阿里云【AI24小时】2024年1月11日
06-17
WiMAX 收发器设备已被证明对消费电子市场有利，它们在消费电子市场中具有多种用途，包括将 WiFi 热点连接到互联网。
为了确保设备按预期工作并快速将其推向市场，设备制造商需要先进的多功能测试设备和同样先进的测试软件。
WiMAX 的功能 WiMAX 是一种射频技术，用于提供“最后一英里”宽带接入，而不是有线 DSL 或电缆。
该技术基于 IEEE .16 标准，工作距离可达数公里，而 WiFi (IEEE .11) 则提供数十或数百米的距离。
广泛使用的WiMAX载波频率包括2.3GHz、2.5GHz和3.5GHz，信道带宽有3.5MHz、5MHz、7MHz和10MHz。
与其他数字调制方案一样，WiMAX 使用更简单的调制方案和更慢的数据速率来提供更长的传输路径。
如果路径长度很短，复杂的调制方案可以提供高数据速率和极低的误码率 (BER)。
为了实现非常高的数据传输速率，WiMAX 设备利用多个 MIMO 通道。
WiMAX的“姐妹”版本是韩国电信行业开发的WiBro（无线宽带）。
该技术也称为移动 WiMAX，包含在 IEEE .16e 中。
它被分配的频段略有不同，以 2.3GHz 为中心。
WiMAX 使用 OFDM，这是一种将带宽划分为多个频率子载波的复用方法。
在OFDM系统中，输入数据流被分成几个具有较低数据速率的并行子流，每个子流被调制并在单独的正交子载波上传输。
在 10MHz 信道带宽中，基站和移动设备之间的下行链路数据速率可达 63 Mbps，上行链路数据速率可达 28 Mbps（图 1）。
图1，WiMAX调制方案包括正交相移键控和16点正交相移幅度调制。
在早期的移动设备中，同相 (I) 和正交 (Q) 信息以模拟格式从基带处理器传输到设备的射频部分。
在当今高度集成的设备中，ADC、DAC 和 RF 电路位于同一封装中，形成 RF 设备与数字基带处理器或数字总线之间的链路。
通过将 ADC 和 DAC 从基带处理器移至 RF 器件中，可以制造具有最小光刻尺寸的处理器，从而降低材料成本。
图 2 描述了具有数字接口和多个 RF 端口的典型 RF MIMO 收发器的布局。
图 2，WiMAX 2x2 MIMO 收发器框图。
WiMAX 测试系统要求 为了在高吞吐量生产线上测试 WiMAX 收发器，自动测试设备 (ATE) 系统需要以下关键功能： ? 与被测设备一致的数字供电和记录速度（被测设备）； ? 使用较低相位噪声的时钟为合成器提供参考； ? 清洁电源和继电器控制的辅助控制电路； ? 射频供应和记录； ? 多个射频端口，可轻松校准以获得准确的信号电平； ? 提供和记录WiMAX 调制信号的方法。
ATE系统还需要有足够的硬件和软件资源来执行高度并行的多站点测试。
使用并行测试，系统测试多个设备所需的总测试时间应接近单站点系统测试一台设备所需的时间。
在测试开发过程中，测试人员应适当安排测试人员资源，尽量减少负载板的复杂性。
从测试工程师的角度来看，这可以实现相对于测试仪交付平面的射频信号电平的自动校准。
设备设计应尽量减少最终组装产品 PCB 上的元件数量，从而降低材料成本。
同样，ATE负载板的元件数量应尽可能少。
具有最少元件数量的“干净”负载板需要更少的时间来设计、布局、构建和调试，并且它们也被证明在批量生产中更加可靠。
为了测试MIMO设备，测试仪需要提供多个接收器来并行记录设备的发射信号。
它将记录的波形传递到调制分析包，该包可以与多个输入流连接并分析组合信息。
相同的过程适用于接收路径，其中多个数字记录引擎需要同时记录来自每个设备接收器的数字数据。
2×2 MIMO 设备有 2 个输入接收端口和 2 个输出发送端口。
要在 4 站点环境中测试此类设备，测试仪必须提供 8 个 RF 供电通道和 8 个 RF 记录通道。
为了避免在设备接口板（DIB）上使用分路器或射频开关，ATE需要提供16个射频端口。
四站点应用需要 4 个高纯度参考时钟输入，每个 DUT 的合成器一个。
时钟输入的相位噪声较低至关重要，因为时钟相位噪声会影响器件的性能。
配备良好时钟源的测试仪不需要在 DIB 上使用分路器或晶体。
晶体具有良好的相位噪声，但其频率未锁定到 ATE，因此可能会导致数字同步问题。
因此，如果测试仪不需要晶体，测试仪将得到更好的测试结果。
WiMAX 设备的测试挑战 WiMAX 设备必须经过一系列测试，以确保它们在无线电设备中使用时能够正常工作。
这一系列的测试一般包括： * 导通和漏电测试，以确保正确的包装和静电放电保护； * 数字式测试（包括一些扫??描格式的测试）； * 传统测试转换器INL、DNL、THD性能测量； * DUT各种工作模式的电源功耗测量； * RF 收发器操作可测试正弦波信号和调制信号的规格。
您可以先测试一下设备是否正常工作以及是否需要进一步测试。
但这一步的时间效率可能不高，具体取决于良率和测试方法。
您可能不必按上述顺序执行测试，因为有些测试仪在后台执行DSP功能的同时还可以执行其他测试，例如需要大量数字模式的测试。
提供此类并行测试的测试仪可以帮助优化整体测试时间。
随着设备变得越来越复杂，设计人员将“测试设计”功能纳入其中变得至关重要。
例如，DUT 中设计了测试总线的多种测试模式，以帮助将信号传送到正常操作期间不使用的观察点。
这种可视性有助于测试工程师准确测试 DUT 的某个模块或部分。
WiMAX 收发器射频发射部分的经典连续波 (CW) 测试包括输出功率、载波和边带抑制测量。
测试仪还可以执行发射测试来测量本地振荡器 (LO) 抑制。
这不是常规的发射测试，但他们应该知道发射引脚位置有多少 LO 泄漏，以及因此天线辐射了多少。
这个水平非常低，不可能使用经典的 CW 方法来测试 LO 的相位噪声。
在接收端，增益、增益线性度、镜像抑制和三阶截取（IP3）都是关键的CW测试。
接收信号强度指数 (RSSI) 是另一个应考虑的测试。
对于 RSSI，设备自身的接收电平指示提供了良好的接收功能基本测试。
RSSI 测试通常需要读取寄存器值，这是一个非常方便的步骤，特别是在晶圆探测期间，满载的 RF 测试仪通常不可用并且正在执行一部分测试。
射频调制测试 调制测试根据设备在最终应用中的使用方式来检查设备。
这提供了对作为完整系统的无线电设备的性能进行测量的优点。
对发射机执行的典型调制测试是误差矢量幅度 (EVM)，也称为接收机星座误差 (RCE)。
EVM 衡量星座点与理想值的距离，EVM 越低越好（图 3）。
图3，EVM计算显示了星座图上参考点与观测点之间的差异，这是由相位误差和幅度误差引起的。
在理想世界中，调制信号的星座点将位于各自的理想位置。
但是，由 LO 的相位噪声、非线性、图像抑制和其他问题引起的设备缺陷可能会导致星座点处于不理想的位置，从而限制数据速率。
通道模板测试是另一种常见的调制发射测试，它记录比通道更宽的带宽，并测量工作通道之外的信号电平，以确保其较低且符合规格。
对于接收路径，测试通常测量 EVM 和误码率。
BER 是错误位与正确位的比率，越小越好。
BER 测试测量 DUT 接收的调制射频信号，并计算正确接收和错误接收的位数。
BER 测试通常非常耗时，因为测试非常低的 BER 水平需要很长时间。
RF 调制测试也可用于滤波器测试。
包含 1 个基带分量以及 3 至 6 个滚降和阻带分量的多音信号可用于快速确定设备滤波器的 3 dB 点和阻带性能。
这种多音信号方法可与接收和发送滤波器一起使用，其主要优点是在数字或视频域中仅需要一次记录。
调制测试提供有关完整系统中 DUT 性能的有用信息。
如果 DUT 未通过这些测试，则它们的性能很可能无法令人满意。
不幸的是，在生产环境中很难准确地查明设备的哪个模块导致了问题。
为了确定边际射频性能，CW 测试和调制测试应该被认为是必要的。
桌面设备有助于完成表征 射频器件的表征是在开发台上完成的。
一些实验室设备专门用于模拟设备在最终使用时的工况，并根据相关标准对设备进行测试。
该过程广泛、耗时，并且需要大量台式设备。
由于ATE领域使用相同的工具，实验室人员和生产人员有机会更紧密地合作，并使用符合行业标准和射频标准的相同波形和分析方法。
实验室人员将需要在实验室花费更少的时间，而生产人员将能够更快地得到有关设备设置条件、寄存器值等问题的答案。
今天的实验室人员和生产人员可以比前辈更轻松地共享数据，因为大多数较新的 ATE 系统都是基于 PC 并运行 Windows 操作系统。
这些系统可以在许多设备上快速运行测试，并在需要时使用不同的电源轨快速重新运行测试，并且测试结果可以自动导出到电子表格，例如 Excel 工作簿。
然后，工程师可以以图形方式绘制测试结果，从而可以轻松进行可视化分析并与其他团队成员和管理层共享。
在实验室和生产中使用相同的分析工具大大增加了在台式测量和 ATE 测量之间建立相关性的机会，但仍然需要技能来处理诸如两个位置使用的不同 DUT 插座等因素。
。
此外，ATE 板很可能比实验室评估板厚得多，并且电源去耦位置和 RF 信号传输路线也会不同，需要测试工程技能。
但是，由于调制工作所使用的工具是相同的，集成团队将减少在实验室的工作，而更多地在测试仪上工作，从而更快、更大批量地交付工程样品。
拥有相同的 ATE 和台式调制调试监视器和设置文件也很有帮助。
实现这一目标的基础是及时交付经过全面测试并满足客户期望的 WiMAX 设备。
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