底座配件
·台式牵件

·功率分配器 ·机2辑、机提安装套件和机5毫
·屏蔽GP旧、IEEE电缆租适配器
• IEEE-488接口租配件

ATS自动测试系统
泰克汽车电子PKE/RKE/TPMS的测量方案:生产测试

• 系统配置
DC电源 o 频谱仪 o 开关
附件
• 功能:可以对PKE/RKE的耗电和 射频功率、频率等测试
• 特点
o 生产吞吐量大
o 生产效率高
o 产品合格率高