高效实现手机RF测试的技巧

现今的手机生产，成本压力越来越大，生产周期却日益缩短，这就要求产品测试必须更加快速高效。为寻找简单有效的测试方法，本文讨论了手机生产过程中的两个基本测试阶段：模组测试阶段和成品测试阶段。
在模组测试阶段需要调整手机，让手机初步满足部分设计规范的要求，然后再利用讯号测试来模拟手机的真实作业。第二步用以验证第一步的结果是否正确，同时也保证手机能够满足那一部分无法调整的规范的要求。产品测试以及随之发生的所有测试程式，其目的都不同于产品开发过程中那些更深层次的测试。产品测试主要关注OSI参考模型的第一层，即关注手机的物理特性。而讯号可以到达实体层之上的所有层，因而可以利用讯号来进行产品测试。
利用讯号建立呼叫、切换通道时，应该在强制一致性测试中已经验证过其实现的正确性。讯号与手机的物理特性不同，一般来说它更像软体，不易受变化影响。换句话说，只要测试的程式不变，那么就有理由期望软体的表现保持一致。这也就意味着，只测试那些易受变化影响的特性就能加快产品测试的速度。为测试那些从未出错的部分而花费时间和金钱显然毫无意义。
手机的产品测试从模组测试或非讯号测试和调整开始。在这一测试过程中，测试人员透过一个服务介面来控制手机，该介面也用于向手机输入调整值。
首先必需调整的是手机的本振。即在平均温度下测试一台未同步手机的频率误差。手机的振荡器频率可以利用一个单独的数模转换器轻松地调谐。例如，GSM规定载波频率的精度为0.1ppm，如果不能持续不断地同步振荡器，就不可能达到这一要求。
除了测量频率误差外，现代测试设备还能评估手机的一些其它相关数据，例如I-Q失衡度和原始偏移。有了这些可用于评估手机调变器特性的数据之后，就有可能最佳化对载波和边带的抑制。
接着还要计算手机的输出功率。为获得较高的效率，可以透过某些调整对硬体设计中必需进行的折衷处理作出补偿。需要测量的位置点个数取决于手机所参考的行动射频标准。
在利用测试仪器测量手机输出功率时，应该尽可能地快速，但必须多次重覆测量。现代测试观念日益依赖于硬体性能的利用程度如何，以及行动射频测试仪能提供哪些额外测试选项。因此，我们通常采用行动射频测试标准中规定的讯框结构和时隙结构。在进行多讯框或多时隙测量时，输出功率的依赖性(dependency)可表示为D/A控制值的函数。
在一项仍被认为属于非讯号测试的作业中，手机输出一个斜坡输出讯号，该讯号与功率输出阶段的动态范围相对应。其时隙定时和讯框定时并非来自控制通道，而是简单地根据典型时隙长度或讯框长度生成。这就在相当程度上减少了服务介面上的控制步骤数，进而最佳化测试仪器的测量结果。
相对于传统测试程式而言，这种测试程式的缺点在于它首先必需在服务介面上实现该测试模式，而且这种测试程式的专用性还使其无法在讯号状态下重用。测试仪只能用很短的时间设置分析器。而且，在对测试仪提要求时还必需考虑到讯号(如宽频CDMA讯号)较大的动态范围和较宽的频宽。至少必需计算在一个特定输出功率下，手机输出讯号的频率补偿依赖度。
最后，还应测出手机天线输入端的输入讯号场强。这一测量实际上在手机内部完成。行动射频测试仪提供一个输出功率特定的讯号，基于CDMA的系统比基于GSM的系统更容易测量。根据系统不同，CDMA/W-CDMA手机的输出功率取决于其接收到的基地台讯号强度。而手机输出功率的精确性又大幅影响手机所建立的连接质量和整个蜂巢式网路内的通道容量。
要计算频响补偿，至少要在一个参考值上对多个通道进行接收讯号强度指示测试。测试方法与输出功率测试类似，在测试仪器端和手机端均需定义一种带时隙或讯框定时的斜坡讯号。但这种测试并不常用。
此类精密的模组和讯号测试仪能够评估I-Q失衡度、原始偏移等数据，也能进行频率误差测量。
模组测试通常在印刷板上完成，然后才对安装完毕的手机进行测试，即成品测试。成品测试用于测试那些在模组测试中无法检验的产品特性。例如，在接收机测试时，需要将手机打开后同步到一个控制通道上进行测试。理论上讲，这时应该不再需要服务介面，但如果有服务介面仍能帮助缩短测试时间。
手机的软体设计对成品测试有着至关重要的影响。手机开机之后，会频繁地显示一些商业动画，如果能够在生产中去除这些动画，就能轻松节省几千美元的测试成本。此外，在成品测试阶段还可以透过省去手机上的通道搜寻或同步检测来节约时间，因为这样就能跳过所有第3层讯号的其它步骤，而通常这些步骤是必须完成的。
在建立连接时也可以采用类似策略。这时，行动射频测试仪工作在精简讯号模式，而手机可以透过服务介面进入指定状态。一旦连接经过验证，就可以同时进行发射机和接收机测量，从而实现测试方法的进一步优化。
发射机测量包括调变特性检验、功率测量、功率斜波测试以及测量输出讯号对相邻通道的影响。接收机测试将测试时接收到的所有数据都发回发射机，测试仪则将返回的数据与之前发射出去的数据进行比较，从而得到位元误码率。这时，逐位元比较数据是最快也是最佳的方法。
但位元误码率测量的基本要求是错误数据也能够返回发射机。这一要求看似平常，但并非所有的数据连接都能够做到，实际可能实现的往往是数据块误差测量。透过这种测量得到的统计可比较数据所要求的时间比位元误码率测量长得多。手机音质是用户评价手机时的一项非常重要的标准，因此，如果再加上音频测量，我们所做的测量就完整了。而数据连接测试只有在实体连接发生了实际改变时才有意义。
但如果手机没有改变，那么其它测试就可以跳过或者只作抽样测试。典型的讯号测试在每个频带上要测试两到三个通道。
作者：Thomas Lutz
行动射频测试仪资深应用工程师
Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG公司
Email: thomas.lutz@rsd.rohde-schwarz.com

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