Wi-Fi無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品的研發(fā)與測試解決方案

　　無(wú)線(xiàn)技術(shù)正滲透到生活的方方面面——從手機到筆記本電腦、PDA、游戲控制器、數碼相機和手持GPS設備。大部分用戶(hù)可能并不了解其使用的無(wú)線(xiàn)設備的復雜性和精密性。但是，設計人員和制造商卻非常清楚他們所設計和生產(chǎn)的各種無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品必須滿(mǎn)足嚴格的產(chǎn)品規范、越來(lái)越短的上市周期和低成本的要求。

　　在Wi-Fi技術(shù)出現的早期，在設計和生產(chǎn)Wi-Fi產(chǎn)品一般采用通用的實(shí)驗儀器進(jìn)行研發(fā)和制造測試。但是隨著(zhù)產(chǎn)量的增加和價(jià)格的下降，這種方法已經(jīng)行不通了。這一行業(yè)需要一種系統級解決方案，不但能夠像通用儀器一樣測量參數，而且能夠提供符合面向規范的測試方案。換句話(huà)說(shuō)，新的測試方案不但能夠測量具體的參數，而且要提供圖形化測量結果，并快速反映DUT的信號細節特性。

　　無(wú)線(xiàn)連接規范涉及發(fā)送和接收兩方面，總體目標是實(shí)現最大的傳輸效率及與其他無(wú)線(xiàn)設備之間的最小干擾。因此，系統級的解決方案要能夠捕捉 DUT的發(fā)射信號，根據每種標準的技術(shù)規范進(jìn)行快速而全面的分析。對接收測試而言，測試系統必須提供精確可控的信號源，根據技術(shù)規范測試DUT的特征。

　　測試系統需要分析DUT的發(fā)射信號和接收信號。因此，測試儀器和測試方案必須能夠快速捕捉和分析信號，輸出測試結果。然而，每一個(gè)產(chǎn)品研發(fā)和測試預算是有限的，這就要求系統的采購成本及其測試速度必須滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品的上市周期與成本要求，能夠幫助研發(fā)人員在數周內而不是數月內將原始的設計變成量產(chǎn)的產(chǎn)品。

　　2003年以來(lái)，這樣的系統已被應用于Wi-Fi產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量控制。隨著(zhù)時(shí)間的發(fā)展，出現了一些新的無(wú)線(xiàn)標準，包括WiMAX、藍牙、WiMedia和ZigBee。下面來(lái)分析這些無(wú)線(xiàn)規范與測試測量系統的關(guān)系。

　　人機接口

　　在設計新型無(wú)線(xiàn)設備的研發(fā)中，設計人員必須分析底層標準的各個(gè)方面。所有的無(wú)線(xiàn)規范都涉及射頻和調制技術(shù)，通常具有基帶和射頻調制兩大子系統。在研發(fā)過(guò)程中，這些子系統能分別進(jìn)行獨立的和綜合的測試分析是非常重要的，因此，需要一個(gè)測試儀器能夠分別發(fā)射和接收射頻及基帶信號。

圖1 硬件接口盡可能保持簡(jiǎn)單——射頻輸入/輸出、基帶輸入/輸出、外部觸發(fā)輸入/輸出

　　這種面向系統的測試解決方案不需要像通用實(shí)驗儀器那樣提供許多控制按鈕和開(kāi)關(guān)，在面板上只有射頻與基帶輸入輸出端口（如圖1所示）。應用基于PC的用戶(hù)圖形界面（GUI）軟件系統，通過(guò)以太網(wǎng)卡接口，能夠容易控制和操作測試系統。運行于PC上的分析軟件大大降低了測試系統的成本，同時(shí)又保持了快速而全面的對信號捕捉和分析能力。

　　針對不同的標準，采用不同GUI界面的軟件（例如，其中一種用于Wi-Fi，另一種用于WiMAX），可以將各種標準相對應的測試需求集成到軟件之中。例如，針對于用戶(hù)開(kāi)發(fā)出某種符合802.11a/b/g標準的功率譜密度模板的Wi-Fi產(chǎn)品，這樣的測試軟件可以加快測試速度且減少測試錯誤。

　　一旦某個(gè)產(chǎn)品設計定型，即便其中的元件處于最壞設計容差的情況下仍能通過(guò)測試，那么這就是一個(gè)好的生產(chǎn)產(chǎn)品設計。但是，元件失效或者制造工藝偏差等問(wèn)題仍可能造成產(chǎn)品失效，這個(gè)必須在裝箱運送之前能夠檢測出來(lái)。這樣的測試中，射頻和基帶系統已經(jīng)不需要進(jìn)行單獨的測試，這時(shí)所需要的是一套全面而快速的測試方案，用來(lái)挑出有質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)品。

　　在這種情況下，我們可以采用和研發(fā)相同的測試架構，但取消了基帶輸入和輸出端口，簡(jiǎn)化了接口設計（如圖2所示）。儀器只需要射頻輸入和輸出兩個(gè)端口，測試軟件只需要在數秒內快速得出“pass”或“fail”的測試結果。這種經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的系統具有較低的采購成本，快速的測試速度也有利于降低總體測試成本。這對于產(chǎn)量大、價(jià)格便宜的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的——目前，這樣面向制造測試的儀器已經(jīng)能夠涵蓋所有的需求。

圖2 取消基帶和簡(jiǎn)化觸發(fā)接口使同樣硬件構架平臺
最終變成一個(gè)面向制造的低成本測試系統解決方案

　　測試系統的硬件和軟件

　　測試儀器需要產(chǎn)生和分析基于正交調制（如IQ調制）的信號。VSA（vector signal analyzer，矢量信號分析器）分析捕捉DUT發(fā)射信號，VSG（vector signal generator，矢量信號發(fā)生器）用于對DUT的靈敏度和對非理想信號的解調能力進(jìn)行測試（如圖3所示）。

圖3 測試硬件包含VSA、VSG和內部控制模塊（例如PC的功能），
通過(guò)以太網(wǎng)與PC主機進(jìn)行通信

　　VSA和VSG都可以通過(guò)PC軟件進(jìn)行控制，利用GUI界面可以控制信號的帶寬、功率、衰減等特性。對于VSA而言，GUI界面允許用戶(hù)選擇顯示內容以及進(jìn)行顯示設置。例如，用戶(hù)可以在一個(gè)窗口查看頻譜、功率譜密度圖和子載波星座圖。部分或所有視圖都可由用戶(hù)自由選擇，同步顯示信號的多個(gè)信息。