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802.11无线局域网设备的测试技术漫谈
2008-04-09    天极网       阅读:

生产线上的802.11 无线局域网设备测试与大多数其它类型通信设备的测试过程非常类似。但针对工作于802.11a/b/g 标准产品的物理层测试需要特别注意IEEE规范的许多细节,特别是用于测试的各种参数。为帮助把WLAN设备的特殊测试问题归类,我们需要回顾测试过程,综合考虑如何以可承受的费用和可接受的时间得到所需要的结果。

这里的讨论把无线模块定义为具有一个RF接口和一个至主设备接口的模块,该主设备包含控制模块工作的驱动程序软件。典型例子包括基于PCMCIA模块,mini- PCI 卡,USB卡和开始出现的加密数字卡。虽然这些模块的元件部份可能最终集成至主产品中(这将改变测试配置),但基本测试仍然是适用的。

在WiFi 测试环境中,第一步是选择测量方法。有两种主要选择:

  1. 基于所谓 “参考设备(golden radio)”的测试系统
  2. 基于标准测试设备的测试系统

这两种系统在复杂程度、性能和设备价格上有各自的优点和缺点。此外,所选测试系统的体系结构也将影响吞吐率、测试极限容限、测试范围,以及测试系统适应新设计的灵活性。

由于参考设备实质上是另一种 WLAN 产品,来自待测试的某WLAN产品制造商,因此参考设备法通常只适用于测试单一制造商的设备。它可用于产生评估待测件?DUT 接收器的RF信号,以及为进行发射器误包率测试而恢复来自待测件的数据。参比无线电特别适合与不同制造商产品所需要的RF连接和测试信号。发送至待测件的RF信号必须首先馈送至外部步进衰减器和其它连接。

参考设备必须放在具有RF屏蔽的箱体内,并且不能有从参考设备通过旁路外部衰减器至 DUT的射频泄漏,以保证得到可重复的结果。通常可在测试装置中使用频谱分析仪和功率计。由于使用参考设备的接收器恢复信号,因此其性能对测试结果有很大影响。用带有外部衰减器的参考设备发射器作为测试源,来测量待测件的接收器灵敏度。在制造流程的前段可能难以分离参考设备和 待测件间的测试问题。

另一种方法是用标准信号发生器产生用于待测件接收器测试的RF信号。通过调整仪器固件增添新的调制制式,该固件建造于知名的射频和调制器平台。把参考设备基带信号馈送至信号发生器,如Agilent ESG系列的调制输入,即可产生各种各样的信号。这样做能消除射频变化所造成的不确定度。虽然设备有能力分析20MHz或更宽带宽的信号,但最近才实际可行,而且价格也相对较高,它在所能测试的设备和技术中具有相当大的灵活性。其结果是现在的测试能够不依赖厂商的参考设备,系统也不限于只能测某一厂商的设备。

测试分二阶段(电路板级测试和最终测试)进行。电路板测试的主要任务是无线电调整(校准)和参数测试。DUT装入主产品后就不可能再进行需要接入测试点的无线电调整。因此参数测试应在总装前进行,以减少对不良性能单元代价高昂的返工和调整。参数测试用于确定设备是否达到规定的性能极限,提供监视生产流程变动后果的数据。通常在设备上有专门的测试控制接口,使测试人员能将设备置于测试模式,让电路板测试系统进行测量。

电路板测试的通常步骤是首先进行基本直流电流测量,以确保设备工作正常(也就是没有短路和开路),然后加载测试所需的固件或代码。接着进行无线电调整,包括晶体振荡器调谐、输出功率调整和接收信号强度校准。继之是参数测试,把MAC地址和无线电调整参数加载到闪存。

最终测试的一般步骤通常围绕对DUT众多功能的实际评估。最终测试可重现设备的真实使用条件,通过检查确保组装过程中没有任何损坏。如果仔细地构造测试,它就能成为各种硬件缺陷的有效过滤器,包括软件变化引起的缺陷,从而提高性能或调整设备的工作状态。

在制造过程的这一阶段,DUT已装入机箱。有些 WLAN 设备与RF路径有线缆连接,而另一些设备则需要耦合RF信号,这意味着要用单独的天线连接测试设备。现有产品通常能接入特定的测试输入。但随着WLAN 主产品具备更多的功能,增加至任何特定测试输入的接入可能变得非常困难,甚至不可能实现。将使用非接触的信号耦合,也需为主设备规定专门的软件测试功能。

测试WLAN设备的各种能力是基本要求。WLAN设备用一对天线作分集接收,有时也用作传输。为进行这项测试,控制器必须有选择 DUT上有效天线的方法,这可由DUT 的内部开关实现。因此控制器应能配置 DUT,以选择其中某一天线。并可将其用于相对功率测量。

为进行接收器测试,重要的是须将可能泄漏至DUT,或从DUT泄漏的有害RF能量减到最小。这种有害RF能量的来源是周围环境(空中RF链接) 和至DUT信号线的RF耦合。因此必须屏蔽DUT电缆和其它任何电缆。否则将会产生性能变化,从而难以判定特定DUT的性能是否能被接受。

目前使用着有限种类的主设备接口。最常用的是PC卡。这些高速数字接口对信号路径的改变(如反射、分布电容和增加的电气长度)非常敏感。这在把信号传送至DUT ,并保持测试的RF屏蔽环境时可能会有问题。Agilent可提供解决这些问题的测试夹具。

校准包括保存用外部设备测量所得到的 DUT 数据。校准过程提供所需要的绝对精度,以及DUT与许多其它制造商所供设备一道工作所需要的传输功率,在校准期间,通常可把参数调整到尽可能接近其理想值,从而改善容限和产出。

在PC上运行测试执行程序,通过数字接口控制 DUT,通过 GPIB 或LAN控制测试设备。如果测试配置中包括参考设备,则通常会需要第二台PC。由IC厂商提供的特定器件驱动程序需加载至PC,从而使用户能产生特定测试所需要的信号。将DUT放入有屏蔽的RF夹具,以保证来自邻近线缆的干扰不会影响测量结果。

如果同时使用功率计和频谱分析仪,就能得到最高的测量精度。宽带测量可实现对DUT的更全面测试,包括对突发信号的可跟踪调制分析和功率/频率测量。由于无线电的动态性能会随元件和工艺的时间变化而降级,因此后者变得尤为重要。

测试装置中可使用6GHz矢量信号分析仪,如Agilent 89641A;信号发生器可用作接收器测试中的本振和信号源。用 Agilent ESG 信号发生器作为“低端”LO,其频率低于 DUT,混频器把输入信号下变频至 70MHz。这适合于较低价格89611A矢量信号分析仪的固定输入频率。在进行接收器测试时, ESG 信号路径被切换至 DUT,此时也可改变调制和RF电平。

把DUT 配置为接收来自射频源的数据包。如果使用参考设备(连同第二台PC及内部RF部件),它就代替了信号发生器。Agilent ESG有许多提供适宜包的方法。信号产生器可确保对测试信号电平的严格控制。运行厂商提供的软件记录DUT恢复包的数量及失败数量,然后计算PER(误包率)。

某些发射器和接收器测试被归并在初始的生产测试计划中,以帮助制定产品规范,或为生产线增加对产品的信心。但随着生产线的成熟,就不再需要这些测试,或为增加吞吐率而把这些测试从测试计划中删除。更改设计的测试包括功率对时间、峰功率、带外寄生辐射、谐波、频谱平坦度和中心频率泄漏。

http://anheng.com.cn/news/html/wlan_test/1380.html 

责任编辑: admin

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