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多重通讯的挑战与测试方案

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来源: 作者: 2018-10-25 11:44:28

现今的个人通讯产品都倾向“多重通讯”功能方向发展,多重通讯装置意指单一装置中具备多种射频和连结方式,如在市场热卖的“苹果”品牌 iPhone或智能手机就具备蓝牙 (Bluetooth)、无线上网(WiFi)和蜂窝式移动手机(cellular)等多种无线通讯功能,我们再看看今日的3代手机结合了蓝牙、无线上网、FM, GPS甚至更多的无线连结功能,但在多重通讯装置的技术中存在著更高的测试挑战和困难。为确保质量,每种无线通讯和连结方式都必须进行适当的测试,但如以传统的对每种通讯方式进行串行测试,生产成本必然非常高昂而最后直接影响产品价格和利润,如何能确保产品质量同时最少化测试时间和成本便成各厂商的挑战。

在测试领域中,大部份的无线测试设备只针对一至两种的无线通讯方式进行测试,换言之,测试一部多重通讯装置时则需在多个工位进行不同种类的连结测试,当中每个工位可能须重新接线、加电、初始化等等工序,这样便导致生产测试时间线性地增长(如图1),为达至生产量和速度,只可增加产线和测试设备;在这里要强调的是总测试成本应该理解为测试设备成本结合上每件产品的测试时间成本,如图1的生产模式,要减低测试时间成本就要增加测试设备成本。

当然,最理想的方案是单台测试设备能够具备多种无线通讯功能测试,更甚者,数项测试项目在同一测试设备能同时进行,这样就能大大地减少测试时间,而多重通讯测试系统的产生就能提供这种方案(图 2)。

测试时间

测试时间实际上是由多个独立的工序构成--产品运送、夹具装卸、程式下载和实际的测试分析,减省任何一个工序的时间对总体测试时间都有重要的影响,举例,假若能够在单一工位单一夹具下处理所有种类的无线通讯测,那产品运送和夹具装卸的时间就不需在每种无线通讯中重复从而减省很多时间,同样的优化慨念亦可用於测试分析上,最有效的优化方案是如何实现生产工序“并行化”以取代以往的流水式串行的工序。另外,再进行优化每种无线通讯的测试时间,举例,假若GPS的全帧为30秒,而现在达至的测试时间为33秒,那就意味著当中有10%的改进空间。

除此外,有一重要的理解,工程师需意识到整个优化工程其实是数个重要环节的整合成果,其中包括多重通讯装置结构设计 (Device’s Architecture),芯片的底层结构设计 (Underlying Chipset Architecture), 软件驱动和编写测试软件的灵考能力;所以,如能让芯片商,产品参考设计公司和最终的多重通讯装置工程师共同参与,相信有更大的空间为优化生产测试进行专门设计的方案,使整个生产时间和成本有显著的减幅。

假如“多重通讯装置”是未来一个主流产品和市场,相信很快会进入量产和普遍应用,生产成本这个瓶颈问题是必须面对和解决,而革命性的单台式无线“多重通讯”测试系统就是要实现以上优化工程的基础。

单台式无线测试系统

美国莱特波特科技(LitePoint)公司从2005年开始一直是单台式测试系统的先驱者,测试系统除包含矢量分析仪(VSA)和信号源(VSG)外附有极友好使用的分析操作介面,让用户能对复杂的分析更快掌握和处理,在WiFi的测试工业中起了革命性的改变(图3)。

在WiFi 单台式测试系统能快速成为市场主流测试用具后,LitePoint 及其他公司亦相续推出针对WiMAX的单台式测试系统及利用软件技术在单台硬件上扩展更多的应用如蓝牙、ZigBee 等等。

单台的多重通讯测试系统需把移动手机、WiFi、蓝牙,GPS和FM等测试功能结合起来,虽然某些种类的通讯(WiFi和蓝牙)是用相同的频谱,而可用同组的VSA和VSG子系统进行测试,但无论如何针对不同的通讯,要达到并行测试目的,单台式多重通讯测试系统必须内置多个VSA和VSG子系统再加上内置开关式测试式接口,使某些连接口可分享同一子系统,而某些连接口则定为作并行测试口。从技术上来说,多个射频子系统、不管是开关式和专用等多个接口或共享同一电源等的设计都是无形中建立了互相干扰的环境,举例在并行测试中,由两个矢量信号源 (VSGs)产生的两个信号通过测试口到达被测品的天线接口,两个信号可能在系统或被测品(DUT)内部产生串扰或其相干扰的问题,当然如在被测品内部发生问题是用户产品开发部要处理的工作,而多重通讯测试系统的设计工程师或公司必须确保选用专业高性能的器件和线路设计消除系统中VSG产生的互相干扰。

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