無線設(shè)備的整體測試

介紹

像便攜式電話這樣的無線射頻局域網(wǎng)設(shè)備作為消費(fèi)電子的產(chǎn)品正在變得越來越流行。盡管手機(jī)的復(fù)雜性和發(fā)展趨勢因?yàn)槭謾C(jī)制造規(guī)模的不斷擴(kuò)大而被忽視，但是消費(fèi)者對于可靠性的期望卻越來越高。

為了滿足用戶需求，制造商們增加了對產(chǎn)品使用壽命和耐久性的測試，并由此來發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的缺陷和制造過程中的問題。能夠證明產(chǎn)品在所有運(yùn)行環(huán)境下都具有高水平的可靠性或者是始終如一的性能是公司之間同類產(chǎn)品區(qū)分越來越重要的參考標(biāo)準(zhǔn)。更加穩(wěn)固的性能能夠允許在制造測試方法上的改變，從而可以降低成本，并且在可靠性上的改進(jìn)可以減少昂貴的保修索賠處理費(fèi)用，而且可以改善公司的品牌形象。

為了實(shí)現(xiàn)信息收集的目的，現(xiàn)在很多制造商夠承諾了嚴(yán)格的整體測試制度，這種測試制度是指將設(shè)備放置在一個測試用的固定物上，從而在制造過程中監(jiān)控設(shè)備的適應(yīng)環(huán)境性能或者是變化。甚至可以對設(shè)備進(jìn)行毀壞性的測試，并由此找到第一個不合格的機(jī)械裝置。當(dāng)找到了第一個不合格的機(jī)械裝置進(jìn)行改進(jìn)，然后制造商們再開始尋找下一個不合格的機(jī)械裝置，穩(wěn)步的改進(jìn)產(chǎn)品的不合格率，在這些經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出下一代產(chǎn)品。

一個可以低成本高效益的進(jìn)行整體測試方法是，采用一個安裝開關(guān)系統(tǒng)的PXI機(jī)箱，這些開關(guān)系統(tǒng)可以對那些專用的通用測試儀器進(jìn)行連續(xù)測試。這篇文章將會描述如何對手機(jī)進(jìn)行整體測試，同樣可以使用相同的方法對其他許多類型的無線設(shè)備進(jìn)行整體測試。

整體測試的目的

整體測試的首要目的就是，收集大量該設(shè)備在長時間內(nèi)不同環(huán)境下的性能數(shù)據(jù)。接受測試的產(chǎn)品隨機(jī)的從生產(chǎn)線上拿下來進(jìn)行測試，并且在測試開始時，該產(chǎn)品的所有的零件都是假定工作在說明書的工作范圍內(nèi)。

測試系統(tǒng)需要將重點(diǎn)放在對性能的變化的觀測上，而不是放在性能的絕對值上面。因此測試的結(jié)果就會集中在模擬參數(shù)的分析上，而不是功能參數(shù)，這是因?yàn)槟M參數(shù)會表現(xiàn)出性能上的變化，而功能參數(shù)只能不是起作用就是一點(diǎn)作用不起，而很少會出現(xiàn)一半起作用一半不起作用的情況。

對于手機(jī)來說，主要的模擬參數(shù)就是和射頻接口相關(guān)的參數(shù)，如傳輸功率，調(diào)制的準(zhǔn)確性，接收器的靈敏度，而不是數(shù)據(jù)通信端口或人機(jī)接口。為了進(jìn)行射頻接口測試，通常采用的是移動無線測試裝置(MRTS)。有一些產(chǎn)品的制造商（如Agilent, Anritsu, Rohde& Schwarz, Aerofl ex, Willtek），典型的MRTS應(yīng)用是無足輕重的對等原則的整體測試。在R&D中的測試裝置的選擇以及需要測試的便攜式的空中接口的選擇都會對MRTS的選擇產(chǎn)生很強(qiáng)烈的影響。

由于進(jìn)行測試的目的是為了監(jiān)控性能的改變而不是絕對值，因此測試系統(tǒng)的可重復(fù)性設(shè)計是必要的。性能相同的設(shè)備的測試結(jié)果應(yīng)當(dāng)是相同的，不論它們在系統(tǒng)的中的位于什么位置。

手機(jī)的測試接入點(diǎn)

整體測試系統(tǒng)圖解

手機(jī)會固定在老化試驗(yàn)箱的整體測試固定板上。36部手機(jī)都會通過電纜和測試板上接口進(jìn)行連接，進(jìn)行電源，射頻和通信的連接。

在老化試驗(yàn)箱外，36根電纜在一個接口上分成三組基本功能，通信，電源以及射頻。

PXI機(jī)箱包含了在測試裝置和待測手機(jī)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的模塊。系統(tǒng)控制器在MXI-3接口通過運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)的控制。

手機(jī)通信直接通過控制器上的RS-232或USB實(shí)現(xiàn)。

通過遙測提供的電源是用來對選中的手機(jī)進(jìn)行供電的。供電設(shè)備是一種典型的基于GPIB控制的通用測試儀器。

MRTS的射頻輸入/輸出接口同選定的手機(jī)進(jìn)行連接。MRTS能夠在GPIB控制下工作。

系統(tǒng)的操作原理很簡單?？刂破鬟x擇一部手機(jī)進(jìn)行測試，通過基于PXI上的MXI-3接口的開關(guān)系統(tǒng)將通信端口，電源及MRTS同手機(jī)進(jìn)行連接。通信端口將手機(jī)置于測試模式，并且開始進(jìn)行一系列測試進(jìn)程，射頻結(jié)果可以通過MRTS進(jìn)行收集。這些結(jié)果會存放在一個數(shù)據(jù)庫中，以便在測試過程中或完成測試后對結(jié)果進(jìn)行分析。

整體測試固定板

整體系統(tǒng)需要一個固定板，這個固定板用來放置一定數(shù)量的手機(jī)樣品。手機(jī)數(shù)量越大則測試結(jié)果的有效性越強(qiáng)，但是測試系統(tǒng)也會變得更加復(fù)雜。如果測試系統(tǒng)過大的話，想要從系統(tǒng)中獲得較好的結(jié)果就越困難。

Pickering Interfaces公司的經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)系統(tǒng)包含了30個左右的設(shè)備時，在系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜程度上都是比較好管理的，并且能夠提供足夠的樣品來進(jìn)行有用數(shù)據(jù)的收集。

Pickering Interfaces公司設(shè)計的進(jìn)行整體測試應(yīng)用的PXI產(chǎn)品將設(shè)備配置定在了36，這36部手機(jī)都會正常的安裝在一個單獨(dú)的老化試驗(yàn)箱里，而不需要將這些設(shè)備拆散。

這些固定板需要將手機(jī)定位，并且提供同射頻接口，數(shù)據(jù)通信端口和電池進(jìn)行連接的接入點(diǎn)。在大多數(shù)情況下，電池需要單獨(dú)進(jìn)行測試，這是為了避免由于電池影響出現(xiàn)的結(jié)果，因此，手機(jī)在固定式不需要電池，而是采用外部電源對其進(jìn)行供電。

射頻接口既可以通過一個天線耦合器，也可以通過軸向同手機(jī)進(jìn)行連接。

測試固定板將全部的手機(jī)接口同測試系統(tǒng)進(jìn)行連接，它的設(shè)計針對的是特定的手機(jī)（或制造商）。

I/O接口

I/O接口可以以兩種方式存在，一種是電纜的形式，另一種是基于PCB的接口卡的形式。無論采用何種方式，都要保證每個連接都是可以斷開的，這樣就可以允許電纜接入老化試驗(yàn)箱，并能夠容易的進(jìn)行差錯。

通信開關(guān)

大多數(shù)設(shè)備的控制不是通過RS-232就是通過USB接口來實(shí)現(xiàn)的，而這兩者都在手機(jī)的數(shù)據(jù)通信鏈接器上的。Pickering Interfaces公司的40-735數(shù)據(jù)通信模塊就是專門為了實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的端口能夠和36個輸出中的任何一個進(jìn)行轉(zhuǎn)換而開發(fā)設(shè)計的，并且同時能夠保持重要傳輸線路的USB1.1接口的特性。同樣的模塊還可以設(shè)置為兩個18路德通信多路復(fù)用器。

功率開關(guān)

電源和手機(jī)之間的距離一般為幾米，因此就會很難將手機(jī)中的電池的性能很好地發(fā)揮。采用配有遙感接口的快速反應(yīng)電源就可以解決這個問題，該遙感即可調(diào)節(jié)的是手機(jī)上的電壓，而不是電源的輸出端的電壓。需要四根線路來實(shí)現(xiàn)這個功能，兩條電源連接線，兩條傳感連接線。這些連接線需要能夠相互轉(zhuǎn)換，這樣就可以將它們同選定的手機(jī)進(jìn)行連接。這些多路復(fù)用器中的兩個可以用來轉(zhuǎn)換36個手機(jī)中的信號。在電源的兩端進(jìn)行電源切換，這樣就可以保證電纜的故障不會造成地面電流流向測試系統(tǒng)。

射頻開關(guān)

射頻開關(guān)要求將36個射頻連接減少為一個連接。Pickering Interfaces公司的40-789微波BRIC模塊就是一個10槽的PXI模塊，這個模塊針對這個問題提供一套完整的解決方案。模塊進(jìn)行了精心的設(shè)計，從而保證通過模塊的每一條通路中的插入損耗盡量相似，這樣就可以更簡單的得到有用的數(shù)據(jù)。由于模塊采用微波（20GHz）對插入損耗進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且多路復(fù)用器的VSWR（峰值與谷值的比率）也很低，因此能夠保證手機(jī)射頻連接器上的阻抗對系統(tǒng)性能的影響小于其他方面的影響。

加倍測試速度或雙標(biāo)準(zhǔn)測試

通過一次測試對36個手機(jī)進(jìn)行測試是一個很長的測試過程，因此就會需要加快測試過程的速度?，F(xiàn)代化的手機(jī)同樣需要不止一種模式的測試（如GSM和WBCDMA），并且對于適用于一種測試模式的測試設(shè)備不一定能夠很好的適用于改變了的模式。而需要相似整體測試系統(tǒng)的無線局域網(wǎng)能夠滿足上面提到的要求。

前面提到的PXI模塊就是基于這種想法來設(shè)計的。

所有的模塊都可以配置成18路的設(shè)備。40-735模塊可以配置成兩個18路的多路復(fù)用器，從而兩個手機(jī)可以由分離的串行接口同時進(jìn)行控制。40-568電源和傳感模塊多路復(fù)用器可以配置為一個18路的設(shè)備，進(jìn)行電源和傳感線路的轉(zhuǎn)換，兩個這樣的模塊就可以排列成兩個18路的，或是一個單獨(dú)的36路多路復(fù)用器。

40-789射頻開關(guān)模塊可以配置成兩個18路的多路復(fù)用器（兩個獨(dú)立的輸出）或一個單獨(dú)的36路多路復(fù)用器。

總結(jié)

Pickering Interfaces公司的開關(guān)的新型模塊對于無線設(shè)備進(jìn)行的整體測試是很理想的。這三種模塊支持18路或36路設(shè)備的測試，其中包括數(shù)據(jù)采集或使用壽命測試。每種模塊都是經(jīng)過精心設(shè)計來保證能夠理想的應(yīng)用在這種類型的應(yīng)用中。這些模塊使基于PXI的測試方法應(yīng)用在了多種不同的無線設(shè)備的整體測試中。