基于新平臺降低手機制造的測試成本

手機制造業(yè)是一個競爭極其激烈的行業(yè)。在過去幾年中，在新興市場(例如中國和印度)的帶動下，全球手機用戶數量呈現急劇增長，這使所有制造商都感受到必須降低制造成本并提高利潤以保持競爭力的巨大壓力。因此，他們對生產過程更為關注，特別是如何降低在手機制造總成本中不斷增加的測試成本。

由于手機的結構越來越復雜，需要進行更多的測試，制造商必須找到適當的策略來降低不斷上升的測試成本。方法之一就是設計能夠進行更高效測試的產品，另一種方法就是使用新型測試設備，這些新型測試設備通過采用新架構、更快的測量和校準技術，能夠提高吞吐率和降低擁有成本。

導致測試成本上漲的原因

最新的手機集成了許多先進的功能，例如藍牙、WiFi、MP3、立體聲FM廣播、GPS、拍照和錄像功能。另外，3G手機還必須支持多種接入技術，例如GSM、GPRS、EGPRS和W-CDMA。如此眾多的技術匯集在一起，使得手機在制造過程中需要進行的測試量顯著增加。

生產線上最耗費時間的測量步驟之一就是校準，執(zhí)行RF發(fā)射器和接收器校準測試的目的，就是為了驗證所有射頻功能是否工作正常以及是否符合技術和監(jiān)管標準。發(fā)射器輸出功率的校準會影響最大功率、最小功率、功率控制、調制質量、鄰近信道、頻譜輻射和電池使用壽命等諸多方面。為確保對用戶網絡進行適當的功率控制和切換操作，必須對接收器輸入電平接收信號強度指示器(RSSI)進行精確校準。對于最新的多模式3G手機，必須在更多頻帶上使用不同調制類型和標準要求進行校準。因此，校準已經成為制造測試過程中的重要步驟。

一直以來，發(fā)射器校準測試使用手機測試模式將發(fā)射器設置成指定的信道和功率電平，然后再使用無線通信測試儀進行測量。通過該測試計算出校正因子，并將結果載入手機校準表格內。重復執(zhí)行該過程幾次，獲得每個頻帶中多個頻率上的各個功率電平。手機RSSI校準過程通常與發(fā)射器校準過程相似，其中由測試儀提供校準調制信號以激發(fā)移動接收器。然后手機對校準信號進行RSSI測量，并為該測量生成一個校正因子。重復執(zhí)行該過程以獲得每個頻帶劃分成多個頻率的各個功率電平。

上述手機發(fā)射器和接收器校準過程需要大量通信時間，通過一個串行接口控制手機、讀取測試儀中的測量數據以及將校準數據寫入手機。對于多頻帶、多模式的3G手機，該通信時間是總體校準時間的重要部分。

制造商面臨如何在不顯著增加測試成本的情況下，測試具有更多功能和更高復雜度的產品的困難。解決方案的一個方面就是通過向新一代無線產品中建立特殊的復雜測試模式，以降低制造測試時間。這些測試模式通過執(zhí)行復雜的順序測試步驟并控制手機功能，來加快測量速度并極大降低校準所需的通信時間。另一種方法就是促使測試設備供應商在用于校準手機的測試儀器中提供創(chuàng)新、高效的設計和測量技術。

校準手機所需的設備功能

要校準手機，測試儀本身必須擁有經校準的信號源和測量接收器。測試儀為經校準的信號源提供一個預定的信號電平，然后再由手機接收器進行測量。

作為一個經校準的測量接收器，測試儀執(zhí)行校準手機所需的四種測量：測量功率，以驗證手機是否以正確的功率電平進行傳輸；通道外頻譜發(fā)射；頻譜監(jiān)控；調制質量。

以上的四種測量為關鍵的校準測量。然而，用戶還可以采用其它調制和頻譜測量以驗證設備的其他性能參數，例如相位、頻率或通道外發(fā)射。例如，使用頻譜監(jiān)測器可用于濾波器帶寬檢查和載波抑制。測試儀的這些功能必須能夠滿足制造商的手機芯片組校準要求。

圖1顯示了在Agilent E6601A無線通信測試儀中運行的W-CDMA校準應用的專用物理信道(DPCH)測量的截屏圖。用戶可以使用測試儀控制DPCH下行鏈路信道數設置、輸出功率和調制類型。人們常見的根據測量標準在3.84 MHz頻帶內測量的功率包括平均功率(5 MHz頻帶內的平均功率)、動態(tài)功率(在一組頻率上的快速功率變化)和RRC濾波功率(Filtered Power)。頻譜測量包括頻譜發(fā)射屏蔽(spectrum emission mask)、占用帶寬和鄰信道泄漏比，它描述了手機的信道外發(fā)射。

圖1：針對W-CDMA校準應用的DPCH測量

提高測量速度

準確校準采用許多信道(頻率)和功率電平，以確保經測試后的手機能正確工作。例如，W-CDMA設備校準服務通常測量800到1000MHz和1700到1990MHz兩個頻帶的功率，其中每個頻帶有15個信道，每個信道有20個功率電平。這樣就增加了600個功率測量。另外，在每個頻帶上還進行300個接收器測量，因此校準某個設備一共需要1200個測量。使用典型的功率測量方法和按順序進行接收器測量，W-CDMA設備校準將花費150秒。

減少測量數量并不總是可行的。因此，測試設備供應商開發(fā)了多種新技術，通過減少設置、通信和測量時間來改善測量過程。其中之一是快速設備調節(jié)(Fast Device Tune)，它是安捷倫測試儀提供的一種測量技術，該技術允許在一次掃描中同時校準在各電平和頻率上的手機發(fā)射器輸出功率和RSSI。該測量通過使用復雜測試模式的手機來完成，在這個過程中手機和測試儀之間不建立呼叫。測試模式需要芯片組支持以及軟件，以使手機能夠在多個頻率和電平上發(fā)射信號，還能使手機與用于接收器測量的測試儀同步。

在快速設備調節(jié)方法中，手機以各種上行鏈路頻率發(fā)射預定義的連續(xù)變化功率電平，同時調節(jié)接收器進行各種下行鏈路頻率和功率電平的測試儀信號測量(見圖2)。

圖2：快速設備調節(jié)測量允許同時對輸出功率和輸入功率進行校準

使用快速設備調節(jié)方法的W-CDMA設備校準可在15秒內完成，而使用標準技術則需150秒。這一巨大進步突破了生產測試過程中成本高昂的瓶頸，能夠顯著提高產品生產效率。

新一代測試平臺

通過快速設備調節(jié)等技術，校準測量正在突破速度方面的技術極限，例如GSM幀速率。突破這些限制后，測試速度將取決于手機復雜的測試模式。然而，測試設備供應商可通過其它改進來進一步降低測試成本。

在新一代平臺上設計的測試儀提高了總體操作效率，并支持集成多種技術。例如，Agilent E6601A內置可運行Microsoft Windows XP的開放式PC。這種體系結構有很多優(yōu)點：Windows提供了用戶熟悉的、易于使用的界面，編程結構、幫助和故障診斷工具也很熟悉。Windows遠程桌面功能使制造商可以從任何其它Windows電腦上操控任何測試儀。測試儀可以彼此通信，并可運行任何計算機程序。在外包制造的時代，這對于提高生產效率來具有很大的幫助。

通過將測試儀變?yōu)?ldquo;智能儀器”，測試設備供應商為手機制造商提供了更多的機會來優(yōu)化自動化生產線。測試儀具有控制和連接能力，因此成為高效、自動化測試系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)無需使用單獨的系統(tǒng)控制器，使用在內置計算機控制器上運行的自動化測試程序，可以節(jié)省系統(tǒng)機架空間，簡化總體系統(tǒng)設計。

在新一代平臺中，測試設備供應商可以進行其它改進以降低擁有成本，進而降低測試成本。供應商能夠在可靠性設計、支持、校準與維修工具等所有方面應用先進技術和創(chuàng)造性的方法，最大限度延長儀器的運行時間。

測試設備供應商甚至可以采用靈活的許可策略，例如“可轉移”許可證，使制造商能夠將測試能力平衡分配到其全球制造工廠之中，充分利用閑置的測試設備，而不必投資購買額外的測試設備，從而實現更高的測試設備利用率。