超宽带设备、测试系统及其测试方法

技术领域

本申请实施例涉及测距技术领域，特别是涉及超宽带设备、测试系统及其测试方法。

背景技术

随着测距技术的发展，出现了蓝牙测距、WIFI测距和超宽带(Ultra Wide Band，UWB)测距等。其中UWB测距具有厘米级精度，UWB测距的应用市场随着GPS定位的广泛应用也越来越广阔。但是，现有超宽带设备体积较大，大大阻碍了超宽带设备的应用场景的进一步扩展。

发明内容

本申请实施例提供了一种超宽带设备、测试系统及其测试方法，可以缩小超宽带设备的体积。

一种超宽带设备，包括：

时钟芯片，用于生成系统时钟信号；

超宽带组件，与所述时钟芯片连接，用于根据所述系统时钟信号生成并发射超宽带射频信号，接收目标设备响应于所述超宽带射频信号输出的反馈射频信号，并根据所述超宽带射频信号和反馈射频信号获取所述目标设备的距离信息。

一种超宽带测试系统，包括：

目标设备，用于接收超宽带射频信号，并响应于所述超宽带射频信号输出反馈射频信号；

如上述的超宽带设备，与所述目标设备进行超宽带通信连接，以获取所述目标设备的距离信息。

一种超宽带测试方法，应用于超宽带设备，所述测试方法包括：

生成系统时钟信号；

根据所述系统时钟信号生成并发射超宽带射频信号；

接收目标设备响应于所述超宽带射频信号输出的反馈射频信号，并根据所述超宽带射频信号和反馈射频信号获取所述目标设备的距离信息。

在其中一个实施例中，所述生成系统时钟信号前，还包括：超宽带组件发送时钟请求信号；

所述生成系统时钟信号包括：时钟芯片响应于所述时钟请求信号输出所述系统时钟信号。

上述超宽带设备、测试系统及其测试方法，所述超宽带测试系统包括：目标设备，用于接收超宽带射频信号，并响应于所述超宽带射频信号输出反馈射频信号；如上述的超宽带设备，与所述目标设备进行超宽带通信连接，以获取所述目标设备的距离信息。通过时钟芯片提供超宽带组件的本振信号，可以无需设置额外的晶振以支持超宽带射频信号的射频功能，从而可以有效减少超宽带设备中所需的晶振数量，进而提供一种成本更低、体积更小的超宽带设备。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的超宽带设备的应用场景示意图；

图2为一实施例的超宽带设备的结构框图之一；

图3为一实施例的超宽带设备的结构框图之二；

图4为一实施例的地线和时钟信号线的结构示意图；

图5为一实施例的超宽带设备的结构框图之三；

图6为一实施例的超宽带设备的结构框图之四；

图7为一实施例的超宽带设备的结构框图之五；

图8为一实施例的第一天线ANT1、第二天线ANT2和第三天线ANT3的结构示意图；

图9为一实施例的超宽带设备的结构框图之六；

图10为一实施例的超宽带设备的结构框图之七；

图11为一实施例的超宽带设备的结构框图之八；

图12为一实施例的超宽带设备的结构框图之九；

图13为一实施例的超宽带设备的结构框图之十；

图14为一实施例的超宽带测试系统的结构框图；

图15为一实施例的超宽带测试方法的流程图。

元件标号说明：

超宽带设备：10；时钟芯片：100；时钟信号线：110；超宽带组件：200；天线组：210；超宽带芯片：220；开关电路：230；第一开关单元：231；第二开关单元：232；第三开关单元：233；第一滤波单元：240；第二滤波单元：250；第三滤波单元：260；温度采集组件：300；时钟校准组件：400；地线：500；板对板连接器：600；目标设备：20。

具体实施方式

为了便于理解本申请实施例，下面将参照相关附图对本申请实施例进行更全面的描述。附图中给出了本申请实施例的首选实施例。但是，本申请实施例可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请实施例的公开内容更加透彻全面。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一接收端口称为第二接收端口，且类似地，可将第二接收端口称为第一接收端口。第一接收端口和第二接收端口两者都是接收端口，但其不是同一接收端口。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体地限定。

本申请实施例提供一种超宽带设备10，图1为本申请实施例的超宽带设备10的应用场景示意图，参考图1，本实施例的超宽带设备10用于对目标设备20进行测距，以获取超宽带设备10与目标设备20之间的距离信息。超宽带设备10是指采用超宽带无线通信技术实现测距功能的测试组件，超宽带无线通信技术作为一种无载波通信技术，使用纳秒级能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接将脉冲扩展到一个频率范围内，因此其所占的频谱范围很大，功率谱密度很低，因此具有传输速率高、空间容量大、抗干扰能力强、对信道衰落(如多径、非视距等信道)不敏感等特点。此外，由于UWB技术使用极短的脉冲进行通信，分辨率高，因此其定位精度很高，达到了厘米级(±10cm以内)，在军事、工业、医疗等领域均得到了人们的广泛使用。在本实施例中，目标设备20可以是但不限于手机、可穿戴设备、无线车载设备等，目标设备20还可以是与超宽带设备10对等的设备，例如二者都是具备UWB功能的电子设备，或者目标设备20可以是单独的UWB标签设备，通过将标签设备固定在待测设备上，从而实现对待测设备的测距。

图2为一实施例的超宽带设备10的结构框图之一，参考图2，在本实施例中，超宽带设备10包括时钟芯片100和超宽带组件200。

其中，时钟芯片100具有完整封装结构，并可以通过引脚与超宽带组件200进行连接。时钟芯片100生成的系统时钟信号具有较为准确的频率，因此能够作为超宽带组件200射频所需的本振信号，从而提高超宽带组件200生成的超宽带射频信号的频率准确性。

可以理解的是，基于内部的硬件结构，时钟芯片100可以对输出的系统时钟信号的频率进行调节，或同时输出多个不同频率的系统时钟信号，以使其能够适配于不同类型的超宽带组件200，且能够适配于超宽带设备10中其他需要系统时钟信号进行支持的组件或功能，从而有效提高了系统时钟信号的灵活性和丰富性。而且，通过与其他组件共用同一时钟芯片100，还可以提高时钟芯片100的使用效率，从而有效减少超宽带设备10中所需的晶振数量，示例性地，一个38.4MHz的晶体需要占用的面积约为2mm*2.4mm＝4.8mm

超宽带组件200与所述时钟芯片100连接，用于根据所述系统时钟信号生成并发射超宽带射频信号，接收目标设备20响应于所述超宽带射频信号输出的反馈射频信号，并根据所述超宽带射频信号和反馈射频信号获取所述目标设备20的距离信息。具体地，对目标设备20进行测距时，超宽带组件200将携带测距请求信息的超宽带射频信号发送给目标设备20，目标设备20接收到超宽带射频信号，根据超宽带射频信号携带的信息进行相应的数据处理，并在完成数据处理后生成并发射的反馈射频信号。

其中，目标设备20进行的数据处理包括但不限于射频处理和数字处理。射频处理可以包括目标设备20的低噪声放大器对超宽带射频信号进行放大，并经混频器对放大后的信号进行下变频生成中频信号。数字处理可以包括模数转换器将中频信号转化为数字信号，并对数字信号进行数字信号处理以获得测距请求信息。在本实施例中，目标设备20从接收到超宽带射频信号到发射反馈射频信号之间的时间间隔记为T

超宽带组件200接收到目标设备20发射的反馈射频信号时，可以通过飞行时间(Time of flight，TOF)方法获取目标设备20的距离信息。飞行时间方法是指，通过测量超宽带射频信号在目标设备20与超宽带组件200之间往返所需的飞行时间来计算距离，即，将超宽带射频信号在目标设备20与超宽带组件200之间单程的飞行时间T

在本实施例中，超宽带设备10包括用于生成系统时钟信号的时钟芯片100，以及与所述时钟芯片100连接的超宽带组件200，超宽带组件200根据所述系统时钟信号生成并发射超宽带射频信号，接收目标设备20响应于所述超宽带射频信号输出的反馈射频信号，并根据所述超宽带射频信号和反馈射频信号获取所述目标设备20的距离信息。通过时钟芯片100提供超宽带组件200的本振信号，可以无需设置额外的晶振以支持超宽带射频信号的射频功能，从而可以有效减少超宽带设备10中所需的晶振数量，进而提供一种成本更低、体积更小的超宽带设备10。

图3为一实施例的超宽带设备10的结构框图之二，在本实施例中，超宽带设备10还包括时钟信号线110、温度采集组件300和时钟校准组件400。

其中，时钟信号线110分别与所述时钟芯片100、所述超宽带组件200连接，用于传输所述系统时钟信号。时钟信号线110可以采用具有较好隔热性能的材料进行包覆，从而减少环境温度对时钟信号线110的温度的影响。可以理解的是，线材的温度稳定性会直接影响其传输的信号的延迟等参数性能，因此，改善时钟信号线110的温度稳定性，可以有效提升系统时钟信号的稳定性，从而改善根据系统时钟信号生成的超宽带射频信号的稳定性，以提升超宽带测试结果的准确性。

温度采集组件300用于获取所述时钟芯片100、超宽带组件200和时钟信号线110中至少一个的环境温度，环境温度可以是指对应的芯片或组件等结构附近的空气温度。示例性地，温度采集组件300可以包括一个或多个温度感测元件，温度感测元件例如可以为温度传感器、温变电阻等。若温度采集组件300包括多个温度感测元件，则各温度感测元件可以用于获取一个对应的环境温度，例如通过一个温度感测元件获取时钟芯片100的环境温度，通过另一个温度感测元件获取超宽带组件200的环境温度，通过又一个温度感测元件获取时钟信号线110的环境温度。

时钟校准组件400，分别与所述时钟芯片100、所述温度采集组件300连接，用于根据所述环境温度和预设调节曲线校准所述系统时钟信号的频率。

进一步地，可以采用下述步骤实现根据所述环境温度和预设调节曲线校准所述系统时钟信号的频率：获取多个样本数据点，样本数据点包含温度值和与温度值对应的频偏；根据样本数据点形成对应的预设调节曲线；获取当前环境温度和系统时钟信号的当前频率；根据当前环境温度和预设调节曲线确定对应的频偏值；根据当前频率和确定的频偏值对系统时钟信号的频率进行校准。基于上述步骤，可以根据不同的环境温度对频率进行对应的调节，从而有效提升了频率调节的准确性。

再进一步地，若通过温度采集组件300获取到多个环境温度，还可以对不同区域的环境温度设置优先级，并根据优先级设定对应的校准规则进行校准，其中，上述关于环境温度优先级的校准规则可以预先配置在时钟校准组件400中。例如，若根据时钟芯片100的环境温度应当对系统时钟信号的频率增大1Hz，而根据时钟信号线110的环境温度应当对系统时钟信号的频率增大2Hz，而且时钟芯片100的环境温度对频率的影响占比为60％，时钟信号线110的环境温度对频率的影响占比为40％，即时钟芯片100的优先级高于时钟信号线110，则可以根据各自的影响占比进行加权计算并获得最终应当调节的频率幅度，从而实现更加准确的校准。

在其中一个实施例中，所述时钟校准组件400还用于当所述时钟芯片100的环境温度处于预设范围时，获取携带标准时刻信息的标准时钟信号，并根据所述标准时刻信息校正所述系统时钟信号的时刻。具体地，环境温度的预设范围可以为超宽带设备10常规使用时出现频率最高的温度范围，例如常温范围20℃至30℃，从而较好地提升超宽带设备10日常使用时的测距精度。而且可以理解的是，系统时钟信号在高温和低温条件下的精度表现，往往都是与系统时钟信号在常温下的状态直接相关的，因此，在本实施例中，可以在常温下对时钟芯片100进行校准，以使系统时钟信号在常温下与标准时钟信号之间的时刻差异和频率差异都较小，从而较大程度上地降低系统时钟信号在高温和低温的频偏和时刻偏移。

在其中一个实施例中，超宽带设备10还包括多条地线500，图4为一实施例的地线500和时钟信号线110的结构示意图，参考图4，所述时钟信号线110的两侧分别形成有至少一条所述地线500，且各所述地线500的延伸方向分别与所述时钟信号线110的延伸方向相同。在本实施例中，通过设置包围时钟信号线110的地线500，可以对时钟信号线110实现一定程度上的屏蔽，从而避免射频信号或高速数字信号等强干扰信号对系统时钟信号的干扰，进而提高系统时钟信号的稳定性。进一步地，还可以在地线500上进行打孔，以提升其屏蔽能力，改善系统时钟信号的稳定性。

图5为一实施例的超宽带设备10的结构框图之三，参考图5，在本实施例中，所述超宽带组件200包括天线组210、超宽带芯片220和开关电路230。超宽带芯片220被配置有发射端口TX_OUT和第一接收端口RX1_IN，其中，发射端口TX_OUT和第一接收端口RX1_IN可以理解为超宽带芯片220的引脚，用于与各外部器件进行连接。

天线组210包括第一天线ANT1和第二天线ANT2。具体地，第一天线ANT1和第二天线ANT2均可以支持对至少一个频段的射频信号的收发，在本实施例中，第一天线ANT1和第二天线ANT2均至少可以用于支持超宽带信号的接收和发射。本实施例以通过第一天线ANT1对超宽带信号进行发射为例进行说明，在其他实施例中，也可以通过第二天线ANT2对超宽带信号进行发射。而且，本实施例不具体限定第一天线ANT1和第二天线ANT2的具体位置。

进一步地，第一天线ANT1和第二天线ANT2可以使用任何合适类型的天线形成。例如，天线组210内的第一天线ANT1和第二天线ANT2可以包括由以下天线结构形成的具有谐振元件的天线：阵列天线结构、环形天线结构、贴片天线结构、缝隙天线结构、螺旋形天线结构、带状天线、单极天线、偶极天线中的至少一种等。

开关电路230分别与所述发射端口TX_OUT、所述第一接收端口RX1_IN、所述第一天线ANT1、所述第二天线ANT2连接，所述开关电路230用于选择导通所述发射端口TX_OUT与所述第一天线ANT1之间的发射通路，以及，选择导通所述第一天线ANT1或第二天线ANT2与所述第一接收端口RX1_IN之间的接收通路，其中，所述发射通路用于发射所述超宽带射频信号，所述接收通路用于接收所述反馈射频信号。

进一步地，超宽带芯片220在控制所述开关电路230导通所述发射通路时，还同时控制所述开关电路230断开所述接收通路，并在超宽带芯片220完成信号发射的预设时长后，再选择导通接收通路。基于上述方式，可以有效避免第一天线ANT1发射的超宽带信号通过空间耦合进入第二天线ANT2，进而避免第二天线ANT2所在的接收通路将耦合接收到的超宽带信号反馈至超宽带芯片220的第一接收端口RX1_IN，以避免超宽带芯片220的耦合射频信号与反馈射频信号之间发生串扰问题，提高超宽带芯片220的测距精准度。

图6为一实施例的超宽带设备10的结构框图之四，参考图6，在本实施例中，所述超宽带芯片220还被配置有第二接收端口RX2_IN，所述反馈射频信号包括第一反馈信号，其中，第一反馈信号是指超宽带设备10在第一时刻接收到的反馈射频信号。

所述开关电路230还与所述第二接收端口RX2_IN连接，所述开关电路230还用于选择同步导通所述第一天线ANT1与所述第一接收端口RX1_IN之间的第一接收通路，以及所述第二天线ANT2与所述第二接收端口RX2_IN之间的第二接收通路，所述第二接收通路用于与所述第一接收通路同步接收所述第一反馈信号。具体地，超宽带芯片220可以在发射超宽带射频信号后的预设时长后，控制开关电路230进行切换，以同步导通第一接收通路和第二接收通路。需要说明的是，本实施例的同步导通既可以是开关电路230在同一时刻选择导通第一接收通路和第二接收通路，可以是在开关电路230依次选择导通第一接收通路和第二接收通路，但两个接收通路的导通都在第一时刻前完成，其中，若为依次选择导通两个接收通路，本实施例不具体限定两个接收通路的导通顺序。

在本实施例中，所述超宽带芯片220还用于根据同步接收的两路所述第一反馈信号，获取所述目标设备20的第一到达角数据。超宽带芯片220中存储有第一天线ANT1和第二天线ANT2之间的相对位置关系，因此，超宽带芯片220可以结合两路第一反馈信号之间的相位差，计算获取第一到达角数据。通过扩展第二接收端口RX2_IN，并通过第一接收端口RX1_IN和第二接收端口RX2_IN同步接收同一射频信号，本实施例的超宽带设备10还能够实现测角功能。进一步地，还可以通过配置第一天线ANT1和第二天线ANT2的相对位置关系，实现目标方向上的到达角测试，例如，若第一天线ANT1和第二天线ANT2为一组水平天线，即第一天线ANT1和第二天线ANT2位于同一水平线上，则获取的第一到达角数据为水平的方位角；若第一天线ANT1和第二天线ANT2为一组垂直天线，即第一天线ANT1和第二天线ANT2位于同一竖直线上，则获取的第一到达角数据为垂直的俯仰角。

图7为一实施例的超宽带设备10的结构框图之五，参考图7，在本实施例中，所述天线组210还包括第三天线ANT3，且所述第一天线ANT1、第二天线ANT2和第三天线ANT3不共线设置。具体地，第三天线ANT3也可以支持多个频段的射频信号的接收和发射，且至少可以用于支持超宽带信号的接收和发射。第三天线ANT3可以使用任何合适类型的天线形成，例如，可以包括由以下天线结构形成的具有谐振元件的天线：阵列天线结构、环形天线结构、贴片天线结构、缝隙天线结构、螺旋形天线结构、带状天线、单极天线、偶极天线中的至少一种等。需要说明的是，在本实施例中，第一天线ANT1、第二天线ANT2和第三天线ANT3的类型可以相同也可以不相同，但是都可以支持超宽带信号的收发。

在本实施例中，所述开关电路230还与所述第三天线ANT3连接，所述反馈射频信号还包括第二反馈信号，所述第二反馈信号与所述第一反馈信号分时传输，第二反馈信号是指超宽带设备10在第二时刻接收到的反馈射频信号。所述开关电路230还用于选择同步导通所述第一天线ANT1与所述第一接收端口RX1_IN之间的第一接收通路，以及所述第三天线ANT3与所述第二接收端口RX2_IN之间的第三接收通路，所述第三接收通路用于与所述第一接收通路同步接收所述第二反馈信号。需要说明的是，本实施例不具体限定第一时刻和第二时刻的先后顺序，即，超宽带设备10可以先同步接收两路第一反馈信号，也可以先同步接收两路第二反馈信号。其中，所述超宽带芯片220还用于根据同步接收的两路所述第二反馈信号，获取所述目标设备20的第二到达角数据，并根据所述第一到达角数据和所述第二到达角数据获取三维到达角数据。

当超宽带设备10需要对目标设备20进行测距时，超宽带芯片220控制开关电路230实现上述接收通路的导通方式，以获取目标设备20的到达角(Angle of Arrival，AoA)。可以理解的是，基于同步接收的两路第二反馈信号获取第二到达角数据的原理与前述获取第一到达角数据的原理相似，此处不再赘述。进一步地，通过配置第一天线ANT1、第二天线ANT2和第三天线ANT3三者之间的相对位置关系，即可计算获得目标设备20的三维到达角数据。

具体地，图8为一实施例的第一天线ANT1、第二天线ANT2和第三天线ANT3的结构示意图，如图8所示，在其中一个实施例中，第一天线ANT1、第二天线ANT2位于第一直线上，第一天线ANT1和第三天线ANT3位于第二直线上，第一直线和第二直线垂直设置。可选地，第一天线ANT1与第二天线ANT2之间的第一距离d1和第一天线ANT1与第三天线ANT3之间的第二距离d2相等，从而改善天线安装时的难度和位置准确性，进而提高超宽带设备10的定位精度。需要说明的是，本实施例的“垂直”并不限于绝对的垂直，也包括实质垂直或者接近垂直，具体定义方式可以以本领域技术人员的理解为准。可以理解的是，在其他实施例中，第一直线和第二直线也可以具有其他角度关系，三个天线也可以具有其他距离关系，但只要将上述角度关系和距离关系存储在超宽带芯片220中，即可进行相应的测试和分析。

图9为一实施例的超宽带设备10的结构框图之六，参考图9，在本实施例中，所述开关电路230包括第一开关单元231和第二开关单元232。

所述第一开关单元231的两个第一端分别与所述发射端口TX_OUT、所述第一接收端口RX1_IN一一对应连接，所述第一开关单元231的第二端与所述第一天线ANT1连接。具体地，第一开关单元231包括第一射频端RF1、第二射频端RF2和公共端COMMON，第一开关单元231的第一射频端RF1与发射端口TX_OUT连接，第一开关单元231的第二射频端RF2与第一接收端口RX1_IN连接，第一开关单元231的公共端COMMON与第二开关单元232的公共端COMMON连接。

所述第二开关单元232的第一端与所述第二接收端口RX2_IN连接，所述第二开关单元232的两个第二端分别与所述第二天线ANT2、所述第三天线ANT3一一对应连接。具体地，第二开关单元232也可以包括第一射频端RF1、第二射频端RF2和公共端COMMON，第二开关单元232的第一射频端RF1与第二天线ANT2连接，第二开关单元232的第二射频端RF2与第三天线ANT3连接，第二开关单元232的公共端COMMON与第二接收端口RX2_IN连接。

其中，所述第一开关单元231和所述第二开关单元232用于同步进行切换，以选择同步导通第一反馈信号对应的两路的接收通路或第二反馈信号对应的两路接收通路。可以理解为第一开关单元231可以用于切换第一接收端口RX1_IN所在的第一接收通路和发射端口TX_OUT所在的发射通路，第二开关单元232可以用于切换第二天线ANT2和第三天线ANT3中的一个至第二接收端口RX2_IN。第一开关单元231和第二开关单元232可以均为SPDT开关，其中，SPDT开关的单端子可以作为各开关单元的公共端COMMON，SPDT开关的选择端可以作为各开关单元的射频端。

示例性地，以第一开关单元231为第一SPDT开关，第二开关单元232为第二SPDT开关为例来阐述使用独立的第一天线ANT1来完成测距的原理。基于第一天线ANT1的发射控制：第一发射端口TX_OUT→第一开关单元231的第一射频端→切换至第一开关单元231的单端子→第一天线ANT1。基于第一天线ANT1的接收控制：第一天线ANT1→切换至第一开关单元231的单端子→切换至第一开关单元231的第二射频端→第一接收端口RX1_IN。

当需要使用第一天线ANT1、第二天线ANT2和第三天线ANT3来共同完成测角时，采用如下方式来完成测角。基于第一天线ANT1的发射控制：第一发射端口TX_OUT→第一开关单元231的第一射频端→切换至第一开关单元231的单端子→第一天线ANT1。基于第一天线ANT1和第二天线ANT2的同步接收控制：第一天线ANT1→切换至第一开关单元231的单端子→切换至第一开关单元231的第二射频端→第一接收端口RX1_IN，第二天线ANT2→切换至第二开关单元232的第一射频端→切换至第二开关单元232的单端子→第二接收端口RX2_IN。基于第一天线ANT1和第三天线ANT3的同步接收控制：第一天线ANT1→切换至第一开关单元231的单端子→切换至第一开关单元231的第二射频端→第一接收端口RX1_IN，第三天线ANT3→切换至第二开关单元232的第二射频端→切换至第二开关单元232的单端子→第二接收端口RX2_IN。

基于上述开关切换方法，超宽带设备10可以准确获取目标设备20的距离信息和三维到达角数据，从而实现对目标设备20的定位功能。

图10为一实施例的超宽带测试设备10的结构框图之七，参考图10，在本实施例中，所述超宽带组件200还包括第一滤波单元240，第一滤波单元240分别与所述开关电路230、所述第一天线ANT1连接，用于对所述第一天线ANT1收发的射频信号进行滤波。其中，第一滤波单元240仅允许预设频段的信号通过，即仅允许超宽带信号通过，因此，可以通过第一滤波单元240滤除其他频段信号的谐波，以使滤波处理后的信号仅包括超宽带信号，从而改善超宽带芯片220接收到的射频信号的信噪比，以提高超宽带组件200的测距精度。其中，滤波器可以为带通滤波器、低通滤波器等。需要说明的是，在本实施例中，对第一滤波单元240中的滤波器的类型以及数量不做进一步的限定，可以根据需求选取合适数量的滤波器以及各滤波器的设置位置。

在其他实施例中，也可以在第一开关单元231的第一射频端与超宽带芯片220的发射端口TX_OUT之间设置一滤波单元，并在第一开关单元231的第二射频端与超宽带芯片220的第一接收端口RX1_IN之间设置另一滤波单元，从而实现共同实现上述第一滤波单元240的功能，但第一滤波单元240的设置方式明显可以减少一个滤波单元，从而提高设备的集成度，并同时降低超宽带设备10的制造成本。

进一步地，继续参考图10，所述超宽带组件200还包括第二滤波单元250，第二滤波单元250分别与所述开关电路230、所述超宽带芯片100的至少一个接收端口连接，具体在本实施例中，第二滤波单元250分别与所述开关电路230、所述第二接收端口RX2_IN连接，用于对所述第二天线ANT2或第三天线ANT3接收的反馈射频信号进行滤波，并将滤波后的射频信号传输至所述第二接收端口RX2_IN。与前述第一滤波单元240相似地，本实施例中第二滤波单元250的连接方式同样可以提高设备的集成度，并同时降低超宽带设备10的制造成本。但是，因为开关属于非线性器件，第二滤波单元250的连接方式在一定程度上存在蜂窝或Wifi的信号经过开关产生互调、谐波分量落入超宽带信号带内的风险，因此，本申请还提供了一些实施例以实现更好的射频性能。

在其中一个实施例中，所述第二开关单元232的二阶谐波功率小于60dBm，即第二开关单元232线性度2F0<-60dBm，进一步地，还可以3F0<-60dBm。通过选择恰当线性度特性的第二开关单元232，可以在不过度增加超宽带设备10器件成本的前提下，有效避免蜂窝或Wifi的信号经过开关产生互调、谐波分量落入超宽带信号带内的问题，从而改善超宽带测试的灵敏度。

图11为一实施例的超宽带设备10的结构框图之八，参考图11，在本实施例中，所述超宽带组件200还包括第三滤波单元260，所述第三滤波单元260分别与所述第一开关单元231的第二端、所述第一天线ANT1连接，或，分别与所述第二开关单元232的一第二端、所述第二天线ANT2连接，或，分别与所述第二开关单元232的另一第二端、所述第三天线ANT3连接，所述第三滤波单元260用于对接收的射频信号进行高通滤波。如图11所示，在一些实施例中，超宽带组件200还可以包括三个滤波单元，并分别一一对应设置在上述路径上，从而通过在天线和开关之间用分立元件搭建高通滤波器的形式解决前述问题。

在其中一个实施例中，所述天线组210中任一天线分别与LTE天线、NR天线、WIFI天线之间的隔离度大于15dB。示例性地，可以通过增加UWB天线和LTE(B1、B3、B7、B39、B41)天线、NR(N41、N77、N78)天线、WIFI天线之间的距离为一阈值以上，或者通过调整UWB天线的辐射方向增加天线隔离度。可以理解的是，前述通过分立的阻容感器件搭建高通滤波器的实施方式，集成的成本相对较高，即，本实施例提供了一种成本较低的解决方案。

图12为一实施例的超宽带设备10的结构框图之九，参考图12，在本实施例中，超宽带设备10还包括板对板连接器600，板对板连接器600包括可拆卸连接的第一连接座和第二连接座，所述第一连接座的多个第一引脚分别与所述开关电路230的连接，所述第二连接座的多个第二引脚分别与所述第一天线ANT1、所述第二天线ANT2和所述第三天线ANT3一一对应连接。在本实施例中，通过采用板对板座结合板对板软板的形式，可以节约很大的设备空间，并且在高频下(6G-8.5G)，板对板座结合板对板软板的射频性能更优。进一步地，还可以设置相应的板对板探测器(probe)进行射频测试，从而获取各个天线的插入损耗，各天线接收的超宽带信号的中心频率、带宽、带内波动、带外抑制等测试指标。

图13为一实施例的超宽带设备10的结构框图之十，参考图13，在本实施例中，所述开关电路230包括第三开关单元233，所述第三开关单元233的三个第一端分别与所述发射端口TX_OUT、所述第一接收端口RX1_IN、所述第二接收端口RX2_IN一一对应连接，所述第三开关单元233的三个第二端分别与所述第一天线ANT1、所述第二天线ANT2和所述第三天线ANT3一一对应连接。

其中，第三开关单元233包括第一射频端RF1、第二射频端RF2、第三射频端RF3、第四射频端RF4、第五射频端RF5和第六射频端RF6，其中，第一射频端RF1与第一天线ANT1连接，第二射频端RF2与第二天线ANT2连接，第三射频端RF3与第三天线ANT3连接，第四射频端RF4与发射端口TX_OUT连接，第五射频端RF5与第一接收端口RX1_IN连接，第六射频端RF6与第二接收端口RX2_IN连接。其中，第三开关单元233可以为3P3T开关。

进一步地，所述超宽带组件200还包括第一滤波单元240，第一滤波单元240分别与所述开关电路230、所述第一天线ANT1连接，用于对所述第一天线ANT1收发的射频信号进行滤波。所述超宽带组件200还包括第二滤波单元250，第二滤波单元250分别与所述开关电路230、所述超宽带芯片100的至少一个接收端口连接，具体在本实施例中，第二滤波单元250分别与所述开关电路230、所述第一接收端口RX1_IN、第二接收端口RX2_IN连接，第二滤波单元250包括两个滤波器，一个滤波器分别与第五射频端RF5和第一接收端口RX1_IN连接，另一个滤波器分别与第六射频端RF6和第二接收端口RX2_IN连接。

再进一步地，本实施例的天线组210中任一天线分别与LTE天线、NR天线、WIFI天线之间的隔离度大于15dB。而且，也可以在天线组与第三开关单元233之间的射频通路上设置如图11所示的高通滤波器，以改善超宽带测试的灵敏度。

示例性地，以第三开关单元233为3P3T开关为例来阐述测距原理。基于第一天线ANT1的发射控制：第一发射端口TX_OUT→3P3T开关的第四射频端RF4→切换至第一射频端RF1→第一天线ANT1。其中，3P3T开关的第六射频端RF6切换至第三射频端RF3、3P3T开关的第五射频端RF5切换至第二射频端RF2。基于第二天线ANT2的接收控制：第二天线ANT2→3P3T开关的第二射频端RF2→切换至第五射频端RF5→第一接收端口RX1_IN。采用上述实施方式，在发射超宽带射频信号和接收反馈射频信号时开关不需要切换，因此对开关的要求较低，但可以理解的是，由于收发采用不同的天线，因此需要分别对两个天线的通路做传导校准，以分别确定各个通路上的延时。

当需要使用第一天线ANT1、第二天线ANT2和第三天线ANT3来共同完成测角时，采用如下方式来完成测角。基于第一天线ANT1的发射控制：第一发射端口TX_OUT→3P3T开关的第四射频端RF4→切换至第一射频端RF1→第一天线ANT1。基于第一天线ANT1和第二天线ANT2的同步接收控制：第一天线ANT1→切换至3P3T开关的第一射频端RF1→切换至3P3T开关的第五射频端RF5→第一接收端口RX1_IN，第二天线ANT2→切换至3P3T开关的第二射频端RF2→3P3T开关的第六射频端RF6→第二接收端口RX2_IN。基于第一天线ANT1和第三天线ANT3的同步接收控制：第一天线ANT1→切换至3P3T开关的第一射频端RF1→切换至3P3T开关的第五射频端RF5→第一接收端口RX1_IN，第三天线ANT3→切换至3P3T开关的第三射频端RF3→3P3T开关的第六射频端RF6→第二接收端口RX2_IN。

图14为一实施例的超宽带测试系统的结构框图，参考图14，本申请还提供了一种超宽带测试系统，包括目标设备20和如上述的超宽带设备10，目标设备20用于接收超宽带射频信号，并响应于所述超宽带射频信号输出反馈射频信号；超宽带设备10与所述目标设备20进行超宽带通信连接，以获取所述目标设备20的距离信息。图14实施例的测试系统包括图12实施例所示的超宽带设备10，可以理解是，也可以采用其他实施例所示的超宽带设备10。在本实施例中，通过采用时钟芯片100提供的系统时钟信号作为超宽带芯片220的本振信号，可以减少超宽度测试设备中的晶振数量，从而提供一种更加轻量级、小体积、低成本的超宽带测试系统。

图15为一实施例的超宽带测试方法的流程图，本实施例的超宽带测试方法应用于超宽带设备10，参考图15，所述超宽带测试方法包括步骤1502至步骤1506。

步骤1502，生成系统时钟信号；

步骤1504，根据所述系统时钟信号生成并发射超宽带射频信号；

步骤1506，接收目标设备20响应于所述超宽带射频信号输出的反馈射频信号，并根据所述超宽带射频信号和反馈射频信号获取所述目标设备20的距离信息。

可以理解的是，本实施例各步骤的实施方式可以参考前述超宽带测试方法的实施方式，此处不再赘述，通过时钟芯片100提供超宽带组件200的本振信号，可以无需设置额外的晶振以支持超宽带射频信号的射频功能，从而可以有效减少超宽带设备10中所需的晶振数量，进而提供一种测试成本更低的超宽带测试方法。

在其中一个实施例中，所述生成系统时钟信号前，还包括：超宽带组件200发送时钟请求信号。所述生成系统时钟信号包括：时钟芯片100响应于所述时钟请求信号输出所述系统时钟信号。在本实施例中，当超宽带组件200需要执行测距或测角前，发送时钟请求信号，以从时钟芯片100获取系统时钟信号，基于上述方法，时钟芯片100无需持续发送系统时钟信号至超宽带组件200，从而可以有效降低发送信号的功耗，延长超宽带设备10的待机时长。进一步地，时钟芯片100还可以响应于时钟请求信号对系统时钟信号的时刻和频率进行校准，从而确保发送的系统时钟信号的准确性，进行提升测试的准确性。

应理解的是，虽然图15的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图15中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请实施例的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请实施例构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请实施例的保护范围。因此，本申请实施例专利的保护范围应以所附权利要求为准。