專家分享:無線測(cè)試的幾種并行測(cè)試架構(gòu)探討
發(fā)布時(shí)間:2015-03-04 來源:姚遠(yuǎn) 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)最近勢(shì)頭正猛,WLAN技術(shù)也越來越廣泛地應(yīng)用到更多的消費(fèi)類設(shè)備中,本文主要分享給大家的是專家關(guān)于針對(duì)無線測(cè)試的幾種并行測(cè)試架構(gòu)探討。
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(chǎng)調(diào)查表明這一發(fā)展勢(shì)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(cè)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(zhǎng),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(cè)設(shè)備(DUT)測(cè)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(cè)試
過去,WLAN生產(chǎn)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量。這種新測(cè)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(cè)設(shè)備而無需與設(shè)備進(jìn)行無線通信,測(cè)試廠商和最終用戶可在拓寬測(cè)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(cè)試中,對(duì)于WLAN測(cè)試,測(cè)試系統(tǒng)通常用于模擬無線接入點(diǎn),而對(duì)于蜂窩測(cè)試,測(cè)試系統(tǒng)則用于模擬基站。信令測(cè)試的優(yōu)勢(shì)是既可測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)物理(PHY)層,又可測(cè)試媒體訪問控制(MAC)協(xié)議層。通過模擬無線接入點(diǎn)來測(cè)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(cè)試中這一功能通常是不必要的。此外,信令測(cè)試需要在測(cè)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(cè)試要慢得多,因?yàn)樾帕顪y(cè)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(cè)試。相反,非信令測(cè)試針對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用優(yōu)化了速度,使待測(cè)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(cè)試[1],從而幫助設(shè)備制造商拓寬測(cè)試覆蓋范圍,而且不會(huì)延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間。有利當(dāng)然也有弊——非信令測(cè)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(cè)試框架
典型的非信令WLAN測(cè)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(cè)試執(zhí)行程序可讀取文件的測(cè)試矢量和測(cè)量設(shè)置、運(yùn)行所需的測(cè)試,并將結(jié)果寫入日志文件或數(shù)據(jù)庫。測(cè)試執(zhí)行程序調(diào)用應(yīng)用程序編程接口(API)來控制測(cè)試儀器,這些測(cè)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(cè)試執(zhí)行程序還通過調(diào)用WLAN測(cè)量算法來對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。
非信令測(cè)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(cè)試框架。
圖1:典型的WLAN非信令測(cè)試框架
II.多DUT測(cè)試可提高測(cè)試吞吐量
盡管近幾年來設(shè)備制造商普遍采用非信令測(cè)試來大幅縮短測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試以前的標(biāo)準(zhǔn)。
此類因素顯著增加了測(cè)試時(shí)間,繼而增加了測(cè)試成本。新的解決方案是芯片組供應(yīng)商、測(cè)試廠商以及最終用戶通過并行測(cè)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(cè)試。通過利用最新的多DUT測(cè)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(cè)試吞吐量而不會(huì)增加測(cè)試成本。這里來研究和比較各種多DUT測(cè)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(cè)試4個(gè)DUT。
圖2:多DUT硬件配置范例
這里基于這一測(cè)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(cè)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。
[page]
表1,WLAN測(cè)試的常見組成元素
3
這些步驟中耗時(shí)最長(zhǎng)的是與待測(cè)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(cè)試計(jì)劃,DUT控制時(shí)間可占總測(cè)試時(shí)間的45%~90%。因此,如果要開發(fā)一個(gè)具有最低總測(cè)試成本的測(cè)試系統(tǒng),則該系統(tǒng)必須具有低的測(cè)試設(shè)備成本,同時(shí)使測(cè)試設(shè)備的待機(jī)時(shí)間降到最低。
C.串行測(cè)試
在傳統(tǒng)的測(cè)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(cè)試站進(jìn)行串行測(cè)試。測(cè)試順序與圖3中所示的時(shí)間框圖相似。此類測(cè)試應(yīng)用的主要優(yōu)勢(shì)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試時(shí)間,如圖4所示。
圖4:流水線測(cè)試的時(shí)間框圖
E.并行RX測(cè)試
另一種減少測(cè)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(cè)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(cè)試時(shí)間相比流水線測(cè)試可減少25%,相比串行測(cè)試設(shè)備可減少超過50%。
圖5:并行RX測(cè)試時(shí)間框圖
F.其他多DUT測(cè)試方法
流水線和并行RX測(cè)試僅僅只是兩個(gè)例子來說明如何提高WLAN制造測(cè)試的吞吐量而無需添加額外測(cè)試設(shè)備。由于測(cè)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(cè)試不斷進(jìn)行優(yōu)化,新的測(cè)試方法將繼續(xù)涌現(xiàn)以幫助設(shè)備制造商不斷提高測(cè)試吞吐量,降低測(cè)試成本,同時(shí)跟上未來無線技術(shù)發(fā)展的步伐。
[page]
III.多DUT制造測(cè)試方法
選擇用于并行多DUT WLAN生產(chǎn)測(cè)試的測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試系統(tǒng)時(shí),還需要確保該系統(tǒng)易于根據(jù)市場(chǎng)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(cè)試平臺(tái),提供了用于測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試提供了目前市場(chǎng)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(cè)試時(shí)間。PXI的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)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(cè)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(cè)試方法,在選擇大規(guī)模多DUT無線制造的測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試的理想之選
C.理想的多DUT WLAN測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量。
當(dāng)搭配PXI平臺(tái)和基于NI LabVIEW的NI WLAN測(cè)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(cè)試的理想儀器。此外,NI矢量信號(hào)收發(fā)儀還可測(cè)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(cè)試時(shí)間[2]。
圖8:一個(gè)完整的WLAN測(cè)試系統(tǒng)由一個(gè)NI矢量信號(hào)收發(fā)儀與NI WLAN測(cè)量套件軟件組成
特別推薦
- 是否存在有關(guān) PCB 走線電感的經(jīng)驗(yàn)法則?
- 一文看懂電壓轉(zhuǎn)換的級(jí)聯(lián)和混合概念
- 第12講:三菱電機(jī)高壓SiC芯片技術(shù)
- 準(zhǔn) Z 源逆變器的設(shè)計(jì)
- 貿(mào)澤電子持續(xù)擴(kuò)充工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品陣容
- 低功耗嵌入式設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
- 如何通過基本描述找到需要的電容?
技術(shù)文章更多>>
- 了解負(fù)電壓的概念
- 單個(gè)IC也能構(gòu)建緊湊、高效的雙極性穩(wěn)壓器
- ESR 對(duì)陶瓷電容器選擇的影響(下)
- 基于射頻無線電力傳輸供電的無電池資產(chǎn)跟蹤模塊的先進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)
- 步進(jìn)電機(jī)中的脈寬調(diào)制與正弦控制
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
云計(jì)算
云母電容
真空三極管
振蕩器
振蕩線圈
振動(dòng)器
振動(dòng)設(shè)備
震動(dòng)馬達(dá)
整流變壓器
整流二極管
整流濾波
直流電機(jī)
智能抄表
智能電表
智能電網(wǎng)
智能家居
智能交通
智能手機(jī)
中電華星
中電器材
中功率管
中間繼電器
周立功單片機(jī)
轉(zhuǎn)換開關(guān)
自耦變壓器
自耦調(diào)壓器
阻尼三極管
組合開關(guān)