中国每年都要生产成千上万部手机,然而手机测试设备却相当昂贵,测试速度普遍较慢。据保守估计,每测试一部手机将耗费生产商 1$以及花费测试时间 1-3 分钟。所以测试设备的费用往往是OEM、EMS 等手机生产厂商最为关注的问题,而这也是阻碍扩大手机产量的一个瓶颈问题。National Instruments在中国大陆的系统联盟商-VI Service Network, 利用 NI的 LabVIEW 软件的射频硬件成功构建了一套价廉质优的手机在线测试系统。通过使用虚拟仪器和一些专有的技术,使得这套系统相对于传统仪器拥有很多突出的优点;首先,系统的测试速度更快。由于客户能够完全掌握测试方案,根据实际的测试需要选取不同的测试参数。在一个客户应用程序中我们通过采取并行测试的方法将速度提高了8倍。其次,系统是可扩展的。除了协议指定的一些参数测试之外,客户可以通过对 PXI 或 PCI 的模块扩展来增加测试,例如多媒体测试、话音质量测试、液晶屏测试和按键测试等等。这种扩展在传统仪器上是无法实现的。第三,系统具有复用性由于 PCI 和 PXI 是通用测试总线,所以一旦客户的测试需求有所改变时,相同的设备在很大程度上能够被重复使用。这一特点对OEM或 EMS生产商来说尤为重要。 本文中提供的手机测试方法适用于以下几种通信协议的参数测试:GSM, CDMA, SCDMA和D-SCDMA。其中GSM是世界上广泛使用的一种移动通信协议标准,――也是中国,欧洲等国家和地区现行的通信协议标准;美国,日本和韩国等国家使用的是 CDMA 通信标准。中国正在建设 CDMA 网络,开发 SCDMA 和 TD-SCDMA 标准,并希望这种通信协议标准在中国及其他地区得到广泛的应用。由于此协议测试包含参数协议的实现,所以目前的这套系统能够比较容易地扩展成 CDMA2000和W-CDMA 通信协议标准测试。
1. 方法和原理
1.1 CDMA/GSM手机测试系统结构如所示, 利用 NI 射频信号分析模块 PXI-5660 和外部射频信号发生器,我们建立了一套功能强大的手机测试系统。PXI-5660 以实时带宽大、时间基轴稳定和能够进行向量测量著称,向量测量的特性更使其成为射频成分和商业电子测量的理想选择。我们的测试平台提供了最优化的数据传输结构,从而减少了测试时间并降低了测试成本。
,基于VI Service Network 独特的并行测试技术,我们的测试系统能够实现两台手机的同时测试。仅因为这项技术,手机的测试速度就可以提高一倍。在此基础上系统又整合了基于 PXI 的射频信号发生器以及射频信号分析模块,测试速度相对于原来的GPIB仪器又提升了50%-100%。我们 PXI 总线测试系统的测试速度基准是 80秒/2部手机,而基于GPIB的仪器测试一部手机的时间需要大约150 秒的时间。
1.2 CDMA/GSM手机测试系统的软件工具包
无线测试工具包软件是按照软件无线电的理念,基于National Instruments的LabVIEW开发,
是我们手机在线测试系统的核心部分。作为一个最优化测试平台,这套工具包将射频数字转换器变成功能强大的协议测试仪器。从而也使得NI的射频硬件与其他的射频硬件有了根本上的区别。
通过调用高层函数(High level VIs),客户能够接触到一些协议测试的源代码,目前这些源代码仅仅为少数封闭式仪器供应商所独有。有了这些源代码,客户就可以为手机生产建立一套高效,灵活的生产测试系统。由于这套无线测试工具包软件是基于 National Instruments的 LabVIEW 图形
编程环境开发的,所以它能够被无缝整合到 National Instruments的最新测试执行软件 TestStand中去,这将进一步提升生产测试流程的高效性。
1.3 CDMA/GSM手机功能测试原理
1.3.1 时间域测量
时间域测量常用于脉冲信号系统,测量参数包括脉冲上升/下降时间、脉冲重复间隔、开/关
机时间、误码间隔时间等等。传统的测量方法就是用示波器来观察信号的时域波形。而我们可以用矢量信号分析仪将输入信号移到基带后采样成同相分量 I 和正交分量 Q。我们可以在幅度-时间、相位-时间或 I/Q 极坐标等坐标系统中来表示这两个分量。扫频仪用于显示信号在时域的幅度,即 RF信号的包络。对于 TDMA技术来说时域分析尤为重要,所以脉冲的波形和定时在GSM手机的检测中是必不可少的参数。
1.3.2 频域测量
手机的频域测量通常分为 Spectrum due to modulation and wideband noise测试以及Spectrum
due to switching 测试。
Spectrum due to modulation and wideband noise测试是为了确保调制过程不会造成频谱的过
度传播。如果频谱过度传播,那么工作在其他频段的手机就将受到噪声的干扰。这项测试在某种程度上也被视为相邻信道功率测试。我们通过这项测试可以及时发现信号发射过程中诸如I/Q 基带信号发生器、滤波器和调制器等各个层面上的问题。 GSM/EDGE 发射器会使射频信号功率迅速呈下降趋势。发射射频载波功率测试确保这一过程发生时间的快速而准确,然而射频信号功率下降过快又会导致在发射射频信号中出现不良频率的干扰信号。所以Spectrum due to switching test测试确保了这些频 |