無線局域網(wǎng)WLAN制造測試技術(shù)的發(fā)展

無線局域網(wǎng)(WLAN)是移動通信發(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，其推動力正是家庭或辦公室中價格適中的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)的增長。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中流行開來，則這些復(fù)雜的設(shè)計需要更完備和更徹底的制造測試方法。

　
圖1 基于黃金射頻的制造系統(tǒng)

圖2 集成化的WLAN測試裝置制造系統(tǒng)

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

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

基于黃金射頻的系統(tǒng)雖然常常被視為價格合理的測試系統(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，不能測量誤差矢量幅值(error vector magnitude，EVM)。

基于黃金射頻的測試系統(tǒng)屬于專有型的測試系統(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，對這些黃金射頻系統(tǒng)進行校準(zhǔn)、操作和維護。與支持這些系統(tǒng)所需的工程化努力相應(yīng)的成本隨著待測器件產(chǎn)量和種類的增加而上升。

基于黃金射頻的測試系統(tǒng)無法測量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。對于雙波段和多格式射頻裝置來說，要實現(xiàn)與其它射頻的成功互操作，制造商必須確保發(fā)射機具有高品質(zhì)，這也意味著它們的EVM必須得到測試。然而，直到最近，測試EVM的設(shè)備對于制造環(huán)境而言，還是昂貴得無法承受。

采用了簡單調(diào)制方法的802.11b標(biāo)準(zhǔn)，其效果并非強烈地依賴于調(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)致位錯誤或者包錯誤。在低比特率系統(tǒng)中，在達(dá)到調(diào)制精度測試極限前發(fā)射機性能的下降一般出現(xiàn)在頻譜屏蔽(spectral mask)中。

對于802.11a/g中使用的更高級格式(如64QAM)，調(diào)制的品質(zhì)更為重要。調(diào)制的誤差會造成數(shù)據(jù)碼元的誤判，最終將會限制傳輸范圍和數(shù)據(jù)吞吐量。正因為如此，調(diào)制精度測試對多格式射頻來說極為關(guān)鍵，而802.11a/g 規(guī)范要求通過測量EVM對發(fā)射機的調(diào)制品質(zhì)進行測試。EVM測量出已調(diào)制載波和理想?yún)⒖夹盘栭g的差別，是對WLAN芯片組設(shè)計、開發(fā)所獲得的調(diào)制精度的測量。

對成本敏感的制造商，所面臨的困難選擇在于：直到最近為止，市場上所能買到的、可以對WLAN所要求的(大帶寬范圍內(nèi))EVM進行測量的測試設(shè)備價格都較為昂貴。所以，制造商已經(jīng)努力對黃金射頻系統(tǒng)采用的流程進行調(diào)整和擴展，來對調(diào)制品質(zhì)進行測量?；邳S金射頻的系統(tǒng)進行一種稱為發(fā)送包錯誤率(transmit packet error rate，TxPER)的測試，這種測試與EVM測試目標(biāo)類似(即對發(fā)射機上的調(diào)制品質(zhì)進行驗證)。

TxPER測試要讓DUT發(fā)射一個預(yù)先確定的數(shù)據(jù)包流，而使用黃金射頻中的接收機來收集數(shù)據(jù)，并將其與參考數(shù)據(jù)包進行比較，以檢驗包錯誤率(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)。黃金射頻接收機性能的變化也會帶來不同的PER結(jié)果，即使發(fā)射機性能沒有什么變化，這會導(dǎo)致生產(chǎn)線上的“虛假不合格”(即一個好的器件被認(rèn)定為不合格)，并會造成產(chǎn)品成品率的波動。這兩種情況是每家制造商都希望避免的。

測試設(shè)備出現(xiàn)的一個令人激動的進展將會改變這一切，獲得一種成本經(jīng)濟性好、靈活且?guī)挐M足EVM測量需要的集成化測試裝置，將有可能改變WLAN裝置測試的方式?，F(xiàn)在，市場上已經(jīng)出現(xiàn)集成化的WLAN測試儀解決方案，這些測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、靈活性和獨立性。

在這類系統(tǒng)中，黃金射頻、功率計、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儀器中，從而大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。整套測試裝置包括可編程矢量信號發(fā)生器和寬帶接收機，其精度與功率計相近。該系統(tǒng)只需要一臺PC就可以容納DUT控制軟件及WLAN測量軟件。

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

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

屬于可修調(diào)測試平臺的集成化測試裝置，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降低測試的總成本。那些獨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試系統(tǒng)，對于WLAN制造商來說是理想的選擇，其架構(gòu)也能很好的提供WLAN器件測試的新方法，而且可以更容易的適應(yīng)未來技術(shù)。由于測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)將是長久應(yīng)用的解決方案。