| 在通信設(shè)備生產(chǎn)領(lǐng)域,射頻功率的測量是必不可少的。主信道的功率測量往往決定了接通的質(zhì)量,鄰信道的功率測量則決定不同手機用戶之間的干擾程度。而所有上述的指標(biāo)必須符合相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
例如,cdmaOne的手機標(biāo)準(zhǔn)清楚定義了頻譜相對于載頻的最大干擾度,并指明了有關(guān)射頻功率測試的詳細辦法。單純的功率表往往不能提供與頻譜相關(guān)的測試功能,因為其不能分辨總功率下的不同子功率,也不能分辨被測發(fā)射帶寬區(qū)域內(nèi)外的頻率
但是,單純的功率表較為便宜,價格一般為5000美金左右,這對于那些在生產(chǎn)過程中只測量總輸出功率的用戶來說是符合要求的。在功率表前端加裝可選頻率的濾波器可以與實現(xiàn)頻譜相關(guān)的測試內(nèi)容,但這無疑增加了成本和復(fù)雜程度。
頻譜分析儀可以分析頻域下的射頻功率,但是通常情況下,如測量不同功率等級,則不能達到類似功率表的精度。然而,由于目前沒有更加理想的替代產(chǎn)品,頻譜分析儀往往從實驗室搬移到生產(chǎn)線上大量使用。
為了讓頻譜儀達到功率表的精度,一般會加長掃描時間或做多次平均,但這會大大增加測試的時間。用于生產(chǎn)測試的頻譜儀往往不低于20000美金。
對手機等需要仔細組裝測試的產(chǎn)品而言,生產(chǎn)線的最后部分會使用復(fù)雜的綜測儀來進行最終的校準(zhǔn)和調(diào)整。這些設(shè)備能通過對被測手機進行呼叫來模擬基站功能。上述這些功能往往會令整個設(shè)備價格變成30 000～90 000美金不等。
生產(chǎn)測試有哪些要求?
由于價格不斷降低,利潤變薄,通信廠家必須優(yōu)化生產(chǎn)線,提高生產(chǎn)效率�；谏鲜隹紤],通信廠家一般會對手機在最后組裝之前進行板極測試,從而大量節(jié)省測試時間,提高產(chǎn)出。
在頻域下進行快速射頻功率測量可以校準(zhǔn)發(fā)射狀態(tài)下各信道的功率。而且,利用帶寬可調(diào)的射頻功率測試儀器,上行和下行的鄰信道和間隔信道的功率測試也可以在板極進行。
在校準(zhǔn)階段,手機會發(fā)射一系列射頻信號,在若干個不同的頻率下測量發(fā)射功率。
這些數(shù)據(jù)建立了線性數(shù)值表和已校準(zhǔn)的頻率補償值,并存儲在手機的相應(yīng)硬件內(nèi)。 獲得了上述這些補償值的功率校準(zhǔn)過程是不斷重復(fù)的,每個頻帶需要60～100次(甚至更多次)功率測量。
如果手機支持多頻工作,則功率測量的次數(shù)起碼會翻倍。多模手機(即工作在不同制式)則需要在每個工作制式下進行功率測試。在鄰信道進行虛假能量的測量對于保證最大允許干擾功率的大小也是至關(guān)重要的。這些測試必須在每個頻帶(手機工作的所有標(biāo)準(zhǔn)制式)下進行。
正是因為上述大量的功率測試,現(xiàn)代快速自動化測試系統(tǒng), 需具備GPIB控制功能,用于收集,處理和分析數(shù)據(jù)。典型的的這種測試儀器擯棄了復(fù)雜的顯示和控制功能,從而節(jié)省造價,提高生產(chǎn)能力。
美國吉時利(Keithley)儀器公司新推出的2800射頻功率分析儀,就提供了上述基于頻域的測試功能,并涵蓋了通信行業(yè)手機的不同標(biāo)準(zhǔn), 是當(dāng)今通信測試應(yīng)用的典型代表。 下面介紹射頻功率分析儀的主要特點。
以應(yīng)用為導(dǎo)向
射頻功率分析儀作為新一代的以應(yīng)用為導(dǎo)向的通信測試儀器,是專為通信測試度身定制,解決了三大主要問題：①加快測試速度 ②節(jié)省測試時間 ③降低成本。
儀器的設(shè)計思路和命名,一般因不同應(yīng)用目標(biāo)而不同。 但是,通常來講,這些名稱會是“射頻數(shù)字化儀”, “射頻功率分析儀”或“射頻信號分析儀”,等等,是針對某些專用的測試項。這些儀器往往價格較低,在15 000到20 000美金之間。若針對手機和基站測試,在設(shè)計的功能上,一般會包括DSP技術(shù)的FFT電路,更多的數(shù)據(jù)緩沖,簡單的控制面板和顯示功能以及專門針對具體應(yīng)用的測試設(shè)置(比如預(yù)存的頻率量程,量程設(shè)置以及特定的測試選項)。
先進的功能
手機用射頻分析儀可以模擬頻譜儀的許多功能,而去除了跟頻率有關(guān)的功率測試以外的功能。而大量復(fù)雜的頻譜儀為了能以CRT顯示采樣的信號,往往集成了信號混合、振蕩器、頻率轉(zhuǎn)換、濾波以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能。因此,測試過程相對較慢,而且在絕大部分場合,顯示器對于板級測試是不需要的。而新一代的測試儀器運用FFT電路,能夠直接采樣,并在時域下數(shù)字化所測信號,然后在頻域下得出數(shù)字化的信號諧波。
在手機測試領(lǐng)域,不用傳感器直接將信號輸入是另一個優(yōu)點。因此在儀器支持的頻帶內(nèi)較低的駐波比(<1.5:1)是基本的要求。新一代的功率測量儀器可以達到0.3dB的精確度,重復(fù)性好于0.1dB。這些儀器需要一個穩(wěn)定的內(nèi)部振蕩源做標(biāo)準(zhǔn),也可外接頻率源以達到與主系統(tǒng)時鐘的同步。
對生成TDMA信號的產(chǎn)品,如GSM手機和功率放大器,會需要脈沖測量的功能。為了減少測試時間,射頻功率分析儀能夠在4.6ms的周期內(nèi)捕捉到577μs發(fā)射的脈沖寬度,并能進行下一個連續(xù)脈沖的測量。
其他的測試功能
�、� 載頻: 確認被測手機是否在正確的頻率下發(fā)射信號;
② 峰值頻譜測量功能: 發(fā)現(xiàn)功率頻譜的峰值,評價發(fā)射功率的缺損;
�、� 頻率調(diào)制指數(shù)(AMPS標(biāo)準(zhǔn)): 邊帶噪聲測量。
專為高速測試而設(shè)計
仔細研究射頻功率分析儀的各項指標(biāo)還會發(fā)現(xiàn)更多的的特點。采用了多種方法提高測試速度進而提升生產(chǎn)能力,就是設(shè)計的關(guān)鍵要素。
例如,在儀器前端,使用了固態(tài)開關(guān),使切換延遲時間最小化。與機械式射頻元件切換時間若干毫秒相比,固態(tài)開關(guān)一般只需幾個微秒。
采用數(shù)字濾波器和數(shù)字下行轉(zhuǎn)換器的設(shè)計,可以一次讀出主信道,兩個鄰信道和兩個間隔信道的功率值。這樣的話,多達5個帶寬的功率測量可以同時完成。
另一個提高速度的方法是將由PC所做的對具體應(yīng)用的設(shè)置轉(zhuǎn)到儀器內(nèi)實現(xiàn),減少從PC到儀器的數(shù)據(jù)交換量, 這樣能節(jié)省GPIB通信的時間。
使用儀器的內(nèi)存執(zhí)行程序是另一個減少GPIB通信的方法。在內(nèi)存中存儲了全部的測試步驟,能讓儀器在收到計算機發(fā)來的執(zhí)行命令后控制整個測試過程。
在測試系統(tǒng)內(nèi)儀器間的硬件觸發(fā),實現(xiàn)了計算機最少介入的情況下多臺儀器的協(xié)同操作, 解決了GPIB通信這一瓶頸問題。 綜上所述這些特點, 使射頻功率分析儀的測試時間大大縮短。
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