無線局域網(wǎng)WLAN制造測(cè)試技術(shù)

無線局域網(wǎng)(WLAN)是移動(dòng)通信發(fā)展最快的領(lǐng)域。在過去的短短幾年中，基于IEEE802.11b的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的成功，其推動(dòng)力正是家庭或辦公室中價(jià)格適中的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)的增長(zhǎng)。然而，人們?nèi)圆粩嘧非笸掏铝扛叩木W(wǎng)絡(luò)，而且要求服務(wù)品質(zhì)不受影響。IEEE802.11a和IEEE802.11g正是能很好滿足這些要求的技術(shù)，它們能提供比802.11b 更高的數(shù)據(jù)率，峰值數(shù)據(jù)率達(dá)到了54Mbit/s，而802.11b的峰值數(shù)據(jù)率僅為11Mbit/s。標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展使得WLAN器件日益復(fù)雜，如果性能要達(dá)到預(yù)期水平而且讓雙波段或多格式器件在市場(chǎng)中流行開來，則這些復(fù)雜的設(shè)計(jì)需要更完備和更徹底的制造測(cè)試方法。

　
圖1 基于黃金射頻的制造系統(tǒng)

圖2 集成化的WLAN測(cè)試裝置制造系統(tǒng)

WLAN接入點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)接口卡的制造主要是由合同制造商(CM)和原始設(shè)計(jì)制造商(ODM)完成的。將測(cè)試成本維持在低水平上對(duì)于這些CM和ODM來說有著非常重要的意義。降低測(cè)試成本的一些關(guān)鍵性因素包括：

大多數(shù)WLAN制造測(cè)試采用基于“黃金射頻”(golden radio)的系統(tǒng)，它們由一個(gè)已知的、優(yōu)良的“金子般的”WLAN射頻裝置、一臺(tái)頻譜分析儀、功率計(jì)和電源組成。此外，為了讓DUT能得到專有的測(cè)試模式處理并控制黃金射頻系統(tǒng)，還需要一套測(cè)試控制軟件。

基于黃金射頻的系統(tǒng)雖然常常被視為價(jià)格合理的測(cè)試系統(tǒng)，但它們也存在一些內(nèi)在的問題，這些問題使得它們不太適合于雙波段/多格式無線電系統(tǒng)，也就是說，它們是專有型的，不能測(cè)量誤差矢量幅值(error vector magnitude，EVM)。

基于黃金射頻的測(cè)試系統(tǒng)屬于專有型的測(cè)試系統(tǒng)，這是由它的本質(zhì)特征所決定的。它以同種芯片組/器件作為DUT。ODM和CM都依靠芯片組廠商提供支持，對(duì)這些黃金射頻系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)、操作和維護(hù)。與支持這些系統(tǒng)所需的工程化努力相應(yīng)的成本隨著待測(cè)器件產(chǎn)量和種類的增加而上升。

基于黃金射頻的測(cè)試系統(tǒng)無法測(cè)量EVM：802.11 a/g射頻標(biāo)準(zhǔn)采用了種類較多的調(diào)制方法，從802.11b系統(tǒng)的BPSK/QPSK格式一直到用于高數(shù)據(jù)率任務(wù)的64QAM。對(duì)于雙波段和多格式射頻裝置來說，要實(shí)現(xiàn)與其它射頻的成功互操作，制造商必須確保發(fā)射機(jī)具有高品質(zhì)，這也意味著它們的EVM必須得到測(cè)試。然而，直到最近，測(cè)試EVM的設(shè)備對(duì)于制造環(huán)境而言，還是昂貴得無法承受。

采用了簡(jiǎn)單調(diào)制方法的802.11b標(biāo)準(zhǔn)，其效果并非強(qiáng)烈地依賴于調(diào)制的質(zhì)量。數(shù)據(jù)碼元可以容許出現(xiàn)較高的誤差率而不至于導(dǎo)致位錯(cuò)誤或者包錯(cuò)誤。在低比特率系統(tǒng)中，在達(dá)到調(diào)制精度測(cè)試極限前發(fā)射機(jī)性能的下降一般出現(xiàn)在頻譜屏蔽(spectral mask)中。

對(duì)于802.11a/g中使用的更高級(jí)格式(如64QAM)，調(diào)制的品質(zhì)更為重要。調(diào)制的誤差會(huì)造成數(shù)據(jù)碼元的誤判，最終將會(huì)限制傳輸范圍和數(shù)據(jù)吞吐量。正因?yàn)槿绱?，調(diào)制精度測(cè)試對(duì)多格式射頻來說極為關(guān)鍵，而802.11a/g 規(guī)范要求通過測(cè)量EVM對(duì)發(fā)射機(jī)的調(diào)制品質(zhì)進(jìn)行測(cè)試。EVM測(cè)量出已調(diào)制載波和理想?yún)⒖夹盘?hào)間的差別，是對(duì)WLAN芯片組設(shè)計(jì)、開發(fā)所獲得的調(diào)制精度的測(cè)量。

對(duì)成本敏感的制造商，所面臨的困難選擇在于：直到最近為止，市場(chǎng)上所能買到的、可以對(duì)WLAN所要求的(大帶寬范圍內(nèi))EVM進(jìn)行測(cè)量的測(cè)試設(shè)備價(jià)格都較為昂貴。所以，制造商已經(jīng)努力對(duì)黃金射頻系統(tǒng)采用的流程進(jìn)行調(diào)整和擴(kuò)展，來對(duì)調(diào)制品質(zhì)進(jìn)行測(cè)量?；邳S金射頻的系統(tǒng)進(jìn)行一種稱為發(fā)送包錯(cuò)誤率(transmit packet error rate，TxPER)的測(cè)試，這種測(cè)試與EVM測(cè)試目標(biāo)類似(即對(duì)發(fā)射機(jī)上的調(diào)制品質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證)。

TxPER測(cè)試要讓DUT發(fā)射一個(gè)預(yù)先確定的數(shù)據(jù)包流，而使用黃金射頻中的接收機(jī)來收集數(shù)據(jù)，并將其與參考數(shù)據(jù)包進(jìn)行比較，以檢驗(yàn)包錯(cuò)誤率(PER)是否上升。這一方法的問題在于：它是廠商專有的，很難在不同的黃金射頻上復(fù)現(xiàn)。黃金射頻接收機(jī)性能的變化也會(huì)帶來不同的PER結(jié)果，即使發(fā)射機(jī)性能沒有什么變化，這會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線上的“虛假不合格”(即一個(gè)好的器件被認(rèn)定為不合格)，并會(huì)造成產(chǎn)品成品率的波動(dòng)。這兩種情況是每家制造商都希望避免的。

測(cè)試設(shè)備出現(xiàn)的一個(gè)令人激動(dòng)的進(jìn)展將會(huì)改變這一切，獲得一種成本經(jīng)濟(jì)性好、靈活且?guī)挐M足EVM測(cè)量需要的集成化測(cè)試裝置，將有可能改變WLAN裝置測(cè)試的方式?，F(xiàn)在，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)集成化的WLAN測(cè)試儀解決方案，這些測(cè)試裝置正好能提供現(xiàn)在黃金射頻系統(tǒng)所缺乏的精度、重復(fù)性、靈活性和獨(dú)立性。

在這類系統(tǒng)中，黃金射頻、功率計(jì)、頻譜分析儀和相關(guān)的電纜及RF開關(guān)的功能都集成到一臺(tái)儀器中，從而大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。整套測(cè)試裝置包括可編程矢量信號(hào)發(fā)生器和寬帶接收機(jī)，其精度與功率計(jì)相近。該系統(tǒng)只需要一臺(tái)PC就可以容納DUT控制軟件及WLAN測(cè)量軟件。

校準(zhǔn)步驟主要是對(duì)DUT中的功率放大器進(jìn)行校準(zhǔn)，做法是調(diào)節(jié)輸出功率到一個(gè)規(guī)定的絕對(duì)電平或者直到出現(xiàn)可容許的最大失真為止。在基于黃金射頻的系統(tǒng)中，測(cè)量這一失真的具體做法往往是：增加DUT的功率級(jí)，直到發(fā)射信號(hào)的某些特性，如頻譜旁瓣，達(dá)到預(yù)定的極限為止。

由于這種測(cè)試方法與對(duì)直接測(cè)量EVM相比一般精度和預(yù)測(cè)性較低，故功率級(jí)往往必須從可能的最大水平上降低一點(diǎn)，因此測(cè)出的系統(tǒng)性能要比可能的量值低一些。采用集成測(cè)試裝置后，功率、EVM以及其他的IQ偏移和信號(hào)的頻率誤差測(cè)量等可以在一次數(shù)據(jù)捕獲中全部獲取，從而完成對(duì)發(fā)射機(jī)性能的快速和精確測(cè)量。這一精度和重復(fù)性性能的提高意味著DUT放大器的整個(gè)范圍都可以得到運(yùn)用，傳輸?shù)钠焚|(zhì)也得到優(yōu)化。高精度和重復(fù)性也降低了測(cè)量的不確定性，這意味著測(cè)量極限處的防護(hù)帶可以降低，而可以提高成品率。

屬于可修調(diào)測(cè)試平臺(tái)的集成化測(cè)試裝置，將幫助WLAN模塊的制造商快速地提高生產(chǎn)量，提高制造成品率的同時(shí)降低測(cè)試的總成本。那些獨(dú)立于任何一家制造商的芯片組且精度、帶寬和頻率范圍等基本要求均得到保證的測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)于WLAN制造商來說是理想的選擇，其架構(gòu)也能很好的提供WLAN器件測(cè)試的新方法，而且可以更容易的適應(yīng)未來技術(shù)。由于測(cè)試的靈活性在許多制造環(huán)境中起著關(guān)鍵的作用，所以這類技術(shù)將是長(zhǎng)久應(yīng)用的解決方案。