軟件無(wú)線(xiàn)電在射頻檢測儀器和射頻檢測方法上的應用

　　軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)因為其靈活性被廣泛用于無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品和射頻檢測儀器。本文介紹了軟件無(wú)線(xiàn)電在射頻檢測儀器和射頻檢測方法上的應用。按照軟件無(wú)線(xiàn)電原理，將無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品看作射頻前端+基帶電路+輔助電路的模塊構架，就可以用射頻參數檢測替代昂貴的通信功能檢測，從而提高生產(chǎn)者的市場(chǎng)競爭力。


　　軟件無(wú)線(xiàn)電在手機和測量?jì)x器中的應用

　　在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，手機及其檢測設備不約而同地采用了軟件定義無(wú)線(xiàn)電的技術(shù)。軟件無(wú)線(xiàn)電給測試測量?jì)x器和被測量的無(wú)線(xiàn)通信設備帶來(lái)了靈活性。對儀器而言，通過(guò)調用不同的軟件就可以檢測不同通信協(xié)議的被測件。對通信設備而言，通過(guò)下載不同的軟件就可以用不同的通信協(xié)議通信。其中軟件可以有不同的承載平臺。軟件可以安裝在計算機硬盤(pán)或者閃盤(pán)上，可以下載到DSP或者FPGA上。對于手機，大多以后者形式運行。

　　測試儀器大致分為封閉結構和開(kāi)放結構兩種。封閉結構儀器提供一定數量協(xié)議的完整的無(wú)線(xiàn)測試測量功能。用戶(hù)通過(guò)調用程控指令，如GPIB指令，就可以完成對被測件的各項測試。儀器內部構架對使用者不公開(kāi)，協(xié)議擴展或測試功能擴展完全依賴(lài)儀器供應商。開(kāi)放結構儀器建立在公開(kāi)的標準總線(xiàn)結構上，各個(gè)儀器模塊(也稱(chēng)模塊化儀器)由公開(kāi)的計算機函數控制。儀器供應商、第三方軟件開(kāi)發(fā)商或者用戶(hù)自己開(kāi)發(fā)的軟件通過(guò)調用這些函數組合配合數字信號處理和測試測量算法軟件，實(shí)現對被測件的各項測試。協(xié)議和測試功能的擴展可以由任何具備能力的人開(kāi)發(fā)。兩者的對比如表1。

　　目前，開(kāi)放式結構的總線(xiàn)基本只有PXI和VXI可選。由于這兩種總線(xiàn)不能夠支持許多無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議要求的納秒級精度的應答同步，又因為開(kāi)發(fā)信令協(xié)議棧的技術(shù)難度，在開(kāi)放式系統上只見(jiàn)到Wi-Fi、藍牙、RFID等少數協(xié)議的信令測試系統，至今沒(méi)有看到GSM、CDMA等常見(jiàn)協(xié)議的模擬通話(huà)測試系統。針對這點(diǎn)，可以通過(guò)增強儀器中頻實(shí)時(shí)處理能力來(lái)提供條件，也可以索性取消信令測試來(lái)解決問(wèn)題。前者源自測試測量供應商，后者源自生產(chǎn)廠(chǎng)。近年來(lái)行業(yè)發(fā)展的趨勢，導致信令測試的減少或者取消成為生產(chǎn)測試的基本要求。

　　從通話(huà)測試到參數測試

　　模擬通話(huà)的功能測試

　　傳統的手機無(wú)線(xiàn)檢測使用一臺具有基站信令協(xié)議棧的射頻檢測儀器。這臺儀器和被測設備通過(guò)無(wú)線(xiàn)協(xié)議的空中接口建立模擬通話(huà)，在模擬通話(huà)的同時(shí)檢測手機的性能，這就是綜測儀。這種使用綜測儀模擬通話(huà)的檢測方法利用標準規定的協(xié)議指令，使得射頻檢測和產(chǎn)品內部設計無(wú)關(guān)，可以適應特定協(xié)議下任何廠(chǎng)商設計和制造的移動(dòng)終端。模擬通話(huà)的檢測方法壟斷了無(wú)線(xiàn)測試行業(yè)，但是這種測試方法的劣勢是生產(chǎn)成本太高。最近幾年，由于手機生產(chǎn)量飛速上升，綜測儀的設計和制造成本也得以降低，實(shí)際售價(jià)顯著(zhù)降低。另一方面，射頻檢測流程也由一臺儀器對一臺被測件升級為一臺儀器對2~4臺被測件，使得被測件啟動(dòng)和非射頻檢測時(shí)間不占用綜測儀時(shí)間，所以測試時(shí)間也得到減少，生產(chǎn)成本明顯下降。

　　近3～5年，無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議飛速發(fā)展，第三代(3G)通信已成現實(shí)，第四代(4G)通信呼之欲出。同時(shí)單臺終端集成多個(gè)協(xié)議也成為發(fā)展趨勢。一臺手機不僅要支持GSM、EDGE、CDMA，還要支持Wi-Fi和藍牙，3G手機還要兼容GSM和EDGE。與此同時(shí)，綜測儀的升級似乎走到盡頭。Wi-Fi、藍牙、WiMAX等無(wú)線(xiàn)通信的檢測需要另外購買(mǎi)無(wú)線(xiàn)檢測儀器。各個(gè)無(wú)線(xiàn)設備生產(chǎn)廠(chǎng)商開(kāi)始尋找鎖定生產(chǎn)成本的良策。

　　射頻參數測試

　　控制無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)檢測成本的方法就是用射頻參數測試替代信令通話(huà)測試。從邏輯上講，就是把射頻檢測和數字電路檢測分離。對于軟件無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品，既然調制解調都是軟件完成的，那么射頻檢測只須檢測產(chǎn)品射頻前端的參數就可以了，和協(xié)議信令沒(méi)有關(guān)系。而數字電路可以由軟件校驗和數字端口讀寫(xiě)實(shí)現。技術(shù)上射頻參數測試可以分為兩類(lèi)，射頻校準參數測試和射頻性能參數測試。其中前者測量被測件的發(fā)射功率控制參數、接收靈敏度控制參數、頻響均衡參數等等和無(wú)線(xiàn)終端收發(fā)控制相關(guān)的參數。后者測量被測件的發(fā)射頻譜曲線(xiàn)、邊帶響應、交調失真、雜散頻譜輻射、頻率準確度等等和射頻前端質(zhì)量相關(guān)的參數。

　　從測試方法來(lái)說(shuō)，這是由功能檢測向性能參數檢測的過(guò)渡，也是由黑箱測試向白箱測試的過(guò)渡。從技術(shù)上講，是由設計結構封閉向設計結構部分開(kāi)放的過(guò)渡。從手機測試原理框圖（圖1 ）看，參數測試用數字通訊端口控制被測件，命令被測件進(jìn)入特定的測試模式，從而被測件可以發(fā)射測試信號，或者接收測試信號并將收到的信號或信號參數通過(guò)通訊端口發(fā)回測試儀器。參考表 2，無(wú)線(xiàn)終端的設計者必須向測試系統研發(fā)工程師公開(kāi)部分數字控制指令，并且將一部分終端研發(fā)過(guò)程中的測試代碼整合為終端測試模式軟件，使得生產(chǎn)檢測時(shí)可以下載到被測件上運行。