針對(duì)無線測試的幾種并行測試架構(gòu)探討
發(fā)布時(shí)間:2016-01-07 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】近幾年來發(fā)展最為迅猛的一項(xiàng)技術(shù)是無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)。盡管這項(xiàng)技術(shù)最初由于筆記本電腦、智能手機(jī)和平板電腦等個(gè)人設(shè)備的普及而得到快速發(fā)展,但市場調(diào)查表明這一發(fā)展勢頭仍將保持迅猛,因?yàn)閃LAN技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用到更多的消費(fèi)類設(shè)備中,這一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)也被擴(kuò)展使用到“物聯(lián)網(wǎng)”中。
不僅是WLAN服務(wù)需要得到更廣泛的應(yīng)用,802.11ac等新標(biāo)準(zhǔn)也將為設(shè)備提供所需的帶寬來滿足視頻流等更高級(jí)的應(yīng)用。對(duì)于設(shè)備制造商而言,這意味著測試方法也需要與時(shí)俱進(jìn)才能應(yīng)對(duì)制造需求的快速增長,而且需要在維持相同質(zhì)量水平的同時(shí)降低成本。如果采用多待測設(shè)備(DUT)測試架構(gòu),企業(yè)將可大幅縮短實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)所需的時(shí)間。
I.WLAN設(shè)備的生產(chǎn)測試
過去,WLAN生產(chǎn)測試方法通常是通過連接一個(gè)運(yùn)行良好的設(shè)備(也稱為“黃金樣本”)和功率計(jì)來測量數(shù)據(jù)吞吐量和驗(yàn)證信號(hào)電平。近幾年來,企業(yè)越來越多地采用更先進(jìn)的發(fā)射和接收測 試來進(jìn)行誤差矢量幅度(EVM)、頻譜掩模、發(fā)射功率、分組錯(cuò)誤率(PER)和接收機(jī)靈敏度等測量。這種新測試方法的實(shí)現(xiàn)是基于WLAN芯片組供應(yīng)商為客戶提供了所需的軟件來控制嵌入到設(shè)備中的芯片。通過直接控制待測設(shè)備而無需與設(shè)備進(jìn)行無線通信,測試廠商和最終用戶可在拓寬測試覆蓋范圍的同時(shí)更快速開發(fā)應(yīng)用。
A.信令
在傳統(tǒng)的信令測試中,對(duì)于WLAN測試,測試系統(tǒng)通常用于模擬無線接入點(diǎn),而對(duì)于蜂窩測試,測試系統(tǒng)則用于模擬基站。信令測試的優(yōu)勢是既可測試標(biāo)準(zhǔn)物理(PHY)層,又可測試媒體訪問控制(MAC)協(xié)議層。通過模擬無線接入點(diǎn)來測試MAC層對(duì)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程非常有用,但在生產(chǎn)測試中這一功能通常是不必要的。此外,信令測試需要在測試系統(tǒng)上 實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的協(xié)議棧,而且速度比非信令測試要慢得多,因?yàn)樾帕顪y試是用于真正的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行,而不是用于極其快速的生產(chǎn)測試。相反,非信令測試針對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用 優(yōu)化了速度,使待測設(shè)備可快速完成功率電平、帶寬、通道或頻率以及調(diào)制方案等參數(shù)測試[1],從而幫助設(shè)備制造商拓寬測試覆蓋范圍,而且不會(huì)延長測試時(shí) 間。有利當(dāng)然也有弊——非信令測試的主要缺點(diǎn)是芯片供應(yīng)商的DUT控制需要進(jìn)行額外的前期開發(fā)。
B.WLAN非信令測試框架
典型的非信令WLAN測試系統(tǒng)通過一個(gè)主機(jī)進(jìn)行控制,主機(jī)運(yùn)行的測試執(zhí)行程序可讀取文件的測試矢量和測量設(shè)置、運(yùn)行所需的測試,并將結(jié)果寫入日志文件或數(shù)據(jù)庫。測試執(zhí)行程序調(diào)用應(yīng)用程序編程接口(API)來控制測試儀器,這些測試儀器通常包括一個(gè)或多個(gè)矢量信號(hào)分析儀、矢量信號(hào)發(fā)生器或者矢量信號(hào)收發(fā)儀。此外,測試執(zhí)行程序還通過調(diào)用WLAN測量算法來對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。
非信令測試還要求主機(jī)具有芯片組供應(yīng)商提供的芯片組控制庫才能在非信令模式下控制DUT。圖1顯示了這些組件如何構(gòu)成一個(gè)典型的WLAN非信令測試框架。
圖1:典型的WLAN非信令測試框架
II.多DUT測試可提高測試吞吐量
盡管近幾年來設(shè)備制造商普遍采用非信令測試來大幅縮短測試時(shí)間,但是更復(fù)雜的新無線技術(shù)的出現(xiàn)以及產(chǎn)品周期的不斷縮短進(jìn)一步增加了減少測試時(shí)間和成本的壓力。例如,802.11ac通過增加新的數(shù)據(jù)速率、帶寬以及空間流擴(kuò)展了802.11n。隨著設(shè)備制造商將802.11ac應(yīng)用到產(chǎn)品中,他們不僅需要測試這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn),而且為了保持向后兼容性,還需要繼續(xù)測試以前的標(biāo)準(zhǔn)。
此類因素顯著增加了測試時(shí)間,繼而增加了測試成本。新的解決方案是芯片組供應(yīng)商、測試廠商以及最終用戶通過并行測試多臺(tái) 設(shè)備來最大限度提高效率,這一方法也稱為“多DUT”測試。通過利用最新的多DUT測試軟硬件架構(gòu),設(shè)備制造商可以顯著增加他們的生產(chǎn)測試吞吐量而不會(huì)增加測試成本。這里來研究和比較各種多DUT測試方案,其中圖2所示的方案是使用一個(gè)VSA+VSG或VST通過一個(gè)開關(guān)矩陣來測試4個(gè)DUT。
圖2:多DUT硬件配置范例
這里基于這一測試配置來討論不同的方法。為了比較這些方法,此處將一個(gè)典型的WLAN測試分成以下幾個(gè)常見的步驟,并規(guī)定了它們的相對(duì)時(shí)間單位,如表1所示。
表1.WLAN測試的常見組成元素
這 些步驟中耗時(shí)最長的是與待測設(shè)備進(jìn)行通信來實(shí)現(xiàn)正確運(yùn)行模式所需的時(shí)間。取決于DUT和測試計(jì)劃,DUT控制時(shí)間可占總測試時(shí)間的45%~90%。因此,如果要開發(fā)一個(gè)具有最低總測試成本的測試系統(tǒng),則該系統(tǒng)必須具有低的測試設(shè)備成本,同時(shí)使測試設(shè)備的待機(jī)時(shí)間降到最低。
C.串行測試
在傳統(tǒng)的測試計(jì)劃中,設(shè)備通過一個(gè)由夾具和射頻儀器支持的測試站進(jìn)行串行測試。測試順序與圖3中所示的時(shí)間框圖相似。此類測試應(yīng)用的主要優(yōu)勢是非常易于實(shí)現(xiàn)。然而,這種方法并沒有利用任何類型的軟件或硬件并行機(jī)制,從而導(dǎo)致所有DUT啟動(dòng)期間RF儀器均處于待機(jī)狀態(tài)。
圖3:串行測試時(shí)間框圖
D.流水線
利用多線程并行軟件架構(gòu)和外部開關(guān)電路,已經(jīng)完成啟動(dòng)的DUT在執(zhí)行TX和RX測試時(shí),并行軟件線程可控驅(qū)動(dòng)下一個(gè)DUT的啟動(dòng)過程,從而實(shí)現(xiàn)測試的流水線執(zhí)行。這種方法減少了儀器的停機(jī)時(shí)間,縮短了高達(dá)35%的測試時(shí)間,如圖4所示。
圖4:流水線測試的時(shí)間框圖
E.并行RX測試
另一種減少測試時(shí)間的方法是通過向多個(gè)DUT發(fā)送相同的波形來同時(shí)執(zhí)行多個(gè)RX測試。通過將每個(gè)DUT分配到相應(yīng)的軟件線程,所有DUT均可同時(shí)啟動(dòng)。使用如圖5所示的技術(shù),多DUT的測試時(shí)間相比流水線測試可減少25%,相比串行測試設(shè)備可減少超過50%。
圖5:并行RX測試時(shí)間框圖
F.其他多DUT測試方法
流水線和并行RX測試僅僅只是兩個(gè)例子來說明如何提高WLAN制造測試的吞吐量而無需添加額外測試設(shè)備。由于測試軟件變得日益復(fù)雜且設(shè)備控制驅(qū)動(dòng)程序針對(duì)測試不斷進(jìn)行優(yōu)化,新的測試方法將繼續(xù)涌現(xiàn)以幫助設(shè)備制造商不斷提高測試吞吐量,降低測試成本,同時(shí)跟上未來無線技術(shù)發(fā)展的步伐。
III.多DUT制造測試方法
選擇用于并行多DUT WLAN生產(chǎn)測試的測試設(shè)備時(shí),必須確保所選的設(shè)備采用了最新的商業(yè)現(xiàn)成可用(COTS)技術(shù),以在最大程度提高當(dāng)前吞吐量的同時(shí),獲得針對(duì)未來需求的可 擴(kuò)展性,包括從多核CPU處理器和用于數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線,到用于管理并行測試的多線程軟件架構(gòu)。
A.多核處理器和儀器數(shù)據(jù)總線
通常RF測試系統(tǒng)中最昂貴的部件是用于生成和接收RF信號(hào)的電路。許多其它組件,如存儲(chǔ)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器和CPU處理器常見于個(gè)人計(jì)算機(jī),因此產(chǎn)品生命周期較短且非常廉價(jià)。選擇測試系統(tǒng)時(shí),還需要確保該系統(tǒng)易于根據(jù)市場上出現(xiàn)的新COTS進(jìn)行升級(jí)。
PXI是一種基于PC的堅(jiān)固測試平臺(tái),提供了用于測量和自動(dòng)化系統(tǒng)的高性能、低成本部署解決方案,包括無線產(chǎn)品生產(chǎn)測試。PXI結(jié)合了PCI Express的電氣總線特性與堅(jiān)固的機(jī)械封裝,并增加了用于制造測試的專用同步總線和主要軟件特性。這種強(qiáng)大的組合為設(shè)備制造商測試提供了目前市場上具有最高吞吐量和最低延遲數(shù)據(jù)總線的解決方案之一,它顯著地降低了測試時(shí)間。PXI的另一個(gè)優(yōu)勢是嵌入式計(jì)算機(jī),通常也稱為PXI嵌入式控制器,其在緊湊的外形結(jié)構(gòu)中提供了最新的高新能CPU處理器。這種模塊化特性可允許用戶在出現(xiàn)新技術(shù)時(shí)以相對(duì)低的成本升級(jí)整個(gè)無線測試系統(tǒng)。
圖6:NI PXI Express機(jī)箱包含射頻分析儀和發(fā)生器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、開關(guān)、電源和嵌入式計(jì)算機(jī)
B.多線程軟件架構(gòu)
正如本文前面例子中所提到的測試方法,在選擇大規(guī)模多DUT無線制造的測試系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)的軟件架構(gòu)必須具有多線程且可進(jìn)行并行測試。NI LabVIEW是一種具有內(nèi)在并行機(jī)制的圖形化編程語言,非常適用于多DUT制造測試。相對(duì)于順序語言,LabVIEW圖形化數(shù)據(jù)流程序本身包含有哪些部分可以并行運(yùn)行的信息。
圖7:作為一種固有的多線程編程語言,NI LabVIEW是大規(guī)模多DUT制造測試的理想之選
C.理想的多DUT WLAN測試系統(tǒng)
PXI平臺(tái)的靈活性和可擴(kuò)展性以及NI LabVIEW的固有并行機(jī)制為多DUT WLAN制造測試提供了一個(gè)革命性的新工具。NI PXIe-5646R矢量信號(hào)收發(fā)儀(VST)具有高達(dá)6GHz的頻率覆蓋范圍和高達(dá)200MHz的RF帶寬,使其不僅成為測試802.11ac等最新 WLAN標(biāo)準(zhǔn)的理想儀器,而且也非常適用于極具挑戰(zhàn)性的未來標(biāo)準(zhǔn)(如LTE-Advanced載波聚合等)的測量。
當(dāng)搭配 PXI平臺(tái)和基于NI LabVIEW的NI WLAN測量套件軟件的多種開關(guān)功能時(shí),NI矢量信號(hào)收發(fā)儀就成為大規(guī)模多DUT制造測試的理想儀器。此外,NI矢量信號(hào)收發(fā)儀還可測試許多其它無線標(biāo) 準(zhǔn),包括藍(lán)牙、NFC、GPS/GNSS、2G/3G蜂窩和LTE等,常常具有業(yè)界領(lǐng)先的性能和測試時(shí)間[2]。
圖8:一個(gè)完整的WLAN測試系統(tǒng)由一個(gè)NI矢量信號(hào)收發(fā)儀與NI WLAN測量套件軟件組成
特別推薦
- 授權(quán)代理商貿(mào)澤電子供應(yīng)Same Sky多樣化電子元器件
- 使用合適的窗口電壓監(jiān)控器優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- ADI電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制解決方案 驅(qū)動(dòng)智能運(yùn)動(dòng)新時(shí)代
- 倍福推出采用 TwinSAFE SC 技術(shù)的 EtherCAT 端子模塊 EL3453-0090
- TDK推出新的X系列環(huán)保型SMD壓敏電阻
- Vishay 推出新款采用0102、0204和 0207封裝的精密薄膜MELF電阻
- Microchip推出新款交鑰匙電容式觸摸控制器產(chǎn)品 MTCH2120
技術(shù)文章更多>>
- 中微公司成功從美國國防部中國軍事企業(yè)清單中移除
- 華邦電子白皮書:滿足歐盟無線電設(shè)備指令(RED)信息安全標(biāo)準(zhǔn)
- 功率器件熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(九)——功率半導(dǎo)體模塊的熱擴(kuò)散
- 準(zhǔn) Z 源逆變器的設(shè)計(jì)
- 第12講:三菱電機(jī)高壓SiC芯片技術(shù)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
單向可控硅
刀開關(guān)
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容
點(diǎn)膠設(shè)備
電池
電池管理系統(tǒng)
電磁蜂鳴器
電磁兼容
電磁爐危害
電動(dòng)車
電動(dòng)工具
電動(dòng)汽車
電感
電工電路
電機(jī)控制
電解電容
電纜連接器
電力電子
電力繼電器
電力線通信
電流保險(xiǎn)絲
電流表
電流傳感器
電流互感器
電路保護(hù)
電路圖