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[導(dǎo)讀]如今的手機(jī)生產(chǎn)測試面臨越來越復(fù)雜的環(huán)境,一邊是多種頻段和多制式的挑戰(zhàn),一邊是生產(chǎn)測試速度的壓力,同時(shí)還面臨測試成本的壓力。確定手機(jī)射頻參數(shù)和功能檢驗(yàn)測試的合適的深度和廣度是比較復(fù)雜的,它需要我們隨著生產(chǎn)線的變化,產(chǎn)品本身的成熟度的提升不斷尋找平衡點(diǎn)。射頻校準(zhǔn)在整個生產(chǎn)流程中,它是一個增加產(chǎn)品價(jià)值的步驟,它的測試要求直接與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有關(guān)。

  如今的手機(jī)生產(chǎn)測試面臨越來越復(fù)雜的環(huán)境,一邊是多種頻段和多制式的挑戰(zhàn),一邊是生產(chǎn)測試速度的壓力,同時(shí)還面臨測試成本的壓力。確定手機(jī)射頻參數(shù)和功能檢驗(yàn)測試的合適的深度和廣度是比較復(fù)雜的,它需要我們隨著生產(chǎn)線的變化,產(chǎn)品本身的成熟度的提升不斷尋找平衡點(diǎn)。射頻校準(zhǔn)在整個生產(chǎn)流程中,它是一個增加產(chǎn)品價(jià)值的步驟,它的測試要求直接與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有關(guān)。

生產(chǎn)測試流程

  這里的生產(chǎn)測試不包括PCB(印刷電路板)生產(chǎn),當(dāng)PCB投入到手機(jī)組裝線上時(shí),生產(chǎn)測試流程開始,由此手機(jī)將經(jīng)歷5個操作步驟:

  ·固件下載;
  ·校準(zhǔn)(包括電池校準(zhǔn));
   ·射頻特征測試;
  ·組裝;
  ·功能測試。

  下載固件比較花費(fèi)時(shí)間,特別是固件程式比較大的時(shí)候。然而這個過程有另外的含義,它可以通過下載來驗(yàn)證很多的數(shù)字電路和數(shù)字I/O接口的好壞。在固件下載安裝完成后, 手機(jī)會進(jìn)行射頻校準(zhǔn)測試,校準(zhǔn)的作用就是不停調(diào)整手機(jī)某些參數(shù)(如增益值,頻點(diǎn)線性補(bǔ)償值等)來使射頻特征達(dá)到要求的目標(biāo),然后把這些調(diào)整點(diǎn)的值寫入手機(jī)相應(yīng)的EPROM位置。射頻特征測試在校準(zhǔn)測試完成后驗(yàn)證校準(zhǔn)的效果,盡管這兩個流程是獨(dú)立的,但是他們通常共用一個測試站。在這個階段我們可以看到測試的復(fù)雜性,因?yàn)槭謾C(jī)通常是多模和多頻段的,這時(shí)候測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得尤為重要。最基本的要求是:能適應(yīng)不同的收發(fā)系統(tǒng)來調(diào)整電平線性度和在各個頻段的頻率響應(yīng)。有些情況下,手機(jī)有兩個獨(dú)立的收發(fā)機(jī)需要調(diào)整,同時(shí)固件需要支持測試模式來直接通過射頻線連接而非空中信令借口。

  需要的測試項(xiàng)目會非常的龐大, 一般來說一個手機(jī)需要在每一個功率等級,在各個頻段的不同頻率點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整過程需要兩個步驟, 首先找到誤差所在,然后進(jìn)行修正并驗(yàn)證修正后的效果。發(fā)射機(jī)可以在調(diào)制模式和非調(diào)制模式下進(jìn)行校準(zhǔn),例如對TDMA 系統(tǒng), 我們一般對發(fā)射機(jī)的突發(fā)脈沖進(jìn)行校準(zhǔn),針對相應(yīng)的脈沖波型,測試工具需要在大的動態(tài)范圍內(nèi)非??於覝?zhǔn)確地測量功率。圖1是基于PXI的射頻信號分析儀測試流程,PXI的數(shù)據(jù)傳輸和觸發(fā)響應(yīng)速度要大大高于傳統(tǒng)儀表,可以替代頻譜儀,功率計(jì),綜合測試儀測量發(fā)射機(jī)射頻特征。



圖 1  基于PXI的射頻信號分析儀

  接收機(jī)校準(zhǔn)在精確的穩(wěn)幅射頻信號的激勵下進(jìn)行,信號可以是連續(xù)波或者調(diào)制波,頻率可以設(shè)在所調(diào)頻率的中心或者某一偏移處。接收機(jī)進(jìn)行內(nèi)部的RSSI (接受信號強(qiáng)度指示) 測量,測量通常改變30個不同的輸入電平分別測量。在每一個輸入電平下,相對應(yīng)不同設(shè)定好的增益調(diào)整值,RSSI值從手機(jī)端被內(nèi)部讀取。接收機(jī)噪聲測量可以在沒有任何信號輸入的狀態(tài)下進(jìn)行。信號源的電平范圍會超過100dB,最大電平會超過0dBm以補(bǔ)償測試系統(tǒng)與待測物之間的線損。

  校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量因不同的手機(jī)方案和制造商而定。接收機(jī)校準(zhǔn)測試的時(shí)間跟接收機(jī)的特性有很大關(guān)系,比如改變電平和頻率后讀取RSSI所需要的穩(wěn)定時(shí)間。電平和頻率切換后的延時(shí)時(shí)間對于接收機(jī)非常重要,但是信號源本身電平和頻率穩(wěn)定時(shí)間也是不可忽視的,如果測試點(diǎn)非常多的話,針對信號源切換的穩(wěn)定延時(shí)時(shí)間也是非??捎^的。接收機(jī)校準(zhǔn)可以用信號源或者射頻綜測儀。電平精度,電平重復(fù)性,穩(wěn)定性,穩(wěn)定時(shí)間都是非常重要的。如果電平和頻率切換是必須的,那么切換的可靠性是關(guān)鍵的因素。

  在收發(fā)機(jī)校準(zhǔn)完成后, 在有限的測量點(diǎn)的范圍內(nèi),通常要對整個收發(fā)機(jī)的射頻特征參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。對發(fā)射機(jī)特征參數(shù)驗(yàn)證包括:功率,調(diào)制誤差(可以用相位誤差或EVM的形式來表示),頻率誤差(測量調(diào)制信號的頻率是比較復(fù)雜的,需要現(xiàn)對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào),這樣計(jì)算出來的頻率誤差是最準(zhǔn)確的)。另外,一些通常的頻譜測試也是必須的,例如ACP鄰道功率和射頻輸出頻譜。

  接收機(jī)特征參數(shù)最多關(guān)注的接收靈敏度。在模擬系統(tǒng)中測的是SINAD,數(shù)字系統(tǒng)中通常測的是BER。BER 測試比較復(fù)雜,有很多方法來實(shí)現(xiàn)。 在GSM系統(tǒng)中, 接收機(jī)可以接收指令把它收到的數(shù)據(jù)通過發(fā)射機(jī)發(fā)回去,這被稱為回環(huán)模式(Loopback)?;丨h(huán)可以在接收路徑鏈中的不同位置被執(zhí)行,如果數(shù)據(jù)未經(jīng)任何處理被回環(huán),那么只有BER可以被測量,但是測量速度會非???。如果數(shù)據(jù)回環(huán)前經(jīng)過解碼,那么除了BER還有MER和FER可以被測量,這樣就可以測量接收機(jī)糾正錯誤數(shù)據(jù)的能力。MER和FER可以表示這種糾錯能力。

  內(nèi)部BER測量是另外一種比較流行的BER測量方法,測量由手機(jī)固件內(nèi)部的代碼進(jìn)行,這增加了固件的復(fù)雜度,也增加了固件程序代碼的長度。也有人采用另外一種方案,那就是把未處理的符號數(shù)據(jù)由串口輸出進(jìn)行離線BER計(jì)算。

  BER測量實(shí)際上測量的是接收機(jī)的射頻和基帶整體工作性能。在某些場合可以應(yīng)用接收機(jī)低靈敏度測試,通過單音或多音干擾信號用于測量接收機(jī)保持良好接受性能的能力。從它本身來說, BER 是一種統(tǒng)計(jì)測量方法,要使它精確必須采集足夠多的樣本符號數(shù)據(jù),但也不能有冗余的數(shù)據(jù),設(shè)定合理的樣本數(shù)據(jù)是非常有必要的.接收機(jī)和發(fā)射同時(shí)測量是可能的,同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)射校準(zhǔn)可以提升速度。更進(jìn)一步的是, 在某些TDMA系統(tǒng)中可以支持多時(shí)隙發(fā)射,比如在一個幀內(nèi)有7個時(shí)隙,可以在7個時(shí)隙用不同的用不同的功率等級來發(fā)射。

在產(chǎn)線上利用更多的非信令測試

  隨著手機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展,非信令測試逐漸成為生產(chǎn)測試的主流。越來越多的手機(jī)芯片廠商在測試模式下提供非信令的測試方法。同樣的測試項(xiàng)目,非信令模式可以比信令模式快上3~7倍。

  傳統(tǒng)的射頻特征驗(yàn)證采用綜測儀的信令模式,信令模式下的測試的速度很大程度上取決于系統(tǒng)協(xié)議。使用空中接口來控制手機(jī)成了測試速度上的瓶頸,由于這個原因,越來越多的生產(chǎn)線在最終組裝前以非信令模式進(jìn)行手機(jī)射頻特征參數(shù)的驗(yàn)證測試,而在組裝后最終測試時(shí)只進(jìn)行功能檢查。這樣就能在快速地在手機(jī)組裝前定位射頻缺陷。

測量儀器的選擇

  功率測量的工具通常是功率計(jì),但頻譜儀和射頻綜測儀目前被廣泛的使用。 功率計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是功率測量精度比較高。但如果測試系統(tǒng)保持經(jīng)常性地校準(zhǔn)和維護(hù),這個優(yōu)點(diǎn)變得并不明顯。而功率計(jì)的缺點(diǎn)是用途比較單一,需要更多額外的測試設(shè)備,而且?guī)頊y試夾具的復(fù)雜性。更為重要的是, 單獨(dú)測量功率意味著別的校準(zhǔn)測量例如IQ調(diào)制校準(zhǔn)必須等待,造成許多測量串行進(jìn)行。而頻譜儀和射頻綜測儀就不存在這個問題,很多的測量可以在相同的信號樣本數(shù)據(jù)下同時(shí)進(jìn)行。

  通用的頻譜儀在零頻寬(zero span)模式下測量功率會比較快,這種模式下頻譜儀可以看作是調(diào)諧接收機(jī). 功率測量會通過一個濾波器進(jìn)行,濾波器帶寬可以由系統(tǒng)定義. 頻譜儀的模擬濾波器會引入很大的帶內(nèi)帶外開關(guān)頻譜誤差,當(dāng)然預(yù)先判斷的話, 這些誤差可以作一定的修正。頻譜儀比功率計(jì)有著更大的動態(tài)范圍,但是通常只有在參考電平處才有比較好的電平精度,這樣的話通常要在測量中加入不少的延時(shí)來確保電平準(zhǔn)確度,要么你只有接受這些帶有很大不確定性的測量結(jié)果。頻譜儀的電平線性度可以被特征化,但這也增加了測試系統(tǒng)軟件的復(fù)雜度。

  射頻綜測儀在零頻寬測量上與頻譜儀十分相似,當(dāng)然局限性也相同。優(yōu)點(diǎn)是它能在流程的最后在信令模式下進(jìn)行許多功能測試,盡管很少有在校準(zhǔn)和射頻特征驗(yàn)證流程中通過的手機(jī)在此測試不通過的。

  基于PXI總線的射頻儀器非常適合手機(jī)的射頻校準(zhǔn)和特征參數(shù)測試。雖然基于GPIB總線的儀表可以達(dá)到同樣的目的,但它們從最初設(shè)計(jì)的開始就更多的為研發(fā)部門考慮,包括測試功能,操作面板,測量方法等等,很多設(shè)計(jì)對于工廠大規(guī)模生產(chǎn)是不適合的,你會發(fā)現(xiàn)有很多冗余的部分沒有必要,而又有很多你想要的部分卻沒有。低成本的PXI 模塊化儀表給了你另外一種選擇,你可以完全根據(jù)你想要的功能和指標(biāo)來購買儀表?;赑XI的射頻信號源能產(chǎn)生高質(zhì)量的調(diào)制和連續(xù)波載波信號來替代昂貴的通用射頻信號源,而它的射頻指標(biāo)如電平精度和重復(fù)性都能滿足你的生產(chǎn)測試要求。

  使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的軟件驅(qū)動可以把PXI模塊輕松地集成進(jìn)入你的測試系統(tǒng)。基于PXI的信號分析儀可以分析發(fā)射機(jī)的射頻特征參數(shù),能夠替代功率計(jì),頻譜儀和綜測儀。PXI信號分析儀把射頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字中頻,對中頻采樣后的得到IQ數(shù)據(jù)通過PXI總線傳送到PC,在PC端結(jié)合各種測量庫軟件可以分析各種射頻參數(shù),如功率,頻率,頻譜,調(diào)制精度等等。這種測試的方法比傳統(tǒng)的儀表更快速和高效。

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