無線通信設(shè)備測(cè)試解決方法之趨勢(shì)

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了解真正的設(shè)備擁有成本

  在當(dāng)今的制造業(yè)中,對(duì)于負(fù)責(zé)生產(chǎn)并測(cè)試通信系統(tǒng)用元器件及接收機(jī)的經(jīng)理們來說,購(gòu)買最適合的測(cè)試設(shè)備將對(duì)他們的成本底線產(chǎn)生巨大影響。顯然,測(cè)試設(shè)備必須滿足特殊的性能要求,但是影響購(gòu)買決策的另一個(gè)關(guān)鍵因素則是擁有成本。事實(shí)上,由于制造商把可靠性(或不可靠性)與停機(jī)時(shí)間直接聯(lián)系了起來,使得買家一般不會(huì)注意到擁有成本,甚至往往不會(huì)直接考慮這項(xiàng)成本,而只是依靠對(duì)廠商可靠性的感覺來選擇測(cè)試設(shè)備。

  鑒于通信行業(yè)在提高吞吐率和降低成本方面的壓力與日俱增,加之業(yè)內(nèi)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì),這就使得因可靠性問題導(dǎo)致的停機(jī)逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。然而,可靠性只是總體擁有成本中的一個(gè)因素。現(xiàn)在,通過使用那些專為降低擁有成本而設(shè)計(jì)的測(cè)試設(shè)備,元器件制造商可以更好地認(rèn)識(shí)如何降低成本;而這些公司也會(huì)因此贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

  一臺(tái)測(cè)試儀器(例如信號(hào)發(fā)生器)的真實(shí)擁有成本不僅限于其購(gòu)買費(fèi)用和耗電費(fèi)用等明顯成本。對(duì)于制造商來說,擁有成本主要受測(cè)試設(shè)備某一部件可能導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間的影響。任何停機(jī)時(shí)間,不管是因?yàn)榫S護(hù)還是維修而引起的,都會(huì)直接影響成本底線。這不僅僅包括吞吐率的降低,還包括修復(fù)設(shè)備部件并使其重新加入測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)間和費(fèi)用。

  擁有成本作為決定購(gòu)買的要素,雖然信號(hào)發(fā)生器的可靠性對(duì)儀器的故障次數(shù)有著直接的影響,但它并不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)真正的擁有成本。因此,信號(hào)發(fā)生器的真實(shí)擁有成本可能非常昂貴,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大多數(shù)制造商所意識(shí)到的程度。生產(chǎn)經(jīng)理需要有更寬的眼界,不僅包括可靠性,還要包括校準(zhǔn)和維修,因?yàn)榕c這些過程相關(guān)的費(fèi)用和時(shí)間可能相差極大。

  評(píng)估擁有成本的關(guān)鍵因素包括校準(zhǔn)、故障率和維修——其中每個(gè)因素都可能會(huì)引起信號(hào)發(fā)生器的停機(jī)。一般認(rèn)為,校準(zhǔn)包括兩個(gè)步驟:1驗(yàn)證儀表廠商的性能,以及2進(jìn)行調(diào)整,以糾正在性能上的偏差。通常,信號(hào)發(fā)生器的校準(zhǔn)計(jì)劃取決于建議的工廠校準(zhǔn)周期,例如每?jī)赡昊蛉,或來自客戶的校?zhǔn)請(qǐng)求。注意,在后一種情況中,某些客戶會(huì)要求頻繁進(jìn)行校準(zhǔn)。無論如何,每次校準(zhǔn)都會(huì)導(dǎo)致停工(這在很大程度上取決于進(jìn)行校準(zhǔn)所在的地點(diǎn),是在現(xiàn)場(chǎng)還是不在現(xiàn)場(chǎng),以及驗(yàn)證和調(diào)整過程的復(fù)雜程度)。

  信號(hào)發(fā)生器的可靠性與其故障率直接成正比。故障率較高的信號(hào)發(fā)生器會(huì)讓制造商付出高昂代價(jià),一方面是維修故障所付出的費(fèi)用和時(shí)間,另一方面是故障造成的停機(jī)時(shí)間。設(shè)計(jì)具有高可靠性和高質(zhì)量的儀器,通常故障率較低,從而它們的擁有成本也較低。

  信號(hào)發(fā)生器的維修可能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,也可能不在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,這取決于故障的范圍。無論哪種情況,都會(huì)涉及維修造成的停機(jī)時(shí)間以及完成維修(包括所有需要的診斷)所用的時(shí)間等相關(guān)成本。如果產(chǎn)品可以現(xiàn)場(chǎng)維修,那么修復(fù)工作可能只需要訂購(gòu)和更換部件;如果不能現(xiàn)場(chǎng)維修,則可能需要將其送至地區(qū)維修中心。作為最終的手段,產(chǎn)品可能需要送回工廠進(jìn)行維修。在后兩種情況中,還必須考慮到往返運(yùn)輸產(chǎn)品所花費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用――這可能非常重要,特別是要進(jìn)行跨國(guó)運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候。由于工廠的生產(chǎn)流程通常設(shè)計(jì)成正向運(yùn)動(dòng)的流水線形式,而不利于維修故障產(chǎn)品,所以工廠維修可能特別麻煩。

  這些“真實(shí)成本”可能會(huì)快速增長(zhǎng),這不僅影響了制造商的總體成本底線,也會(huì)影響其元器件的成本。因此,制造商現(xiàn)在比以往更需要基于擁有成本來考慮產(chǎn)品,而不僅僅是基于產(chǎn)品的可靠性。

用于制造新型無線設(shè)備的測(cè)試策略

  手機(jī)無線設(shè)備是當(dāng)今世界上銷售最快的電子消費(fèi)品之一,全球2005年的手機(jī)銷量超過了7億部,預(yù)計(jì)2006年將增加到10億部。目前成熟市場(chǎng)上銷售的無線設(shè)備主要集中于藍(lán)牙、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器和互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備等,而低成本的手機(jī)將是未來新興市場(chǎng)上的主力軍。將來,無線設(shè)備用戶還將享用更多先進(jìn)的電子產(chǎn)品,例如無線局域網(wǎng)、GPS、FM立體聲和廣播電視等。隨著E911的首次亮相,將有更多電話具備GPS能力,更多定位服務(wù)也將相繼推出,例如手機(jī)中的逐向?qū)Ш剑╰urn-by-turn navigation)系統(tǒng)。目前許多用戶淘汰了他們現(xiàn)有的手機(jī),取而代之的是更加小巧輕便、更流行的新型手機(jī)。這種手機(jī)擁有更多特性和功能,其電池使用時(shí)間也更長(zhǎng)。這一趨勢(shì)推動(dòng)了手機(jī)市場(chǎng)的不斷發(fā)展。此外,隨著無線設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施成本的降低,在印度和中國(guó)等一些國(guó)家,安裝無線設(shè)備的成本要比有線基礎(chǔ)設(shè)施低很多,因而無線設(shè)備擁有更大、更廣的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿。由于手機(jī)的成本很低,這些市場(chǎng)對(duì)無線設(shè)備制造商的吸引力越來越大。同時(shí)也為傳統(tǒng)的OEM和無線設(shè)備制造商提供了絕佳的機(jī)會(huì)。

  這種對(duì)低成本無線設(shè)備的需求,一方面為新興的更高效的合同制造商(CM)和原件設(shè)計(jì)制造商(ODM)提供了機(jī)遇;一方面也為傳統(tǒng)的無線OEM設(shè)計(jì)者帶來挑戰(zhàn)。 如今,許多OEM制造商都在采用參考設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)(RDH)的設(shè)計(jì);后者基于芯片組制造商定制設(shè)計(jì)的芯片銷售基本的電話設(shè)計(jì)。OEM然后再向RDH設(shè)計(jì)中添加用戶界面(UI)、特性集和封裝。為進(jìn)一步控制成本,可以交由合同制造商(CM)完成手機(jī)生產(chǎn)的全部過程,幫助OEM進(jìn)行無線設(shè)備的測(cè)試和封裝。

  RDH和CM的出現(xiàn)導(dǎo)致了市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng),在增進(jìn)了電話功能的同時(shí),降低了手機(jī)的價(jià)格。目前無線設(shè)備制造商關(guān)注的是總體制造成本中的一個(gè)重要部分――制造尤其是測(cè)試成本的控制。要降低測(cè)試成本,需要先從設(shè)計(jì)者開始。設(shè)計(jì)者被要求在設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合硬件和軟件的特性,降低制造中的測(cè)試成本。

  測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商面臨許多新的挑戰(zhàn):他們需要提供創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量技術(shù),以便協(xié)助無線設(shè)備設(shè)計(jì)者和制造商降低每臺(tái)設(shè)備的測(cè)試成本。傳統(tǒng)無線設(shè)備的測(cè)試是在“測(cè)試模式”下對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試。此時(shí),電話采用了可編程的測(cè)試模式和接入點(diǎn)。在開始任何參數(shù)測(cè)試之前,接收機(jī)測(cè)量通常要求進(jìn)行耗時(shí)的呼叫建立。更改模式時(shí),無線設(shè)備將按照用戶的指示,通過空中呼叫處理/協(xié)議命令來進(jìn)行。為降低制造測(cè)試時(shí)間,無線設(shè)備設(shè)計(jì)者將在新一代產(chǎn)品中建立特殊的測(cè)試模式,使產(chǎn)品具有復(fù)雜的序列和無線設(shè)備控制模式,加速測(cè)量速度并取消建立呼叫的過程。設(shè)計(jì)者還開發(fā)了新型測(cè)量,例如PAvT,在使用GSM/GPRS/EGPRS技術(shù)的無線設(shè)備中測(cè)量極性調(diào)制。

  在制造業(yè)測(cè)試中,發(fā)射機(jī)的參數(shù)校準(zhǔn)是最費(fèi)時(shí)的無線設(shè)備測(cè)量序列之一。裝配完成后,校準(zhǔn)發(fā)射機(jī)時(shí)需要以各種發(fā)射機(jī)功率電平和頻率對(duì)無線設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。這些測(cè)量用于生成設(shè)備指定的校準(zhǔn)數(shù)據(jù),并下載到無線設(shè)備中,確保符合法規(guī)并達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。無線設(shè)備制造商面臨著兩難的境地,一方面用戶要求增加測(cè)試產(chǎn)品的功能和復(fù)雜性,另一方面必須降低測(cè)試的成本。

  要在競(jìng)爭(zhēng)激烈的無線設(shè)備市場(chǎng)上立于不敗之地,制造商的無線設(shè)備的設(shè)計(jì)必須滿足低成本的測(cè)試需求,同時(shí)能夠以新型、創(chuàng)新的測(cè)試策略控制制造測(cè)試成本,并且擁有靈活的制造生產(chǎn)線以適應(yīng)新制式和測(cè)試策略。

超越傳統(tǒng)頻譜分析

  傳統(tǒng)的頻譜分析儀是標(biāo)量測(cè)量設(shè)備,主要顯示標(biāo)量值(信號(hào)幅值)隨頻率變化曲線圖。最常見的測(cè)量就是對(duì)頻譜組成部分(例如諧波、互調(diào)和雜散信號(hào))的信號(hào)功率和頻率的測(cè)量。功率與頻率的比值可以根據(jù)分辨率帶寬(RBW)進(jìn)行積分或修正,以產(chǎn)生噪聲功率(和相位噪聲)、頻帶功率、相鄰信道功率和占用帶寬。

  頻譜分析儀也可以用于測(cè)量時(shí)域或調(diào)制域特征。測(cè)量這些特性的最簡(jiǎn)單方法就是停止頻譜分析儀的頻率掃描(例如將測(cè)量寬度設(shè)置為0 Hz),并設(shè)置適當(dāng)?shù)闹行念l率和RBW寬度,使其足以包含感興趣的信號(hào)。此時(shí),分析儀的X軸以時(shí)間為單位,該“零掃寬”測(cè)量跡線結(jié)果為射頻信號(hào)的包絡(luò),即射頻信號(hào)的AM解調(diào)測(cè)量結(jié)果或觸發(fā)脈沖功率信息。通過使用類似設(shè)置并偏置分析儀的中心頻率,可使感興趣的信號(hào)處于RBW濾波器的裙邊之上,可以進(jìn)行FM解調(diào)測(cè)量。這些技術(shù)通常很有效,但是可能非常麻煩(例如設(shè)置和解釋過程很復(fù)雜)、不精確,且靈活性受到限制。

  因此,為了滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)的要求,需要一種更好的綜合信號(hào)分析方法。使用這種新的綜合分析方法,分析儀表既可以作為高性能頻譜分析儀解決方案,提供簡(jiǎn)單易用的用戶界面;同時(shí)可以根據(jù)設(shè)計(jì)者的需求,輕松快速地轉(zhuǎn)換成功能全面的矢量信號(hào)分析儀。

  當(dāng)前的許多信號(hào)都是通過射頻脈沖調(diào)制的或經(jīng)過復(fù)雜調(diào)制的信號(hào),在過去15至20年的時(shí)間里,隨著數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展,這一趨勢(shì)也越來越明顯。信號(hào)分析儀也隨之呈現(xiàn)相應(yīng)的發(fā)展趨勢(shì):矢量信號(hào)分析儀(VSA)將時(shí)域和頻域能力以及完整的根據(jù)時(shí)間選擇(例如時(shí)間門概念)頻譜分析功能集于一身;用矢量信號(hào)分析儀進(jìn)行通用和特定格式(特定標(biāo)準(zhǔn))的數(shù)字調(diào)制分析(VSA是進(jìn)行此類分析的理想平臺(tái));在通用頻譜分析儀中,以選裝軟件的方式添加特定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字調(diào)制分析。

  雖然VSA是分析現(xiàn)代信號(hào)的理想工具,但是其操作步驟比傳統(tǒng)的頻譜分析儀更加復(fù)雜。特別是在進(jìn)行傳統(tǒng)頻譜測(cè)量的時(shí)候,VSA新增加的能力可能增加操作的復(fù)雜程度。當(dāng)用戶需求僅限于進(jìn)行基本的頻譜分析和基于標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)時(shí),上述最后一種趨勢(shì)提供了一種良好的解決方案。

Agilent三個(gè)最新設(shè)備

  MXG信號(hào)發(fā)生器

  特點(diǎn):業(yè)界最佳的ACPR性能和最快的切換速度,大幅度提高產(chǎn)出和吞吐率;實(shí)現(xiàn)自我維護(hù),延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間。



  Agilent MXG信號(hào)發(fā)生器擁有出色的ACLR性能,對(duì)于4載波3GPP W-CDMA信號(hào)為-65 dBc(-69 dBc測(cè)量值);并提供了最快的切換速度。在SCPI模式中,該發(fā)生器能夠在£1.2 ms內(nèi)在頻率和振幅中進(jìn)行任意切換――比性能最接近的同檔產(chǎn)品至少快兩倍。



  Agilent MXG包含五個(gè)組件,它們均可現(xiàn)場(chǎng)更換和作為維修部件進(jìn)行訂購(gòu)。電路板組件經(jīng)過充分調(diào)整和校準(zhǔn),意味著在更換后只需要最少的性能驗(yàn)證。



  安捷倫為其新型MXG信號(hào)發(fā)生器提供的自助維護(hù)工具。

  Agilent E6601A

  特點(diǎn):顯著降低移動(dòng)電話制造測(cè)試的成本



  安捷倫新型E6601A無線通信測(cè)試儀是一款單機(jī)測(cè)試儀,能夠提供業(yè)內(nèi)最低的測(cè)試成本。

  MXA信號(hào)分析儀

  特點(diǎn):可以配置成傳統(tǒng)的頻譜分析儀,具有射頻工程師期待的易用性和頻譜分析儀應(yīng)該具有的全部性能。



  MXA信號(hào)分析儀中使用的VSA軟件提供全面的時(shí)間門信號(hào)測(cè)量。左上方跡線中顯示帶有選通標(biāo)記的射頻包絡(luò)。左下方和右上方顯示選通頻譜,它們分別帶有頻帶功率標(biāo)記和進(jìn)行自動(dòng)占用帶寬和頻率矩心計(jì)算。右下方跡線顯示W(wǎng)iMAX前導(dǎo)碼的時(shí)間選通CCDF。



  MXA信號(hào)分析儀中的顯示畫面顯示了在測(cè)量應(yīng)用之間進(jìn)行測(cè)量模式轉(zhuǎn)換所使用的模式鍵。傳統(tǒng)的頻譜分析儀模式目前仍被使用,使用模式轉(zhuǎn)換功能鍵可以將分析儀轉(zhuǎn)換成靈活的89600系列矢量信號(hào)分析儀或與W-CDMA相關(guān)的、基于標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量模式。
作者:陳力   來源:EDN電子設(shè)計(jì)技術(shù)

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