苏州莱瑞测信息科技有限公司

WiMAX产品的生产测试探究

   2010-12-23 3010
本文导读:随著WiMAX无线标准的兴起,其产品验证测试的需要亦逐渐殷切,而测试设备也相继推出。WiMAX实体层的特性测试相当复杂,除了类似于802.11 WiFi测试项目外,更加上许多不同的特性测试,而一般测试方案均采用VSA及VSG设
        随著WiMAX无线标准的兴起,其产品验证测试的需要亦逐渐殷切,而测试设备也相继推出。WiMAX实体层的特性测试相当复杂,除了类似于802.11 WiFi测试项目外,更加上许多不同的特性测试,而一般测试方案均采用VSA及VSG设备,并配合先进的讯号处理技术来完成。

生产测试成注目焦点

   生产测试是假设产品设计功能是正常的,其目的是找出组装错误或不良零件。在设计完成导入生产后,必须假设当组装及零件是正确且适当的校准之后,产品应符合规范且功能正常。因此,许多测试将只著墨在实体层,因为在网络媒体层的功能已集中在芯片中,并不受组装生产的影响。

   生产测试速度的瓶颈及测试最佳化主要是在待测物校准的部分,正确的校正数据必须来自适当的校正流程,一般而言验证测试包含系统参考测试、发射测试、接收测试、动态切换测试(TX to RX或RX to TX)等4种类型。生产测试需针对这些不同类型的特性来测试而非DUT的实际操作测试,生产测试是为了检测出不良产品而非验证产品的特性。

系统参考测试

   在WiMAX系统中,使用端的频率皆参考基地台的频率。因此基地台使用固定频率,且只在乎频率的精准度;使用端则必须确认频率是否可依基地台的参考频率而调整。

        基地台的频率参考规范要求在10年内频率稳定于8ppm之内,基地台制造商需使用昂贵的晶体振荡器(TCXO或OCXO),并在生产时将频率校正至中间值。WiMAX产品的价格并不高,基地台实在很难同步调整,故大多只在制造时简单校正一次。

        使用端产品则须较多的测试,一般而言,倾向将振荡器调整至0ppm误差。在某些情况之下振荡频率是准确的,但某些零件却可能是不良的,造成校正调整时合格,但在实际操作时频率无法依基地台调整而无法建立联机。因此,确认振荡器可于8ppm之内可调整,且振荡器中心频率误差接近0ppm是很重要的。传统联机架设的测试方式不易验证晶体频率的可调整能力,只能确认联机可建立。

        频率调整的传统方式是DUT(待测物)发射CW连续波,并利用频谱分析仪来测量。现在则使用VSA测试设备搭配先进的讯号分析能力,抓取实际WiMAX讯号,以分析出频率错误,因此晶体振荡测试可与发射测试同时执行以降低测试时间。

发射校正与测试

        发射测试包含增益值的调整以及其它验证测试,WiMAX比802.11具更严格的测试需求,使用端发射讯号质量(EVM)规格是-30dB,基地台则为-31dB,相对的802.11讯号为-25dB。EVM是相位杂讯、IQ的匹配性、功率放大器饱和度以及讯噪比的总合质量指标。然而,在制造过程有影响的只有IQ的匹配性及功率放大器饱和度两个参数。

        功率放大器饱和度将依输出功率及功率消耗而在各级的发射输出放大器适当调整其增益。依据不同的RF架构,有些仍需执行IQ匹配性的调整。前期的WiMAX产品设计使用数码化、相对较低中频的界面(约40MHz见图一),数码化的中频界面可确保良好的IQ匹配性。

图1:典型数码中频发射的架构以及直接转换发射的架构图。

 数码中频的架构因为需中频滤波器,一般成本较高。直接转换的架构(见图一下方)因整合度高,常见于现在较新的系统设计中,在IQ成分经D/A转换后成为类比讯号,如此的IQ讯号可能造成不匹配,然而,这样的不匹配可在发射机调整时在数码讯号下平移IQ而使其匹配。

 传统方法,IQ的不匹配可自CW讯号的旁波瓣的抑制来作为测试校正的指标,但不易分辨其旁波瓣成分来自振幅不匹配或相位不匹配,因此往往当相位匹配最佳化后,因调整振幅的最佳化而受影响。有时需经过数次的振幅相位来回调整,才能达到最佳的旁波瓣抑制。此外,此最佳化调整只对单一频率有效,对完整WiMAX讯号的IQ匹配问题未必适用。

 
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