無(wú)線(xiàn)設備的整體測試

介紹

像便攜式電話(huà)這樣的無(wú)線(xiàn)射頻局域網(wǎng)設備作為消費電子的產(chǎn)品正在變得越來(lái)越流行。盡管手機的復雜性和發(fā)展趨勢因為手機制造規模的不斷擴大而被忽視，但是消費者對于可靠性的期望卻越來(lái)越高。

為了滿(mǎn)足用戶(hù)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(lái)發(fā)現設計中的缺陷和制造過(guò)程中的問(wèn)題。能夠證明產(chǎn)品在所有運行環(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(lèi)產(chǎn)品區分越來(lái)越重要的參考標準。更加穩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用，而且可以改善公司的品牌形象。

為了實(shí)現信息收集的目的，現在很多制造商夠承諾了嚴格的整體測試制度，這種測試制度是指將設備放置在一個(gè)測試用的固定物上，從而在制造過(guò)程中監控設備的適應環(huán)境性能或者是變化。甚至可以對設備進(jìn)行毀壞性的測試，并由此找到第一個(gè)不合格的機械裝置。當找到了第一個(gè)不合格的機械裝置進(jìn)行改進(jìn)，然后制造商們再開(kāi)始尋找下一個(gè)不合格的機械裝置，穩步的改進(jìn)產(chǎn)品的不合格率，在這些經(jīng)驗的基礎上生產(chǎn)出下一代產(chǎn)品。

一個(gè)可以低成本高效益的進(jìn)行整體測試方法是，采用一個(gè)安裝開(kāi)關(guān)系統的PXI機箱，這些開(kāi)關(guān)系統可以對那些專(zhuān)用的通用測試儀器進(jìn)行連續測試。這篇文章將會(huì )描述如何對手機進(jìn)行整體測試，同樣可以使用相同的方法對其他許多類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)設備進(jìn)行整體測試。

整體測試的目的

整體測試的首要目的就是，收集大量該設備在長(cháng)時(shí)間內不同環(huán)境下的性能數據。接受測試的產(chǎn)品隨機的從生產(chǎn)線(xiàn)上拿下來(lái)進(jìn)行測試，并且在測試開(kāi)始時(shí)，該產(chǎn)品的所有的零件都是假定工作在說(shuō)明書(shū)的工作范圍內。

測試系統需要將重點(diǎn)放在對性能的變化的觀(guān)測上，而不是放在性能的絕對值上面。因此測試的結果就會(huì )集中在模擬參數的分析上，而不是功能參數，這是因為模擬參數會(huì )表現出性能上的變化，而功能參數只能不是起作用就是一點(diǎn)作用不起，而很少會(huì )出現一半起作用一半不起作用的情況。

對于手機來(lái)說(shuō)，主要的模擬參數就是和射頻接口相關(guān)的參數，如傳輸功率，調制的準確性，接收器的靈敏度，而不是數據通信端口或人機接口。為了進(jìn)行射頻接口測試，通常采用的是移動(dòng)無(wú)線(xiàn)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應用是無(wú)足輕重的對等原則的整體測試。在RD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(huì )對MRTS的選擇產(chǎn)生很強烈的影響。

由于進(jìn)行測試的目的是為了監控性能的改變而不是絕對值，因此測試系統的可重復性設計是必要的。性能相同的設備的測試結果應當是相同的，不論它們在系統的中的位于什么位置。

手機的測試接入點(diǎn)

整體測試系統圖解

手機會(huì )固定在老化試驗箱的整體測試固定板上。36部手機都會(huì )通過(guò)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。

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

PXI機箱包含了在測試裝置和待測手機之間進(jìn)行轉換的模塊。系統控制器在MXI-3接口通過(guò)運行程序實(shí)現對開(kāi)關(guān)的控制。

手機通信直接通過(guò)控制器上的RS-232或USB實(shí)現。

通過(guò)遙測提供的電源是用來(lái)對選中的手機進(jìn)行供電的。供電設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進(jìn)行連接。MRTS能夠在GPIB控制下工作。

系統的操作原理很簡(jiǎn)單?？刂破鬟x擇一部手機進(jìn)行測試，通過(guò)基于PXI上的MXI-3接口的開(kāi)關(guān)系統將通信端口，電源及MRTS同手機進(jìn)行連接。通信端口將手機置于測試模式，并且開(kāi)始進(jìn)行一系列測試進(jìn)程，射頻結果可以通過(guò)MRTS進(jìn)行收集。這些結果會(huì )存放在一個(gè)數據庫中，以便在測試過(guò)程中或完成測試后對結果進(jìn)行分析。

整體測試固定板

整體系統需要一個(gè)固定板，這個(gè)固定板用來(lái)放置一定數量的手機樣品。手機數量越大則測試結果的有效性越強，但是測試系統也會(huì )變得更加復雜。如果測試系統過(guò)大的話(huà)，想要從系統中獲得較好的結果就越困難。

Pickering Interfaces公司的經(jīng)驗表明，當系統包含了30個(gè)左右的設備時(shí)，在系統規模和復雜程度上都是比較好管理的，并且能夠提供足夠的樣品來(lái)進(jìn)行有用數據的收集。

Pickering Interfaces公司設計的進(jìn)行整體測試應用的PXI產(chǎn)品將設備配置定在了36，這36部手機都會(huì )正常的安裝在一個(gè)單獨的老化試驗箱里，而不需要將這些設備拆散。

這些固定板需要將手機定位，并且提供同射頻接口，數據通信端口和電池進(jìn)行連接的接入點(diǎn)。在大多數情況下，電池需要單獨進(jìn)行測試，這是為了避免由于電池影響出現的結果，因此，手機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(guò)一個(gè)天線(xiàn)耦合器，也可以通過(guò)軸向同手機進(jìn)行連接。

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

I/O接口

I/O接口可以以?xún)煞N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(wú)論采用何種方式，都要保證每個(gè)連接都是可以斷開(kāi)的，這樣就可以允許電纜接入老化試驗箱，并能夠容易的進(jìn)行差錯。

通信開(kāi)關(guān)

大多數設備的控制不是通過(guò)RS-232就是通過(guò)USB接口來(lái)實(shí)現的，而這兩者都在手機的數據通信鏈接器上的。Pickering Interfaces公司的40-735數據通信模塊就是專(zhuān)門(mén)為了實(shí)現單獨的端口能夠和36個(gè)輸出中的任何一個(gè)進(jìn)行轉換而開(kāi)發(fā)設計的，并且同時(shí)能夠保持重要傳輸線(xiàn)路的USB1.1接口的特性。同樣的模塊還可以設置為兩個(gè)18路德通信多路復用器。

功率開(kāi)關(guān)

電源和手機之間的距離一般為幾米，因此就會(huì )很難將手機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電源就可以解決這個(gè)問(wèn)題，該遙感即可調節的是手機上的電壓，而不是電源的輸出端的電壓。需要四根線(xiàn)路來(lái)實(shí)現這個(gè)功能，兩條電源連接線(xiàn)，兩條傳感連接線(xiàn)。這些連接線(xiàn)需要能夠相互轉換，這樣就可以將它們同選定的手機進(jìn)行連接。這些多路復用器中的兩個(gè)可以用來(lái)轉換36個(gè)手機中的信號。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(huì )造成地面電流流向測試系統。

射頻開(kāi)關(guān)

射頻開(kāi)關(guān)要求將36個(gè)射頻連接減少為一個(gè)連接。Pickering Interfaces公司的40-789微波BRIC模塊就是一個(gè)10槽的PXI模塊，這個(gè)模塊針對這個(gè)問(wèn)題提供一套完整的解決方案。模塊進(jìn)行了精心的設計，從而保證通過(guò)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(jiǎn)單的得到有用的數據。由于模塊采用微波（20GHz）對插入損耗進(jìn)行轉換，并且多路復用器的VSWR（峰值與谷值的比率）也很低，因此能夠保證手機射頻連接器上的阻抗對系統性能的影響小于其他方面的影響。

加倍測試速度或雙標準測試

通過(guò)一次測試對36個(gè)手機進(jìn)行測試是一個(gè)很長(cháng)的測試過(guò)程，因此就會(huì )需要加快測試過(guò)程的速度?，F代化的手機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的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)能夠滿(mǎn)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(lái)設計的。

所有的模塊都可以配置成18路的設備。40-735模塊可以配置成兩個(gè)18路的多路復用器，從而兩個(gè)手機可以由分離的串行接口同時(shí)進(jìn)行控制。40-568電源和傳感模塊多路復用器可以配置為一個(gè)18路的設備，進(jìn)行電源和傳感線(xiàn)路的轉換，兩個(gè)這樣的模塊就可以排列成兩個(gè)18路的，或是一個(gè)單獨的36路多路復用器。

40-789射頻開(kāi)關(guān)模塊可以配置成兩個(gè)18路的多路復用器（兩個(gè)獨立的輸出）或一個(gè)單獨的36路多路復用器。

總結

Pickering Interfaces公司的開(kāi)關(guān)的新型模塊對于無(wú)線(xiàn)設備進(jìn)行的整體測試是很理想的。這三種模塊支持18路或36路設備的測試，其中包括數據采集或使用壽命測試。每種模塊都是經(jīng)過(guò)精心設計來(lái)保證能夠理想的應用在這種類(lèi)型的應用中。這些模塊使基于PXI的測試方法應用在了多種不同的無(wú)線(xiàn)設備的整體測試中。