無線通信設備測試解決方法之趨勢

2019-11-05 02:53:57

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供稿：網友

作者：陳力

了解真正的設備擁有成本

在當今的制造業中，對于負責生產并測試通信系統用元器件及接收機的經理們來說，購買最適合的測試設備將對他們的成本底線產生巨大影響。

顯然，測試設備必須滿足非凡的性能要求，但是影響購買決策的另一個要害因素則是擁有成本。事實上，由于制造商把可靠性（或不可靠性）與停機時間直接聯系了起來，使得買家一般不會注重到擁有成本，甚至往往不會直接考慮這項成本，而只是依靠對廠商可靠性的感覺來選擇測試設備。

鑒于通信行業在提高吞吐率和降低成本方面的壓力與日俱增，加之業內快速發展的態勢，這就使得因可靠性問題導致的停機逐漸成為人們關注的焦點。然而，可靠性只是總體擁有成本中的一個因素?，F在，通過使用那些專為降低擁有成本而設計的測試設備，元器件制造商可以更好地熟悉如何降低成本；而這些公司也會因此贏得競爭優勢。

一臺測試儀器（例如信號發生器）的真實擁有成本不僅限于其購買費用和耗電費用等明顯成本。對于制造商來說，擁有成本主要受測試設備某一部件可能導致的停機時間的影響。任何停機時間，不管是因為維護還是維修而引起的，都會直接影響成本底線。這不僅僅包括吞吐率的降低，還包括修復設備部件并使其重新加入測試系統的時間和費用。

擁有成本作為決定購買的要素，雖然信號發生器的可靠性對儀器的故障次數有著直接的影響，但它并不能準確猜測真正的擁有成本。因此，信號發生器的真實擁有成本可能非常昂貴，遠遠超過大多數制造商所意識到的程度。生產經理需要有更寬的眼界，不僅包括可靠性，還要包括校準和維修，因為與這些過程相關的費用和時間可能相差極大。

評估擁有成本的要害因素包括校準、故障率和維修——其中每個因素都可能會引起信號發生器的停機。一般認為，校準包括兩個步驟：1驗證儀表廠商的性能，以及2進行調整，以糾正在性能上的偏差。通常，信號發生器的校準計劃取決于建議的工廠校準周期，例如每兩年或三年，或來自客戶的校準請求。注重，在后一種情況中，某些客戶會要求頻繁進行校準。無論如何，每次校準都會導致停工（這在很大程度上取決于進行校準所在的地點，是在現場還是不在現場，以及驗證和調整過程的復雜程度）。

信號發生器的可靠性與其故障率直接成正比。故障率較高的信號發生器會讓制造商付出高昂代價，一方面是維修故障所付出的費用和時間，另一方面是故障造成的停機時間。設計具有高可靠性和高質量的儀器，通常故障率較低，從而它們的擁有成本也較低。

信號發生器的維修可能在現場進行，也可能不在現場進行，這取決于故障的范圍。無論哪種情況，都會涉及維修造成的停機時間以及完成維修（包括所有需要的診斷）所用的時間等相關成本。假如產品可以現場維修，那么修復工作可能只需要訂購和更換部件；假如不能現場維修，則可能需要將其送至地區維修中心。作為最終的手段，產品可能需要送回工廠進行維修。在后兩種情況中，還必須考慮到往返運輸產品所花費的時間和費用――這可能非常重要，非凡是要進行跨國運輸的時候。由于工廠的生產流程通常設計成正向運動的流水線形式，而不利于維修故障產品，所以工廠維修可能非凡麻煩。

這些“真實成本”可能會快速增長，這不僅影響了制造商的總體成本底線，也會影響其元器件的成本。因此，制造商現在比以往更需要基于擁有成本來考慮產品，而不僅僅是基于產品的可靠性。

用于制造新型無線設備的測試策略

手機無線設備是當今世界上銷售最快的電子消費品之一，全球2005年的手機銷量超過了7億部，預計2006年將增加到10億部。目前成熟市場上銷售的無線設備主要集中于藍牙、數碼相機、mp3播放器和互聯網接入設備等，而低成本的手機將是未來新興市場上的主力軍。將來，無線設備用戶還將享用更多先進的電子產品，例如無線局域網、GPS、FM立體聲和廣播電視等。隨著E911的首次亮相，將有更多電話具備GPS能力，更多定位服務也將相繼推出，例如手機中的逐向導航（turn-by-turnnavigation）系統。目前許多用戶淘汰了他們現有的手機，取而代之的是更加小巧輕便、更流行的新型手機。這種手機擁有更多特性和功能，其電池使用時間也更長。這一趨勢推動了手機市場的不斷發展。此外，隨著無線設備和基礎設施成本的降低，在印度和中國等一些國家，安裝無線設備的成本要比有線基礎設施低很多，因而無線設備擁有更大、更廣的市場發展潛力。由于手機的成本很低，這些市場對無線設備制造商的吸引力越來越大。同時也為傳統的OEM和無線設備制造商提供了絕佳的機會。

這種對低成本無線設備的需求，一方面為新興的更高效的合同制造商（CM）和原件設計制造商（ODM）提供了機遇；一方面也為傳統的無線OEM設計者帶來挑戰。如今，許多OEM制造商都在采用參考設計機構（RDH）的設計；后者基于芯片組制造商定制設計的芯片銷售基本的電話設計。OEM然后再向RDH設計中添加用戶界面（UI）、特性集和封裝。為進一步控制成本，可以交由合同制造商（CM）完成手機生產的全部過程，幫助OEM進行無線設備的測試和封裝。

RDH和CM的出現導致了市場的激烈競爭，在增進了電話功能的同時，降低了手機的價格。目前無線設備制造商關注的是總體制造成本中的一個重要部分――制造尤其是測試成本的控制。要降低測試成本，需要先從設計者開始。設計者被要求在設計時結合硬件和軟件的特性，降低制造中的測試成本。

測試設備供給商面臨許多新的挑戰：他們需要提供創新的產品設計、測試和測量技術，以便協助無線設備設計者和制造商降低每臺設備的測試成本。傳統無線設備的測試是在“測試模式”下對發射機進行校準測試。此時，電話采用了可編程的測試模式和接入點。在開始任何參數測試之前，接收機測量通常要求進行耗時的呼叫建立。更改模式時，無線設備將按照用戶的指示，通過空中呼叫處理/協議命令來進行。為降低制造測試時間，無線設備設計者將在新一代產品中建立非凡的測試模式，使產品具有復雜的序列和無線設備控制模式，加速測量速度并取消建立呼叫的過程。設計者還開發了新型測量，例如PAvT，在使用GSM/GPRS/EGPRS技術的無線設備中測量極性調制。

在制造業測試中，發射機的參數校準是最費時的無線設備測量序列之一。裝配完成后，校準發射機時需要以各種發射機功率電平和頻率對無線設備進行測量。這些測量用于生成設備指定的校準數據，并下載到無線設備中，確保符合法規并達到技術指標。無線設備制造商面臨著兩難的境地，一方面用戶要求增加測試產品的功能和復雜性，另一方面必須降低測試的成本。

要在競爭激烈的無線設備市場上立于不敗之地，制造商的無線設備的設計必須滿足低成本的測試需求，同時能夠以新型、創新的測試策略控制制造測試成本，并且擁有靈活的制造生產線以適應新制式和測試策略。

超越傳統頻譜分析

傳統的頻譜分析儀是標量測量設備，主要顯示標量值（信號幅值）隨頻率變化曲線圖。最常見的測量就是對頻譜組成部分（例如諧波、互調和雜散信號）的信號功率和頻率的測量。功率與頻率的比值可以根據分辨率帶寬（RBW）進行積分或修正，以產生噪聲功率（和相位噪聲）、頻帶功率、相鄰信道功率和占用帶寬。

頻譜分析儀也可以用于測量時域或調制域特征。測量這些特性的最簡單方法就是停止頻譜分析儀的頻率掃描（例如將測量寬度設置為0Hz），并設置適當的中心頻率和RBW寬度，使其足以包含感愛好的信號。此時，分析儀的X軸以時間為單位，該“零掃寬”測量跡線結果為射頻信號的包絡，即射頻信號的AM解調測量結果或觸發脈沖功率信息。通過使用類似設置并偏置分析儀的中心頻率，可使感愛好的信號處于RBW濾波器的裙邊之上，可以進行FM解調測量。這些技術通常很有效，但是可能非常麻煩（例如設置和解釋過程很復雜）、不精確，且靈活性受到限制。

因此，為了滿足現代通信系統的要求，需要一種更好的綜合信號分析方法。使用這種新的綜合分析方法，分析儀表既可以作為高性能頻譜分析儀解決方案，提供簡單易用的用戶界面；同時可以根據設計者的需求，輕松快速地轉換成功能全面的矢量信號分析儀。

當前的許多信號都是通過射頻脈沖調制的或經過復雜調制的信號，在過去15至20年的時間里，隨著數字通信技術的飛速發展，這一趨勢也越來越明顯。信號分析儀也隨之呈現相應的發展趨勢：矢量信號分析儀（VSA）將時域和頻域能力以及完整的根據時間選擇（例如時間門概念）頻譜分析功能集于一身；用矢量信號分析儀進行通用和特定格式（特定標準）的數字調制分析（VSA是進行此類分析的理想平臺）；在通用頻譜分析儀中，以選裝軟件的方式添加特定標準的數字調制分析。

雖然VSA是分析現代信號的理想工具，但是其操作步驟比傳統的頻譜分析儀更加復雜。非凡是在進行傳統頻譜測量的時候，VSA新增加的能力可能增加操作的復雜程度。當用戶需求僅限于進行基本的頻譜分析和基于標準的解調時，上述最后一種趨勢提供了一種良好的解決方案。

Agilent三個最新設備

MXG信號發生器

特點：業界最佳的ACPR性能和最快的切換速度，大幅度提高產出和吞吐率；實現自我維護，延長正常運行時間。

無線通信設備測試解決方法之趨勢（圖一）