有關(guān)ATE促進(jìn)WiMAX射頻測試與特征描述
ATE促進(jìn)WiMAX射頻測試與特征描述事實證明,WiMAX收發(fā)器件有益于消費電子市場的發(fā)展,它們在此找到了多種用途,其中包括把WiFi熱點連接到互聯(lián)網(wǎng)。為確保器件按預(yù)想的那樣工作,并且使它們迅速上市,器件制造商們需要先進(jìn)的多功能測試設(shè)備和同樣先進(jìn)的測試軟件。這是必不可少的步驟。因為一個不完善甚至有很大缺陷的軟件會給廠商的信譽帶來嚴(yán)重的影響。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/333620.htmWiMAX的能力
WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互聯(lián)接入。WiMAX也叫802·16無線城域網(wǎng)或802.16。WiMAX是一項新興的寬帶無線接入技術(shù),能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接,數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點。WiMAX的技術(shù)起點較高,采用了代表未來通信技術(shù)發(fā)展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先進(jìn)技術(shù),隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,WiMAX逐步實現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動化,而3G則實現(xiàn)移動業(yè)務(wù)的寬帶化,兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會越來越高。
WiMAX的設(shè)計可以在需要執(zhí)照的無線頻段,或是公用的無線頻段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運作。只要系統(tǒng)企業(yè)擁有該無線頻段的執(zhí)照,而讓W(xué)iMAX在授權(quán)頻段運作時,WiMAX便可以用更多頻寬、更多時段與更強的功率進(jìn)行發(fā)送。一般來說,只有無線IS/7.企業(yè)才會使用授權(quán)頻寬的WiMAX技術(shù)。至于Wi—Fi的設(shè)計則只在公用頻段中的2.4 GHz到5 GHZ之間工作。美國的聯(lián)邦通訊委員會(FCC)規(guī)定Wi—Fi一般的傳輸功率要在1毫瓦到100毫瓦之間。一般的WiMAX的傳輸功率大約100千瓦,所以WiFi的功率大約是WiMAX的一百萬分之一。使用WiFi基地臺一百萬倍傳輸功率的WiMAX基地臺,會有比WiFi終端更大的傳輸距離,這也是顯而易見的了。
WiMAX使用OFDM,這種復(fù)用方法把帶寬分成多個頻率子載波。在OFDM系統(tǒng)中,輸入數(shù)據(jù)流被分成了幾個數(shù)據(jù)速率更低的并行子流,每個子流均得到調(diào)制,并在單獨的正交子載波上傳輸。在10MHz信道帶寬中,基站和移動裝置之間的下行鏈路的數(shù)據(jù)速率有可能達(dá)到63 Mbps,并且上行鏈路上有可能達(dá)到28Mbps(圖1)。
圖1,WiMAX調(diào)制方案包括正交相移鍵控和16點正交相移調(diào)幅。
在早期,移動設(shè)備中的相內(nèi)(I)和正交(Q)信息以模擬格式從基帶處理器傳輸?shù)皆O(shè)備的射頻部分。在目前高度集成的設(shè)備中,ADC、DAC與射頻電路駐留在相同封裝中,構(gòu)成了射頻器件與數(shù)字基帶處理器或數(shù)字總線之間的鏈路。把ADC和DAC從基帶處理器中移出來,放到射頻器件中,就有可能用最小的光刻尺寸來制造處理器,這可降低材料成本。圖2描繪了典型射頻MIMO收發(fā)器的布局,帶有數(shù)字接口和多個射頻端口。
圖2,WiMAX 2x2 MIMO收發(fā)器框圖。
WiMAX測試系統(tǒng)要求
為了在高吞吐率的制造流水線上測試WiMAX收發(fā)器,自動化測試設(shè)備(ATE)系統(tǒng)需要以下關(guān)鍵能力:
1 數(shù)字供應(yīng)和記錄速度與被測器件(DUT)相同;
2 用相位噪聲較低的時鐘來為合成器提供基準(zhǔn);
3 潔凈電源與中繼控制用輔助控制電路;
4 射頻供應(yīng)與記錄;
5 多個射頻端口,可被輕松校準(zhǔn)來獲得準(zhǔn)確的信號電平;
6 供應(yīng)和記錄WiMAX調(diào)制信號的方法。
ATE系統(tǒng)還需具有足夠的硬件和軟件資源,以便用很高的并行程度來執(zhí)行多站點測試。利用并行測試,系統(tǒng)測試數(shù)個器件所需的總測試時間應(yīng)能接近單站點系統(tǒng)測試一個器件所需的時間。
測試開發(fā)期間,測試者應(yīng)恰當(dāng)安排測試儀資源,使負(fù)載板的復(fù)雜度最低。從測試工程師的角度看,這使得依照測試儀交付平面來校準(zhǔn)射頻信號電平的工作能夠自動完成。器件設(shè)計應(yīng)使最終組裝產(chǎn)品的PCB上的元件數(shù)量最少,并因此降低材料成本。同理,ATE負(fù)載板的元件也應(yīng)盡可能少。元件數(shù)量最少的“潔凈”負(fù)載板需要的設(shè)計、布局、構(gòu)建、調(diào)試時間較短,并且事實證明,它們在批量生產(chǎn)時也更可靠。
為了測試MIMO器件,測試儀需要提供多個接收器來并行記錄器件的發(fā)射信號。它把記錄的波形傳輸給調(diào)制分析包,后者能與多個輸入流連接,并分析綜合信息。同樣的流程適用于接收路徑,此處的多個數(shù)字記錄引擎需要同時記錄來自各器件接收器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
一個2×2 MIMO器件有2個輸入接收端口和2個輸出發(fā)射端口。若要在4站點環(huán)境中測試此類器件,則測試儀必須提供8條射頻供應(yīng)信道和8條射頻記錄信道。為避免在器件接口板(DIB)上使用分配器或射頻開關(guān),ATE需要提供16個射頻端口。
四站點應(yīng)用需要4路高純度基準(zhǔn)時鐘輸入,每路用于每個DUT的合成器。時鐘輸入的相位噪聲必須很低,這至關(guān)重要,這是由于時鐘相位噪聲會影響器件的性能。配備良好時鐘源的測試儀在DIB上無需分配器或晶體。晶體具有良好的相位噪聲,但它們的頻率并未鎖定到ATE,因此它們可能會導(dǎo)致數(shù)字同步問題。因此,如果測試儀不需要晶體,測試者就將獲得更好的測試結(jié)果。
WiMAX器件面臨的測試難題
WiMAX器件必須經(jīng)歷一系列測試,來確保它們用在無線電設(shè)備中時將會恰當(dāng)工作。這系列測試一般包括:
1 連續(xù)性與泄漏測試,以便確保封裝和靜電放電保護(hù)正確;
2 數(shù)字類型測試(包括掃描格式的一些測試);
3 對轉(zhuǎn)換器的傳統(tǒng) INL、DNL、THD性能測量;
4 對DUT各種工作模式的電源功耗測量;
5 射頻收發(fā)操作,以便測試正弦波信號和調(diào)制信號的規(guī)格。
首先可以測試來確定器件是否在工作,是否需要進(jìn)一步測試。但是這一步的時間效率也許不高,這取決于成品率和測試方法。
隨著器件變得更加復(fù)雜,對于設(shè)計者而言,在其中包含“面向測試的設(shè)計”特性就變得至關(guān)重要起來。例如,一條測試總線的若干測試模式被設(shè)計到了DUT中,它幫助把信號輸送到正常工作時不使用的觀察點。這種可見性幫助測試工程師準(zhǔn)確測試DUT的某個塊或部分。
對WiMAX收發(fā)器的射頻發(fā)射部分所做的經(jīng)典連續(xù)波(CW)測試包括輸出功率、載波和邊帶抑制測量。測試者還可執(zhí)行發(fā)射測試來測量本地振蕩器(LO)抑制。這并非常規(guī)發(fā)射測試,但他們應(yīng)該知道發(fā)射引腳位置有多少LO泄漏,并且因此被天線輻射了多少。這個電平很低,并且無法用經(jīng)典的CW方法來測試LO的相位噪聲。
在接收端,增益、增益線性、圖像抑制、三階截?。↖P3)都是關(guān)鍵的CW測試。接收信號強度指標(biāo)(RSSI)是另一項應(yīng)該考慮的測試。 對于RSSI,器件自己的接收電平指示提供了一項良好的接收功能基本測試。RSSI測試通常需要讀取寄存器值,這可能是非常方便的一步,尤其是在晶圓探測期間,此時滿負(fù)荷的射頻測試儀經(jīng)常不能供利用,并且在執(zhí)行一個測試子集。
射頻調(diào)制測試
調(diào)制測試按照器件在最終應(yīng)用中的使用方式來檢查器件。這提供了一個優(yōu)勢——對無線電設(shè)備作為完整系統(tǒng)的性能執(zhí)行測量。
對發(fā)射端做的一項典型調(diào)制測試就是誤差矢量幅度(EVM),也稱作接收器星座誤差(RCE)。EVM測量星座點距離理想值有多遠(yuǎn),EVM越低越好(圖3)。
圖3,EVM計算表明了基準(zhǔn)與星座圖上的觀察點之間的差異,這是由相位誤差和幅度誤差引起的。
在理想的情況下,調(diào)制信號的星座點將位于各自的理想位置。但由LO的相位噪聲、非線性、圖像抑制和其它問題引起的器件缺陷會導(dǎo)致星座點處于不理想的位置,因此限制數(shù)據(jù)速率。
信道掩碼測試是另一項常見的調(diào)制發(fā)射測試,記錄到比信道更寬的帶寬,并且測量工作信道之外的信號電平,來確保它是低電平,并處于規(guī)格之內(nèi)。
對于接收路徑,測試經(jīng)常測量EVM和誤碼率。BER是錯誤比特與正確比特之比,越小越好。BER測試對DUT收到的調(diào)制射頻信號做測量,并計算正確接收和錯誤接收的比特數(shù)量。BER測試一般很耗時,這是因為它要花很長時間來測試很低的BER電平。
射頻調(diào)制測試也可用于濾波器測試。一種包含1個基帶分量和3至6個滾降帶和阻帶分量的多音信號可用于迅速確定器件濾波器的3 dB點和阻帶性能。這種多音信號方法可用于接收濾波器和發(fā)射濾波器,主要優(yōu)點是在數(shù)字域或視頻域只需要一次記錄。
調(diào)制測試提供關(guān)于DUT在完整系統(tǒng)中的性能的有用信息。如果DUT未能通過這些測試,則它們的工作表現(xiàn)很可能不會令人滿意。遺憾的是,在生產(chǎn)環(huán)境中很難準(zhǔn)確指出是器件的哪個塊導(dǎo)致了問題。如需確定邊際射頻性能,CW測試和調(diào)制測試應(yīng)被認(rèn)為是必要的。
臺式設(shè)備幫助完成特征描述
射頻器件的特征描述是在開發(fā)臺上完成的,一些實驗室設(shè)備專門用來模擬器件在最終使用中的工作狀況,并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來測試器件。該過程涉及面廣泛而耗時,并需要大量臺式設(shè)備。
由于使用了與ATE領(lǐng)域相同的工具,因此實驗室人員和生產(chǎn)人員有機(jī)會更密切合作,并使用符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和射頻標(biāo)準(zhǔn)的相同波形和分析方法。實驗室人員在實驗室中需要耗費的小時數(shù)將會減少,而生產(chǎn)人員將更快獲得與器件設(shè)置條件、寄存器值等等有關(guān)的各種問題的答案。
今天的實驗室人員和生產(chǎn)人員能比前輩們更輕松地共享數(shù)據(jù),這是因為多數(shù)較新式的ATE系統(tǒng)均基于PC,并且運行Windows操作系統(tǒng)。這些系統(tǒng)能對許多器件迅速運行測試,并能在需要時,用不同電源軌來迅速重新運行測試,并且測試結(jié)果可被自動導(dǎo)出到Excel工作簿等等電子數(shù)據(jù)表中。工程師們?nèi)缓竽芤詧D形方式繪制測試結(jié)果,這帶來了方便的可視化分析以及與其他團(tuán)隊成員和管理層之間的共享。
在實驗室和生產(chǎn)過程中使用相同的分析工具,可極大增加臺式測量與ATE測量之間建立相關(guān)性的機(jī)會,但仍需要技巧來處理兩個地點所用的不同DUT插座等等因素。另外,ATE板很可能將比實驗室評估板厚許多,并且電源解耦位置和射頻信號交付路線也將不同,需要測試工程技巧。
但是,由于調(diào)制工作所用的工具相同,因此綜合團(tuán)隊在實驗室的工作將會更少,在測試儀上開展的工作會更多,會更快并以更大的批量交付工程樣品。擁有相同的ATE和臺 式調(diào)制調(diào)試顯示器和設(shè)置文件也很有幫助。根本之處在于能及時交付經(jīng)過全面測試并且符合客戶期望的WiMAX器件。
結(jié)論
本文為了恰當(dāng)?shù)販y試WiMAX收發(fā)器件,射頻半導(dǎo)體測試儀需要準(zhǔn)確迅速地執(zhí)行測試,并且?guī)椭瓿善骷卣髅枋?。相信會給有需要WiMAX技術(shù)的人帶來一定的幫助。比如為廠商對新開發(fā)的軟件的測試提供了很好的途徑。
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