Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 射頻/無線
 
 
射頻/無線  

TD-SCDMA多模終端生產測試探討

上網時間: 2007年10月11日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:TD-SCDMA  GSM  GPS 

終端生產測試可使用訊號傳輸模式(綜合測試儀)和非訊號傳輸模式(訊號源、訊號分析儀)兩種方案。綜合測試儀更符合規格的訊號傳輸一致性;而訊號源、訊號分析儀則具有更大的靈活性、更快的速度和更好的精密度。TD-SCDMA終端測試必須包含對GSM模式的支援,同時,為提高終端產品的競爭力,廠商生產的TD-SCDMA終端還可能包括GPS、藍牙、WiFi(802.11b/g)、DVB等模式。

目前市場上還沒有能同時支援這些模式的綜合測試儀,因此,訊號源、訊號分析儀在對多模式的支援方面具有明顯優勢。對於這種模式缺乏訊號傳輸支援的弱點,可透過晶片廠商提供的實體層(L1)訊號傳輸模擬軟體進行彌補。隨著晶片廠商對實體層(L1)訊號傳輸模擬軟體的逐步開放,非訊號傳輸模式方案越來越受到終端生產廠商的重視,這代表著未來終端測試的新方向。

完整的終端生產測試包括射頻收發機校準、射頻收發機測試、終端音訊測試、電源測試四個方面。本文將探討基於訊號源、訊號分析儀、音訊分析儀和通訊電源的生產測試方案。對於多模終端的測試,該方案具有全面、快速、精確和靈活的特點。對TD-SCDMA終端生產商而言,該方案可以打破儀器儀表廠商的技術壟斷,選擇更具有性價比競爭力的生產測試儀表。此外,該方案對於傳統2G和其它3G終端生產商具有同樣的參考意義。

方案簡介

該方案的組成儀器包括:射頻向量訊號源、射頻向量訊號分析儀、音訊分析儀和通訊電源,此外還包括射頻收發耦合器和開關陣列等裝置,它們可以對終端進行射頻收發機校準、射頻收發機測試、終端音訊測試、電源測等一站式整體測試。該方案可獨立於模式的限制,提供TD-SCDMA、GSM、藍牙、WiFi(802.11b/g)、DVB、GPS等模式的一站式測試。

圖1是使用Keithley 2910向量訊號源、2810向量訊號分析儀、2306雙通道電源和2015音訊分析儀搭建的測試案例。傳統的綜合測試儀測試速度受限於空中訊號傳輸,對於生產廠商而言意味著測試成本的提高。作為無線通訊的空中訊號傳輸,實際上是屬於手機軟體的問題,筆者認為並不需要在生產測試階段進行嚴格驗證,應該將重點集中在影響手機性能的硬體特性上。作為對訊號傳輸部份的替代,該方案需要晶片廠商提供實體層(L1)控制命令集,並透過電腦介面對被測件進行控制。

選用高速訊號源和分析儀,可以突破儀器速度的瓶頸,使方案的測試速度幾乎只是取決於被測件的響應速度,在生產線上可實現最大的測試吞吐量,為廠商提高測試效率,降低測試成本。

目前中高階訊號源和分析儀的精密度指標均較綜合測試儀高,可實現高精密度的測試、增加測試的可靠性、降低誤測率,並提高測試效率與降低測試成本。

分離的測試儀器可根據客戶的具體需要靈活配置,實現產線測試的靈活搭配,有效解決生產線測試站之間的‘瓶頸效應’問題和重配置問題。

以下將針對終端生產測試的四個方面分別提供具體測試建議,供TD-SCDMA終端生產廠商參考。

圖1:TD-SCDMA終端測試一站式解決方案案例。
圖1:TD-SCDMA終端測試一站式解決方案案例。

射頻收發機校準

終端射頻性能的優劣直接取決於射頻收發機的校準,這是生產測試中最重要的環節。

終端收發機的校準包括對AGC(自動增益控制)電壓、AFC(自動頻率控制)電壓和APC(自動功率控制)電壓三個核心參數的校準;校準的過程包括對應測試、校驗值計算(校驗值調整)和校準後數值寫入三個步驟。

1. AGC校準

射頻接收機接收的訊號具有很大的功率範圍,透過對AGC電壓的調整,可以使採樣前的基頻訊號振幅維持在一個?定的範圍。AGC電壓的校準就是對控制電壓和接收訊號功率的對應關係進行測量,並將這種對應關係寫入到儲存介質,如E2 ROM。實際應用中,AGC的控制電壓可能包括1~3級,分別表示為AGC1、AGC2、AGC3,同時,AGC的校準可能還包括對低噪音放大器(LNA)開關的作業。

AGC的校準需要的測試儀器是射頻訊號源,該訊號源能為被測終端提供較大功率範圍的連續波(CW)或特定調變訊號。

TD-SCDMA模式的AGC校準作業步驟包括:

a. 透過實體層訊號控制命令使手機進入TD-SCDMA測試模式,打開TD-SCDMA接收機通道;

b. 根據AGC演算法要求,透過訊號源列表模式依次發射一組頻率和功率組合的下行TD-SCDMA RMC12.2k調變訊號;

c. 配合步驟b,透過晶片廠商提供的AGC參數讀取指令讀取AGC參數;

d. 計算並調整AGC參數,透過晶片廠商提供的AGC參數寫入指令將調整後的AGC參數值寫回E2 ROM。

其它模式,如GSM,AGC校準的步驟與TD-SCDMA類似,所不同的是要求終端晶片廠商提供其它模式的實體層(L1)訊號傳輸模擬軟體和控制介面(並列埠、串列埠或USB埠)。

2. AFC校準

AFC校準是調整振盪器的參考頻率,使手機發射出的訊號具有正確的載波頻率。校準的方法是將手機設置在一系列特定頻率上並發射訊號,使用訊號分析儀測試該訊號的頻率誤差,然後計算AFC的補償電壓,並將調整後的AFC電壓寫入E2 ROM。

TD-SCDMA模式的AFC校準作業步驟:

a. 透過實體層控制命令使終端進入TD-SCDMA測試模式,打開TD-SCDMA發射機通道;

b. 透過實體層訊號傳輸模擬指令,並設定手機發射訊號的頻率和功率;

c. 配合步驟b,使用2810訊號分析儀的TD-SCDMA解調分析選件測量終端發射訊號的頻率誤差;

d. 根據測量值運算調整AFC參數,透過晶片廠商提供的AFC參數寫入指令將調整後的AFC參數值寫回E2 ROM。

其它模式,如GSM,AFC校準的步驟與TD-SCDMA類似,分析儀需具備這些模式訊號頻率誤差的分析功能。

3. APC校準

終端發射機發射的射頻訊號功率值具有一定的控制範圍(功率等級),APC電壓的調整是實現不同發射功率的方法。對APC控制電壓的校準,就是對控制電壓和發射功率的對應關係進行測量,並把這種對應關係寫入到儲存介質。APC校準所需要的測試儀器是訊號分析儀,該儀器對終端發射的射頻訊號進行瞬時功率測試,被測訊號可以是連續波訊號也可以是特定調變的訊號。實際的APC電路可能包括多級APC參數。

TD-SCDMA模式的APC校準作業步驟包括:

a. 透過實體層控制命令使終端進入TD-SCDMA測試模式,打開TD-SCDMA發射機通道;

b. 透過實體層訊號傳輸模擬指令,並設定手機發射訊號的頻率和功率;

c. 配合步驟b,使用訊號分析儀對訊號的功率進行測試;

d. 重複b和c,直到所有要求的頻率、功率點測試完畢;

e. 根據測量值計算調整APC參數,透過晶片廠商提供的APC參數寫入指令將調整後的APC參數值寫回E2 ROM。

針對其它模式如GSM,APC校準的步驟與TD-SCDMA類似,所不同的是要求終端晶片廠商提供其它模式的L1訊號傳輸模擬軟體和控制介面。

射頻收發機測試

射頻收發機的測試是檢驗經校準後的終端基本功能和射頻性能。一般來說,終端射頻收發機的測試遵從相應的通訊標準規格,規格對測試原理、測試方法和測試要求提出了明確的規定。規格所建議的測試方法必須使用理想的基地台模擬器,這在實際應用中非常苛刻,無論是綜合測試儀還是訊號源、分析儀都不能被稱作理想的基地台模擬器。

用訊號源、訊號分析儀充當基地台模擬器將具有更大的靈活性、更快的速度和更好的精密度,更適合大規模量產。針對訊號源、訊號分析儀訊號傳輸弱點,可利用晶片供應商的實體層L1控制命令和控制介面來進行彌補。因此這種方案已成為未來發展的方向。

TD-SCDMA終端收發機測試參考的標準為3GPP TS25.122,對於大規模的生產測試,不可能測量規格中的所有要求項目,因為這是不切實際的,往往只要求測試與產品品質相關的關鍵項目。透過對協議的進一步分析可看出,協議測試項目包含了對終端訊號傳輸軟體和終端收發機硬體性能的測試。我們可以不完全遵照協議規定的測試流程,將測試項目集中在對終端收發機硬體性能的測試上。

生產測試中建議發射機的測試項目有:UE最大輸出功率、UE頻率穩定度、閉環功率控制、最小輸出功率、發射關閉功率、發射開/關時間模板、佔用頻寬、頻譜發射模板、鄰近訊息通道泄漏比(ACLR)、雜散發射、誤差向量振幅。

此處規定了發射機功率、頻率、動態功率、頻譜和調變五個方面的指標,我們可以將這些測試項目進行合併,具體建議測試方法如下:

1. 透過實體層控制命令使終端進入TD-SCDMA 12.2k RMC環回測試模式;

2. 設定頻點,並將終端發射功率設為最大;

3. 使用訊號分析儀測試最大輸出功率、開/關時間模板、發射關閉功率、佔用頻寬、頻譜發射模板、雜散發射、鄰近訊息通道泄漏比(ACLR)、頻率誤差、誤差向量振幅等參數,所選訊號分析儀需具備這些參數的分析功能能;

4. 改變頻點,重複步驟3,直到標準要求的三個頻點(高、中、低)測試完成;

5. 設定頻點,並依照閉環功率控制要求的功率/時間關係(A~G段)設置發射功率,使用訊號分析儀完成動態功率測試;

6. 設置功率到最小,完成最小發射功率的測試

7. 改變頻點,重複步驟5,直到要求的頻點測試完成

生產測試中建議接收機的測試項目包含參考接收靈敏度和最大輸入電平,實際上就是接收誤碼率測試。

根據3GPP 34.122標準要求的測試方法,我們可依照以下步驟進行測試:

1. 透過實體層控制命令使終端進入TD-SCDMA 12.2k RMC環回測試模式;

2. 透過訊號源產生BER測試所要求的訊號,所選訊號源需具備足夠長度的TD-SCDMA波形產生功能,根據參考接收靈敏度和最大輸入電平所要求的功率電平設置訊號功率;

3. 終端解調所接收的訊號,並將解調位元透過控制介面(並列埠、串列埠或USB埠)傳回電腦,利用晶片廠商提供的PN9 BER公式計算BER。將BER與標準要求進行比對。

對於GSM等其它模式,我們可以利用類似的方法根據標準制訂測試項目。

終端音訊測試

語音通訊是終端設備的主要功能,也是用戶評價終端裝置性能的重要因素。因此,對終端進行嚴格的音訊測試是終端生產測試的關鍵。

今天的手機終端整合了更多多媒體功能,為了與傳統手機進行區別,其音訊能力也必須提高或改進。雖然語音呼叫可使用單聲道且傳真度相對較低,但音樂和視訊功能卻必須使用更高的採樣速率來實現高品質的立體聲重現。

因此,建議將終端的音訊測試分為兩方面:語音通訊音訊測試和多媒體功能音訊測試。使用的儀器為Keithley 2015音訊分析儀。

1. 語音通訊音訊測試

針對TD-SCDMA終端(包括GSM模式和TD-SCDMA模式),必須參考的標準為3GPP TS 51.010、TS26.131和TS26.132。以下是標準中規定的音訊測試項目。

實際生產中,通常將以上測試項目簡化為語音通訊過程中,對語音響應電平、頻率響應特性、失真和噪音的測量。

測試方法:

a. 把手機安裝到測試架上,把人工耳和手機的耳機孔密閉安裝;

b. 透過實體層訊號傳輸模擬指令使終端進入語音環回模式;

c. 音訊分析儀連接人工嘴,在參考點發送額定聲壓值的純單音,根據標準變化頻率;

d. 音訊分析儀連接人工耳,測試模擬耳的輸出電平、頻率響應特性、失真和噪音。

2. 多媒體功能音訊測試

許多新的音訊產品如MP3和MD等,對CODEC編碼/解碼器有特別的測試要求,必須在同一時間輸入多音測試訊號,如需從22Hz~20kHz頻率範圍內,依照1/3OCTAVE的分佈產生31個多音訊號,並在同一時間輸出,因此必須對CODEC作出響應測試。而借助於專業音訊分析儀和專業音訊分析軟體,可以完成這類測試。

電源測試

終端的電池校準、耗電特性和充電特性可透過供電電源來檢驗。雙通道電源設備可對終端進行專業電源測試。這種測試方法在傳統生產線上被廣泛採用,但此處不再具體討論。

作者:張毓華

中國射頻顧問

美國吉時利儀器公司




投票數:   加入我的最愛
我來評論 - TD-SCDMA多模終端生產測試探討
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首