无线通信设备测试解决方法之趋势

2019-11-05 02:53:57

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供稿：网友

作者：陈力

了解真正的设备拥有成本

在当今的制造业中，对于负责生产并测试通信系统用元器件及接收机的经理们来说，购买最适合的测试设备将对他们的成本底线产生巨大影响。

显然，测试设备必须满足非凡的性能要求，但是影响购买决策的另一个要害因素则是拥有成本。事实上，由于制造商把可靠性（或不可靠性）与停机时间直接联系了起来，使得买家一般不会注重到拥有成本，甚至往往不会直接考虑这项成本，而只是依靠对厂商可靠性的感觉来选择测试设备。

鉴于通信行业在提高吞吐率和降低成本方面的压力与日俱增，加之业内快速发展的态势，这就使得因可靠性问题导致的停机逐渐成为人们关注的焦点。然而，可靠性只是总体拥有成本中的一个因素。现在，通过使用那些专为降低拥有成本而设计的测试设备，元器件制造商可以更好地熟悉如何降低成本；而这些公司也会因此赢得竞争优势。

一台测试仪器（例如信号发生器）的真实拥有成本不仅限于其购买费用和耗电费用等明显成本。对于制造商来说，拥有成本主要受测试设备某一部件可能导致的停机时间的影响。任何停机时间，不管是因为维护还是维修而引起的，都会直接影响成本底线。这不仅仅包括吞吐率的降低，还包括修复设备部件并使其重新加入测试系统的时间和费用。

拥有成本作为决定购买的要素，虽然信号发生器的可靠性对仪器的故障次数有着直接的影响，但它并不能准确猜测真正的拥有成本。因此，信号发生器的真实拥有成本可能非常昂贵，远远超过大多数制造商所意识到的程度。生产经理需要有更宽的眼界，不仅包括可靠性，还要包括校准和维修，因为与这些过程相关的费用和时间可能相差极大。

评估拥有成本的要害因素包括校准、故障率和维修——其中每个因素都可能会引起信号发生器的停机。一般认为，校准包括两个步骤：1验证仪表厂商的性能，以及2进行调整，以纠正在性能上的偏差。通常，信号发生器的校准计划取决于建议的工厂校准周期，例如每两年或三年，或来自客户的校准请求。注重，在后一种情况中，某些客户会要求频繁进行校准。无论如何，每次校准都会导致停工（这在很大程度上取决于进行校准所在的地点，是在现场还是不在现场，以及验证和调整过程的复杂程度）。

信号发生器的可靠性与其故障率直接成正比。故障率较高的信号发生器会让制造商付出高昂代价，一方面是维修故障所付出的费用和时间，另一方面是故障造成的停机时间。设计具有高可靠性和高质量的仪器，通常故障率较低，从而它们的拥有成本也较低。

信号发生器的维修可能在现场进行，也可能不在现场进行，这取决于故障的范围。无论哪种情况，都会涉及维修造成的停机时间以及完成维修（包括所有需要的诊断）所用的时间等相关成本。假如产品可以现场维修，那么修复工作可能只需要订购和更换部件；假如不能现场维修，则可能需要将其送至地区维修中心。作为最终的手段，产品可能需要送回工厂进行维修。在后两种情况中，还必须考虑到往返运输产品所花费的时间和费用――这可能非常重要，非凡是要进行跨国运输的时候。由于工厂的生产流程通常设计成正向运动的流水线形式，而不利于维修故障产品，所以工厂维修可能非凡麻烦。

这些“真实成本”可能会快速增长，这不仅影响了制造商的总体成本底线，也会影响其元器件的成本。因此，制造商现在比以往更需要基于拥有成本来考虑产品，而不仅仅是基于产品的可靠性。

用于制造新型无线设备的测试策略

手机无线设备是当今世界上销售最快的电子消费品之一，全球2005年的手机销量超过了7亿部，预计2006年将增加到10亿部。目前成熟市场上销售的无线设备主要集中于蓝牙、数码相机、mp3播放器和互联网接入设备等，而低成本的手机将是未来新兴市场上的主力军。将来，无线设备用户还将享用更多先进的电子产品，例如无线局域网、GPS、FM立体声和广播电视等。随着E911的首次亮相，将有更多电话具备GPS能力，更多定位服务也将相继推出，例如手机中的逐向导航（turn-by-turnnavigation）系统。目前许多用户淘汰了他们现有的手机，取而代之的是更加小巧轻便、更流行的新型手机。这种手机拥有更多特性和功能，其电池使用时间也更长。这一趋势推动了手机市场的不断发展。此外，随着无线设备和基础设施成本的降低，在印度和中国等一些国家，安装无线设备的成本要比有线基础设施低很多，因而无线设备拥有更大、更广的市场发展潜力。由于手机的成本很低，这些市场对无线设备制造商的吸引力越来越大。同时也为传统的OEM和无线设备制造商提供了绝佳的机会。

这种对低成本无线设备的需求，一方面为新兴的更高效的合同制造商（CM）和原件设计制造商（ODM）提供了机遇；一方面也为传统的无线OEM设计者带来挑战。如今，许多OEM制造商都在采用参考设计机构（RDH）的设计；后者基于芯片组制造商定制设计的芯片销售基本的电话设计。OEM然后再向RDH设计中添加用户界面（UI）、特性集和封装。为进一步控制成本，可以交由合同制造商（CM）完成手机生产的全部过程，帮助OEM进行无线设备的测试和封装。

RDH和CM的出现导致了市场的激烈竞争，在增进了电话功能的同时，降低了手机的价格。目前无线设备制造商关注的是总体制造成本中的一个重要部分――制造尤其是测试成本的控制。要降低测试成本，需要先从设计者开始。设计者被要求在设计时结合硬件和软件的特性，降低制造中的测试成本。

测试设备供给商面临许多新的挑战：他们需要提供创新的产品设计、测试和测量技术，以便协助无线设备设计者和制造商降低每台设备的测试成本。传统无线设备的测试是在“测试模式”下对发射机进行校准测试。此时，电话采用了可编程的测试模式和接入点。在开始任何参数测试之前，接收机测量通常要求进行耗时的呼叫建立。更改模式时，无线设备将按照用户的指示，通过空中呼叫处理/协议命令来进行。为降低制造测试时间，无线设备设计者将在新一代产品中建立非凡的测试模式，使产品具有复杂的序列和无线设备控制模式，加速测量速度并取消建立呼叫的过程。设计者还开发了新型测量，例如PAvT，在使用GSM/GPRS/EGPRS技术的无线设备中测量极性调制。

在制造业测试中，发射机的参数校准是最费时的无线设备测量序列之一。装配完成后，校准发射机时需要以各种发射机功率电平和频率对无线设备进行测量。这些测量用于生成设备指定的校准数据，并下载到无线设备中，确保符合法规并达到技术指标。无线设备制造商面临着两难的境地，一方面用户要求增加测试产品的功能和复杂性，另一方面必须降低测试的成本。

要在竞争激烈的无线设备市场上立于不败之地，制造商的无线设备的设计必须满足低成本的测试需求，同时能够以新型、创新的测试策略控制制造测试成本，并且拥有灵活的制造生产线以适应新制式和测试策略。

超越传统频谱分析

传统的频谱分析仪是标量测量设备，主要显示标量值（信号幅值）随频率变化曲线图。最常见的测量就是对频谱组成部分（例如谐波、互调和杂散信号）的信号功率和频率的测量。功率与频率的比值可以根据分辨率带宽（RBW）进行积分或修正，以产生噪声功率（和相位噪声）、频带功率、相邻信道功率和占用带宽。

频谱分析仪也可以用于测量时域或调制域特征。测量这些特性的最简单方法就是停止频谱分析仪的频率扫描（例如将测量宽度设置为0Hz），并设置适当的中心频率和RBW宽度，使其足以包含感爱好的信号。此时，分析仪的X轴以时间为单位，该“零扫宽”测量迹线结果为射频信号的包络，即射频信号的AM解调测量结果或触发脉冲功率信息。通过使用类似设置并偏置分析仪的中心频率，可使感爱好的信号处于RBW滤波器的裙边之上，可以进行FM解调测量。这些技术通常很有效，但是可能非常麻烦（例如设置和解释过程很复杂）、不精确，且灵活性受到限制。

因此，为了满足现代通信系统的要求，需要一种更好的综合信号分析方法。使用这种新的综合分析方法，分析仪表既可以作为高性能频谱分析仪解决方案，提供简单易用的用户界面；同时可以根据设计者的需求，轻松快速地转换成功能全面的矢量信号分析仪。

当前的许多信号都是通过射频脉冲调制的或经过复杂调制的信号，在过去15至20年的时间里，随着数字通信技术的飞速发展，这一趋势也越来越明显。信号分析仪也随之呈现相应的发展趋势：矢量信号分析仪（VSA）将时域和频域能力以及完整的根据时间选择（例如时间门概念）频谱分析功能集于一身；用矢量信号分析仪进行通用和特定格式（特定标准）的数字调制分析（VSA是进行此类分析的理想平台）；在通用频谱分析仪中，以选装软件的方式添加特定标准的数字调制分析。

虽然VSA是分析现代信号的理想工具，但是其操作步骤比传统的频谱分析仪更加复杂。非凡是在进行传统频谱测量的时候，VSA新增加的能力可能增加操作的复杂程度。当用户需求仅限于进行基本的频谱分析和基于标准的解调时，上述最后一种趋势提供了一种良好的解决方案。

Agilent三个最新设备

MXG信号发生器

特点：业界最佳的ACPR性能和最快的切换速度，大幅度提高产出和吞吐率；实现自我维护，延长正常运行时间。

无线通信设备测试解决方法之趋势（图一）