PXI模塊在調(diào)試和測(cè)試移動(dòng)電話特性中的應(yīng)用

引言
測(cè)試是成本中應(yīng)避免的支出。移動(dòng)電話的生產(chǎn)測(cè)試成本可能會(huì)占項(xiàng)目總成本較大的一部分。在移動(dòng)電話測(cè)試中，決定其參數(shù)和功能測(cè)試的程度是相當(dāng)復(fù)雜的，必須對(duì)生產(chǎn)線變化以及在測(cè)試過程和設(shè)計(jì)成熟時(shí)加以評(píng)估。以調(diào)試為目的進(jìn)行的測(cè)試與其它測(cè)試略有差別，調(diào)試在生產(chǎn)過程中是重要的增值步驟，而不單只是驗(yàn)證過程。調(diào)試的需求直接與器件的設(shè)計(jì)相關(guān)，在此階段采用PXI模塊儀器有助于改進(jìn)生產(chǎn)率和降低對(duì)功能測(cè)試的要求。

生產(chǎn)測(cè)試過程　
印刷電路板（PCB）生產(chǎn)和手機(jī)生產(chǎn)是兩個(gè)分開的制程。測(cè)試過程是從PCB生產(chǎn)線已裝滿元件的PCB被送到裝配線時(shí)開始。在裝配線上移動(dòng)電話實(shí)現(xiàn)五項(xiàng)運(yùn)作：固件安裝、調(diào)試、RF特性測(cè)試、裝配和功能測(cè)試。固件安裝可能很費(fèi)時(shí)間，特別是程序容量增加時(shí)。然而，該過程可達(dá)到兩個(gè)目的，成功下載終端固體時(shí)也就驗(yàn)證了數(shù)字電路和數(shù)據(jù)I/O接口的許多功能。

圖1　裝配線的五項(xiàng)運(yùn)作
安裝固件后，終端進(jìn)行調(diào)試和特征化。雖然這些過程是相互獨(dú)立的，但它們常常在一個(gè)公用的測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行。隨著移動(dòng)電話變?yōu)槎嗄：投囝l，這一階段會(huì)變得更加復(fù)雜。這是測(cè)試系統(tǒng)再設(shè)計(jì)的首要候選方案。主要要求是為各種接收和發(fā)射子系統(tǒng)提供調(diào)諧的調(diào)節(jié)，用于補(bǔ)償所支持的每個(gè)頻段內(nèi)對(duì)電平線性度和頻率響應(yīng)的影響。在某種情況下，手機(jī)有兩個(gè)獨(dú)立的可能都要調(diào)諧的收發(fā)器。為了方便調(diào)諧，安裝的固件將支持測(cè)試方式所作的操作，使終端能夠直接接受控制而不必通過空中接口信令來進(jìn)行。
所需測(cè)量次數(shù)會(huì)有很大變動(dòng)。典型的移動(dòng)手機(jī)發(fā)射機(jī)在每個(gè)功率電平下要分別調(diào)諧，并且測(cè)試要在每個(gè)頻段的不同頻率下重復(fù)。每次調(diào)諧還可能再重復(fù)一次。首先找出錯(cuò)誤，然后驗(yàn)證所用的修正是否有效。對(duì)于TDMA系統(tǒng)，調(diào)試可能在發(fā)射機(jī)突發(fā)方式下進(jìn)行。測(cè)試工具需要非?？焖俚墓β?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/測(cè)量">測(cè)量，而且在寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)具有良好精度和適用于突發(fā)波形。
最常用的工具是功率計(jì)，但通常工程師們也會(huì)使用頻譜分析儀或無線測(cè)試儀測(cè)量功率。功率計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是絕對(duì)電平的精度良好。當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)本身經(jīng)常作例行校準(zhǔn)時(shí)，這一優(yōu)點(diǎn)就不突出了。功率計(jì)的不足是只能作為一種測(cè)量。需要增加儀器時(shí)，測(cè)試臺(tái)的復(fù)雜程度亦隨著增加。另外，當(dāng)測(cè)量功率時(shí)，其它調(diào)試，如IQ調(diào)制器的調(diào)整必須串行進(jìn)行，而頻譜分析儀或無線測(cè)試儀可用同樣的取樣數(shù)據(jù)作并行測(cè)試。
頻譜分析儀是一種掃頻調(diào)諧設(shè)備，用作快速功率測(cè)量并不合適。為了快速測(cè)量功率，頻譜分析儀通常工作在零掃頻方式，此時(shí)相當(dāng)于一臺(tái)調(diào)諧接收機(jī)。功率測(cè)量通過濾波器來進(jìn)行，該濾波器帶寬由系統(tǒng)要求而定。頻譜分析儀帶有模擬濾波器，引入大的帶寬切換誤差。只要知道所用濾波器，這種誤差是能夠修正的。頻譜分析儀比功率計(jì)具有較寬的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍，但是通常只有在基準(zhǔn)電平下才具有良好的電平精度。這表明只要分析儀每次的功率電平設(shè)置有變化，就會(huì)在測(cè)量中增加很大的延時(shí)，或者測(cè)量值帶有較大的不確定性。盡管分析儀的電平線性度可特征化，但這樣會(huì)導(dǎo)致測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜化。
無線測(cè)試儀與零掃頻的頻譜分析儀相似，同樣擁有類似的限制。無線測(cè)試儀的優(yōu)點(diǎn)是在生產(chǎn)過程的后階段能夠用作功能測(cè)試，極少出現(xiàn)裝配好的產(chǎn)品要重新回到測(cè)試臺(tái)的情況。接收機(jī)調(diào)試是使用一個(gè)精確穩(wěn)幅的RF信號(hào)作為激勵(lì)源。信號(hào)可以是連續(xù)波或調(diào)制波，可以是調(diào)諧頻率或略有失調(diào)。接收機(jī)在高達(dá)30多個(gè)不同RF輸入電平下，實(shí)施接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）的內(nèi)部測(cè)量。在每次輸入電平下，從終端讀出RSSI的讀數(shù)，同時(shí)計(jì)算出增益調(diào)節(jié)值。噪聲測(cè)量也可在任何RF輸入為零時(shí)進(jìn)行。測(cè)試信號(hào)所需的電平范圍可超過100dB和最大值約為0dBm，以便克服被測(cè)器件前端的測(cè)試系統(tǒng)的損耗。
接收機(jī)調(diào)試所用工具通常是信號(hào)發(fā)生器或無線測(cè)試儀。電平精度、重復(fù)性、穩(wěn)定性和設(shè)定時(shí)間是同樣重要。另外，確定電平切換所需的工作次數(shù)后，切換可靠性是一項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。
完成收發(fā)器的調(diào)試后，通常還有收發(fā)器特性化的測(cè)試，采用測(cè)量參數(shù)來表征無線系統(tǒng)的特性。發(fā)射機(jī)特征化包括在有限點(diǎn)數(shù)下進(jìn)行功率的再驗(yàn)證，以及測(cè)量以相位誤差或以EVM表示的調(diào)制質(zhì)量。測(cè)量有調(diào)制的發(fā)射頻率比較復(fù)雜，首先需要信號(hào)解調(diào)，在這種情況下能夠計(jì)算出任何基本頻率的錯(cuò)誤。一般還要測(cè)量頻帶內(nèi)干擾（即相鄰信道功率）或者輸出無線頻譜。
接收機(jī)的特性化通常只限于靈敏度。模擬系統(tǒng)測(cè)量SINAD（信號(hào)噪聲失真比），數(shù)字系統(tǒng)測(cè)量BER（碼錯(cuò)誤率）或類似量。BER是較復(fù)雜的測(cè)試，可用多種方法實(shí)現(xiàn)。對(duì)于GSM制式，可用多種方法實(shí)現(xiàn)，可命令接收機(jī)重新發(fā)射接收到的數(shù)據(jù)，稱為回送測(cè)試，回送可在接收鏈路的不同點(diǎn)上進(jìn)行。如果原始數(shù)據(jù)被回送，則只能測(cè)量BER，但有助于速度測(cè)試。如果符號(hào)碼在回放前被解碼，這樣，除了BER以外還可測(cè)量接收機(jī)修正錯(cuò)誤代碼的能力。

基于PXI的RF測(cè)量系統(tǒng)
移動(dòng)電話的調(diào)試和特征化是基于PXI的RF儀器的理想候選應(yīng)用。通常采用GPIB控制的儀器能夠完成這種測(cè)試任務(wù)，它們主要設(shè)計(jì)成手動(dòng)前面板操作，可提供許多功能用于研發(fā)測(cè)試。現(xiàn)在，PXI模塊的低成本測(cè)試系統(tǒng)是另一種可行的選擇，系統(tǒng)只需購(gòu)買有用的功能和特性就可以了。基于PXI的產(chǎn)生精確調(diào)制和非調(diào)制載頻的RF激勵(lì)源，可用來代替較大型和成本較高的通用信號(hào)發(fā)生器。市售的PXI模塊儀器具有良好的RF特性、電平精度和重復(fù)性。
采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器使PXI模塊容易與測(cè)試系統(tǒng)軟件集成在一起。測(cè)量RF功率和發(fā)射機(jī)特性的PXI信號(hào)分析儀可用非頻譜分析儀、功率計(jì)和無線測(cè)試儀?；赑XI的RF數(shù)字化儀可將RF信號(hào)變換成數(shù)字IF數(shù)據(jù)，與軟件庫(kù)一起使用。
圖2　基于PXI的RF測(cè)試系統(tǒng)

最終測(cè)試
在移動(dòng)電話裝配完成后，進(jìn)行最終測(cè)試。最終測(cè)試是驗(yàn)證鍵盤狀態(tài)、顯示、語(yǔ)音傳感器和天線的性能是否正常。最終測(cè)試經(jīng)常使用基站仿真器，它是帶有系統(tǒng)協(xié)議軟件的無線測(cè)試儀，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電話發(fā)起呼叫或結(jié)束呼叫的過程。該設(shè)備亦也可用于RF測(cè)量，這就是為什么特性化過程有時(shí)推遲到終測(cè)的原因。
鍵盤和顯示不使用無線測(cè)試儀直接測(cè)試，因此，測(cè)試系統(tǒng)裝有氣動(dòng)手指和攝像機(jī)。某些電話鍵可用雙音多頻（DTMF）命令來測(cè)試，表示基站仿真器接收到這些命令。更多現(xiàn)代的移動(dòng)手機(jī)裝有與空中接口發(fā)射無關(guān)的附加鍵，故鍵盤測(cè)試往往采用串行接口連接。語(yǔ)音傳感器由測(cè)試座上的音頻耦合器來測(cè)試。測(cè)試臺(tái)也可安裝天線耦合器件代替直接RF連接。在這種情況下可測(cè)試無線天線。但為了降低與相鄰的測(cè)試單元的串?dāng)_問題，則必須有良好的RF屏蔽。

結(jié)語(yǔ)
在測(cè)試階段，有大量?jī)x器類型可供選擇，決定因素主要是速度、精度、可靠性、靈活性和價(jià)格。臺(tái)式GPIB控制儀器在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都是首選設(shè)備，但是更新的總線技術(shù)擁有更快的速度和吞吐量。例如以太網(wǎng)和USB的速度則比GPIB，甚至HS488（高速GPIB）的速度更快。
模塊儀器，如VXI和PXI，可以提供高度用戶化和可重配置的測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)，并且可與任何系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，例如GPIB、VME等構(gòu)建接口。在兩種模塊結(jié)構(gòu)中，PXI由于擁有卓越的總線速度、較低價(jià)位和大量可選用的模塊，因而迅速處于領(lǐng)先地位。RF的PXI測(cè)試儀器現(xiàn)在可提供與臺(tái)式GPIB具有同樣水平的功能和性能的模塊，并且擁有PXI的尺寸、成本、靈活性和速度等的優(yōu)點(diǎn)。一臺(tái)8插槽的PXI機(jī)箱內(nèi)裝有一個(gè)嵌入式系統(tǒng)控制器、一個(gè)雙通道任意波形發(fā)生器的RF信號(hào)發(fā)生器、一個(gè)RF數(shù)字化器和DUT接口，能夠完全滿足傳統(tǒng)上由堆疊式儀器完成的調(diào)試和特征化功能，但成本只要幾分之一。RF數(shù)字化儀器將RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成相位和幅值相關(guān)的數(shù)字IQ數(shù)據(jù)，傳輸?shù)杰浖?kù)的系統(tǒng)控制器內(nèi)。這些測(cè)量功能能夠在多種開發(fā)環(huán)境內(nèi)提供硬件控制和輸出測(cè)量結(jié)果。