【无线射频通信】-Wi-Fi无线产品的研发与测试解决方案

----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----Wi-Fi无线产品的研发与测试解决方案无线技术正渗透到生活的方方面面--从手机到笔记本电脑、PDA、嬉戏掌握器、数码相机和手持GPS设备。大部分用户可能并不了解其使用的无线设备的简单性和精密性。但是，设计人员和制造商却特别清晰他们所设计和生产的各种无线产品必需满意严格的产品规范、越来越短的上市周期和低成本的要求。

在Wi-Fi技术消失的早期，在设计和生产Wi-Fi产品一般采纳通用的试验仪器进行研发和制造测试。但是随着产量的增加和价格的下降，这种方法已经行不通了。这一行业需要一种系统级解决方案，不但能够像通用仪器一样测量参数，而且能够供应符合面对规范的测试方案。换句话说，新的测试方案不但能够测量详细的参数，而且要供应图形化测量结果，并快速反映DUT的信号细节特性。

无线连接规范涉及发送和接收两方面，总体目标是实现最大的传输效率及与其他无线设备之间的最小干扰。因此，系统级的解决方案要能够捕获DUT的放射信号，依据每种标准的技术规范进行快速而全面的分析。对接收测试而言，测试系统必需供应精确可控的信号源，依据技术规范测试DUT的特征。

测试系统需要分析DUT的放射信号和接收信号。因此，测试仪器和测试方案必需能够快速捕获和分析信号，输出测试结果。然而，每一个产品研发和测试预算是有限的，这就要求系统的选购成本及其测试速度必需满意无线产品的上市周期与成本要求，能够关心研发人员在数周内而不是数月内将原始的设计变成量产的产品。

2023年以来，这样的系统已被应用于Wi-Fi产品研发和质量掌握。随着时间的进展，消失了一些新的无线标准，包括WiMAX、蓝牙、WiMedia和ZigBee。下面来分析这些无线规范与测试测量系统的关系。

人机接口

在设计新型无线设备的研发中，设计人员必需分析底层标准的各个方面。全部的无线规范都涉及射频和调制技术，通常具有基带和射频调制两大子系统。在研发过程中，这些子系统能分别进行的和综合的测试分析是特别重要的，因此，需要一个测试仪器能够分别放射和接收射频及基带信号。这种面对系统的测试解决方案不需要像通用试验仪器那样供应很多掌握按钮和开关，在面板上只有射频与基带输入输出端口(如图1所示)。应用基于PC的用户图形界面(GUI)软件系统，通过以太网卡接口，能够简单掌握和操作测试系统。运行于PC上的分析软件大大降低了测试系统的成本，同时又保持了快速而全面的对信号捕获和分析力量。

图1硬件接口尽可能保持简洁——射频输入/输出、基带输入/输出、外部触发输入/输出

针对不同的标准，采纳不同GUI界面的软件(例如，其中一种用于Wi-Fi，另一种用于WiMAX)，可以将各种标准相对应的测试需求集成到软件之中。例如，针对于用户开发出某种符合802.11a／b／g标准的功率谱密度模板的Wi-Fi产品，这样的测试软件可以加快测试速度且削减测试错误。

一旦某个产品设计定型，即便其中的元件处于最坏设计容差的状况下仍能通过测试，那么这就是一个好的生产产品设计。但是，元件失效或者制造工艺偏差等问题仍可能造成产品失效，这个必需在装箱运送之前能够检测出来。这样的测试中，射频和基带系统已经不需要进行单独的测试，这时所需要的是一套全面而快速的测试方案，用来挑出有质量问题的产品。在这种状况下，我们可以采纳和研发相同的测试架构，但取消了基带输入和输出端口，简化了接口设计(如图2所示)。仪器只需要射频输入和输出两个端口，测试软件只需要在数秒内快速得出"pass"或"fail"的测试结果。这种经过简化的系统具有较低的选购成本，快速的测试速度也有利于降低总体测试成本。这对于产量大、价格廉价的无线产品来说是至关重要的--目前，这样面对制造测试的仪器已经能够涵盖全部的需求。

图2取消基带和简化触发接口使同样硬件构架平台最终变成一个面对制造的低成本测试系统解决方案

测试系统的硬件和软件

测试仪器需要产生和分析基于正交调制(如IQ调制)的信号。VSA(vectorsignalanalyzer，矢量信号分析器)分析捕获DUT放射信号，VSG(vectorsignalgenerator，矢量信号发生器)用于对DUT的灵敏度和对非抱负信号的解调力量进行测试(如图3所示)。

图3测试硬件包含VSA、VSG和内部掌握模块（例如PC的功能），通过以太网与PC主机进行通信

VSA和VSG都可以通过PC软件进行掌握，利用GUI界面可以掌握信号的带宽、功率、衰减等特性。对于VSA而言，GUI界面允许用户选择显示内容以及进行显示设置。例如，用户可以在一个窗口查看频谱、功率谱密度图和子载波星座图。部分或全部视图都可由用户自由选择，同步显示信号的多个信息。

将其应用于研发

毫无疑问，单芯片方案和参考设计已经大大简化了产品的研发过程。但在实际研发中，很难仅仅通过对参考设计的简洁改动实现产品设计，还需要处理频率稳定性、频谱密度、群延迟、相位不平衡和本地振荡器泄漏等问题。然而，想要解决某个问题之前必需首先搞清晰问题本身。在这样的状况下就是该系统测试方案起效的时候了，与其漫无目的地查找各种参数--微伏、毫安、毫瓦与频率的关系，不如利用EVM测量和含有丰富信息的图形来快速定位设计中存在的问题。

图4GUI软件供应了信息量丰富的图形显示以及菜单可选的视图

例如，当功率放大器上电的时候就可能会消失问题，功率放大器产生的电流将对晶振或者本地振荡器产生频率牵引。典型状况下，假如频率恢复得快，那么很有可能是本地振荡器受到牵引，但是当其恢复较慢的时候，则可能是基准晶振受到牵引。这里以实例说明图形化界面是如何关心我们推断受到牵引的是晶振还是LO的(如图5所示)。

图5左图中快速的频率稳定过程表明是VCO频推；右图中较慢的频率稳定过程表明是晶振频推

对于802.11a／g信号，我们使用STS(shorttrainingsequence，短训练序列)估算频率误差(图5左图中红线表示STS的平均频率误差)，假如在一个包的结尾发觉频率误差与STS的计算不同