CDMA移動電話SKD測試質(zhì)量評估技術(shù)方案

李航　廣州南方高科有限公司
　　摘要：本文詳細(xì)地介紹了在采用SKD方式生產(chǎn)CDMA移動電話時，如何進(jìn)行手機(jī)的指標(biāo)測試和性能評估；比較深入地敘述了測試方案、測試參數(shù)和合格判據(jù)。希望該技術(shù)方案可為手機(jī)生產(chǎn)廠家提供實用的測試和生產(chǎn)指導(dǎo)。


　　目前，絕大多數(shù)國內(nèi)定點(diǎn)的CDMA手機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都選擇采用SKD（sack knock dowm）散件組裝的方式來生產(chǎn)手機(jī)，這是因為與OEM（orignal equipment manufacture）貼牌或CKD（completed knock down）的方式相比較，采用SKD方式具有投資少、見效快、技術(shù)風(fēng)險低、項目啟動快、容易組織規(guī)模生產(chǎn)、可在一定程度上降低成本、產(chǎn)品上市時間迅速的優(yōu)勢。


　　在SKD生產(chǎn)方式條件下，如何進(jìn)行CDMA手機(jī)的測試和性能評估中，保證產(chǎn)品質(zhì)量和測試速度，這是國內(nèi)許多CDMA手機(jī)生產(chǎn)企業(yè)面臨的一個技術(shù)問題。如何解決好該問題對于生產(chǎn)廠家來說具有重要的工程意義和現(xiàn)實意義。筆者現(xiàn)把一些經(jīng)驗和想法與同行作一交流。


　　1　SKD測試方案的指導(dǎo)思想


　�。�1）滿足相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和測試標(biāo)準(zhǔn)


　　（2）具有足夠的測試速度和精度


　�。�3）在滿足生產(chǎn)線產(chǎn)能要求的前提下，設(shè)備投入要經(jīng)濟(jì)，這包括購買CDMA手機(jī)綜合測試儀、傳輸帶設(shè)備、測試夾具、其他的測試設(shè)備，生產(chǎn)線統(tǒng)計管理設(shè)備等。


　�。�4）擬購買測試儀器的技術(shù)指標(biāo)、型號、規(guī)格、數(shù)據(jù)等項要求，既要能滿足現(xiàn)階段的綜合要求、也要考慮到未來的可擴(kuò)充性、可升級性、可維修性。


　�。�5）盡量少占用公司的各類資源，包括人力、物力、財力、生產(chǎn)場地、空調(diào)、電力、壓縮空氣等。


　　（6）盡可能地充分利用現(xiàn)有的GSM手機(jī)生產(chǎn)線條件（若有的話）來對生產(chǎn)線進(jìn)行改進(jìn)、調(diào)整和優(yōu)化，以進(jìn)一步降低生產(chǎn)手機(jī)的成本。


　　2　CDMA手機(jī)功能測試項分類、測試規(guī)模和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)


　�。�1）RF收發(fā)信機(jī)指標(biāo)測試（測試發(fā)射功率、發(fā)射頻譜、接收靈敏度等等）：測試標(biāo)準(zhǔn)為中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1050-2000；美國TIAIS-98雙模移動臺最低性能標(biāo)準(zhǔn)；800MHzCDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)空中接口技術(shù)要求。


　�。�2）音頻指標(biāo)測試：檢查或測試發(fā)送音頻靈敏度、振鈴響度、受話器響度、失真度、側(cè)音、免提功能等等。


　�。�3）LCD和菜單功能的檢查：看是否與說明書中所述內(nèi)容相一致。


　　（4）各按鍵觸覺和力度的檢查。


　�。�5）電池質(zhì)量的檢查：檢查電池與主板的電氣連接質(zhì)量是否可靠，測量電池容量、輸出電壓、短路保護(hù)等指標(biāo)。


　�。�6）充電器質(zhì)量檢查：檢查充電器與主板的電氣連接質(zhì)量是否可靠，測試輸入特性、輸出特性、充電特性、充電時來電、充電時去電、對地泄漏電流等指標(biāo)。


　�。�7）可靠性測試：通過對手機(jī)施加一定的外界環(huán)境應(yīng)力（高溫、低溫、振動），來檢查產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)。這一點(diǎn)很重要，它可以發(fā)現(xiàn)不少產(chǎn)品質(zhì)量問題。測試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T2423.8-1995：電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗。


　�。�8）在實際CDMA通信網(wǎng)絡(luò)中的外場測試：該項測試需在不同的時間、不同的地點(diǎn)/地貌、與不同網(wǎng)絡(luò)中的用戶進(jìn)行互連互通等環(huán)境條件下進(jìn)行測試和檢查。測試標(biāo)準(zhǔn)為CDMA（IS-95A）數(shù)字移動電話機(jī)進(jìn)網(wǎng)檢驗實施細(xì)則2001年5月信息產(chǎn)業(yè)部。


　�。�9）手機(jī)殼體質(zhì)量的檢查


　　（10）軟件、MMI操作可靠性與穩(wěn)定性檢查。


　�。�11）DC功耗指標(biāo)：關(guān)機(jī)電流、待機(jī)電流、通話電流、待機(jī)時間的測試。


　　上述CDMA手機(jī)SKD生產(chǎn)測試方案中的大部分內(nèi)容也可以用于GSM手機(jī)的SKD生產(chǎn)中。


　　3　常溫例行測試流程


　　3.1流程圖說明


　　部件裝配程序是完成PCB板、前殼和后殼部件或者前板和后板部件的裝配以及裝配質(zhì)量檢查，例如：安裝送/受話器、RTC電池、按鍵膜、LCD面板等；


　　整機(jī)裝配程序是把前殼、后殼、主板部件安裝在一起，使它成為一部完整的手機(jī)；


　　功能檢查程序是檢查手機(jī)的MMI（人機(jī)界面）功能、電聲器件的安裝質(zhì)量、振鈴響度、整機(jī)的安裝質(zhì)量；


　　指標(biāo)測試程序在SKD生產(chǎn)中是最重要的一道工序，它是在測試站上用綜測儀、測試夾具、RF有源切換開關(guān)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來完成RF指標(biāo)的測試；
　　打串號條碼程序是打印產(chǎn)品的串號，以供生產(chǎn)管理、統(tǒng)計、入網(wǎng)、維修和售后服務(wù)用；包裝入庫程序是將手機(jī)運(yùn)到包裝線（它通常與測試線隔離），按照包裝和配置要求完成該道工序。


　　3.2　測試環(huán)境要求


　　*測試環(huán)境：常溫、常壓、常濕（可靠性測試除外），被測產(chǎn)品放在屏蔽廠房或屏蔽箱內(nèi)進(jìn)行測試（隔離度大于60dB即可）。


　　*測試電源：采用可充電電池或通信專用測試電源，如Ｋｅｉｔｈｌｅｙ２３０６.


　　*測試儀器：綜測儀E5515C或CMU200、電聲測試儀B&K2013、B&K4133、可靠性測試設(shè)備等。


　　*與手機(jī)配套設(shè)計的測試夾具。


　　4　具體測試方案


　　4.1計算所需的綜測儀數(shù)量


　　我們需根據(jù)設(shè)計產(chǎn)能準(zhǔn)確地計算出SKD生產(chǎn)CDMA手機(jī)所需的綜測儀數(shù)量，以保證產(chǎn)能和避免資金浪費(fèi)。


　　根據(jù)經(jīng)驗和目前的綜測儀水平，在正常的SKD生產(chǎn)情況下，平均每部CDMA手機(jī)的測量時間約為5分鐘，這樣對于一個計劃產(chǎn)能目標(biāo)為10萬部/月、26個工作日/月、20小時/日的工廠來說，在它的SKD測試線上所需的綜測儀數(shù)量約為：100,000/(20×60×26/5)＝6臺，月產(chǎn)量為10萬臺，日產(chǎn)量為100,000/26=3846部/日，若按97％的生產(chǎn)線一次直通率來計算，則每天需要下線進(jìn)行維修的手機(jī)數(shù)量為3846×3%＝115部。若平均每部手機(jī)的維修時間為15分鐘，則在維修工作站所需的綜測儀數(shù)量為115×15/(20×60)＝1.4可取2臺。


　　在SKD生產(chǎn)線上要每天進(jìn)行QA（quality approval）時，若按1%的抽樣率進(jìn)行比較全面的指標(biāo)測度、功能檢查、可靠性（僅隨機(jī)抽取5部）綜合測試，平均每臺約需時間30分鐘，這樣所需的綜測儀數(shù)量為：（3846×1%×30）/（20×60）＝0.96臺，則可取1臺。


　　這樣在上述生產(chǎn)條件情況下，共需要購置16+2+1+1（備份機(jī)）＝20臺。


　　根據(jù)工廠的具體情況還需要添置的設(shè)備有（可視具體情況而定）：


　　*RF指標(biāo)測試設(shè)備：2GHz頻譜儀、2GHz信號發(fā)生器、200MHz示波器。


　　*AF指標(biāo)測試設(shè)備：音頻信號發(fā)生器、失真度測量儀、仿真耳、仿真嘴。


　　*手機(jī)配件測試設(shè)備：鋰電池測試儀、充電器測試儀。


　　*可靠性測試設(shè)備：高低溫箱、濕熱箱、振動測試臺、沖擊測試臺。


　　*統(tǒng)計管理設(shè)備：服務(wù)器、條碼打印機(jī)、PC機(jī)、打印機(jī)等等。


　　*傳輸設(shè)備：考慮到節(jié)約成本并提高可靠性，可采用單面線、而不采用要有手機(jī)托盤的上下雙層線方式。


　　4.2　測試目的和意義


　　為了準(zhǔn)確、全面的評估通過SKD生產(chǎn)線產(chǎn)品的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)一些明顯的、潛在的質(zhì)量問題和隱患，進(jìn)行該測試是非常必要的，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品品牌、保證企業(yè)信譽(yù)度的重要QC手段，必須給予高度的重視。


　　質(zhì)量評估方案分為三大項進(jìn)行：進(jìn)廠IQC測試、生產(chǎn)線上的常規(guī)常溫例行測試、各種環(huán)境條件下的產(chǎn)品可靠性測試。


　　4.3　測試指標(biāo)


　�。�1）RF指標(biāo)


　　對手機(jī)的發(fā)射性能和接收性能進(jìn)行測試，以考核收發(fā)信機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)是否滿足相關(guān)的技術(shù)要求；測試根據(jù)為TIA/EIA IS-98國際標(biāo)準(zhǔn)和信息產(chǎn)業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)YDT/1050。


　　*發(fā)射機(jī)指標(biāo)測試


　�。�1）最小輸出功率


　　通過系統(tǒng)模擬器SS（即手機(jī)綜合測試儀）一直發(fā)Power dowm指令，觀察手機(jī)的最小輸出功率是否滿足要求。該項要求為小于-55dBm。


　�。�2）最大輸出功率


　　通過系統(tǒng)模擬器SS一直發(fā)power up指令，觀察手機(jī)的最大平均輸出功率是否滿足要求。技術(shù)要求為（對III移動臺）：23-30dBm(200-400mw)。


　�。�3）輸出功率的動態(tài)范圍


　　該項指標(biāo)定義為上述兩項指標(biāo)的差值，技術(shù)要求為大于78dBm。


　�。�4）頻率誤差


　　當(dāng)以SS或基站的下行頻率為基準(zhǔn)時，手機(jī)的發(fā)射標(biāo)稱頻率為：FTX=F下行頻率-45MHz指標(biāo)要求誤差小于300MHz，實際合格指標(biāo)可取250Hz。


　�。�5）參考時間誤差


　　在CDMA通信系統(tǒng)中，參考時間是很重要的一項指標(biāo)。它定義為：在手機(jī)天線接口處測量的被用作解調(diào)的最早到達(dá)的多徑元素到達(dá)時間，指標(biāo)要求誤差在±1μs之內(nèi)。


　�。�6）波形質(zhì)量因數(shù)ρ


　　它定義為實際發(fā)射波形與理想波形之間的歸一化相關(guān)功率。技術(shù)指標(biāo)要求大于0.944（非正交引起的SNR惡化小于0.25dB,10*log(1-0.944)=0.25dB）。


　　（7）開環(huán)平均輸出功率


　　手機(jī)應(yīng)能從它的平均輸入接收功率，通過測量、軟件估算、軟件控制來輸出一個符合要求的開環(huán)平均輸出功率。技術(shù)要求為：開環(huán)平均輸出功率＝-（平均輸入功率）-73dBm，誤差要求在±6dB之內(nèi)。（在-105dB輸入的情況下，開環(huán)值只要能達(dá)到最大輸出功率即可）可在SS的輸出功率（即手機(jī)輸入功率）為-25，-105dBm和以上兩數(shù)值的平均值-65dBm這三種狀態(tài)下進(jìn)行測試。


　�。�8）開環(huán)功率控制下的時間響應(yīng)要求應(yīng)在規(guī)定的時間模板內(nèi)。


　　（9）閉環(huán)控制下的輸出功率


　　手機(jī)在收到有效的閉環(huán)功率控制組比特之后，它在閉環(huán)控制指令下的輸出功率的時間響應(yīng)曲線應(yīng)在規(guī)定的時間模板之內(nèi)。時間模板的寬度為1.25ms。閉環(huán)功率控制的范圍應(yīng)能達(dá)到±24dB。技術(shù)規(guī)范中要求在9.6kbps（全速率）、4.8kbps（半速率）、2.4kbps(1/4)、1.2kbps(1/8)的狀態(tài)下進(jìn)行測試，在實際的SKD生產(chǎn)中，為了加快測試速度可取在全速率和1/8速率條件下進(jìn)行測試。


　�。�10）帶外（offset>625KHz）發(fā)射輸出頻譜的質(zhì)量（傳導(dǎo)型雜散發(fā)射）。


　　它定義為在手機(jī)天線接口處測量到的在SS指配CDMA信道帶寬（1.25MHz）之外的頻率點(diǎn)上的無用發(fā)射。技術(shù)要求是同時滿足下面的兩項指標(biāo)：


　　*小于-42dBc/測量帶寬30KHz/offset>900KHz；


　　*小于-5dBc/測量帶寬30KHz/offset>1.98Mhz；


　　*接收機(jī)指標(biāo)


　�。�1）工作頻率


　　869-894MHz，具體的測試信道可為CH283、CH386、CH779。手機(jī)接收（前向信道）的工作頻率計算公式為：870+0.03×CH號MHz。若想加快測試速度根據(jù)具體的情況也可只測量CH283信道下的指標(biāo)。


　�。�2）靈敏度


　　該項指標(biāo)定義為在一定的誤幀率條件下，手機(jī)能夠接收到的最小輸入電平。最低技術(shù)要求為-104dBm/FER<0.5%，考慮到工程上還要有一定的設(shè)計余量要求，實際可取的驗收標(biāo)準(zhǔn)為：-106dBm/FER<0.5％。


　�。�3）動態(tài)范圍


　　該項指標(biāo)定義為在一定的誤幀率（FER<0.5%）條件下，手機(jī)能夠正常接收的輸入電平范圍。因為手機(jī)發(fā)射的動態(tài)范圍為80dB左右，而且開環(huán)發(fā)射輸出功率與接收機(jī)輸入功率之和為一個常量（-73dBm），所以接收機(jī)的動態(tài)范圍也應(yīng)為80dB，即是-105--25dBm。


　�。�4）在AWGN情況下的指標(biāo)


　　檢查在該條件下的手機(jī)性能如何，要求為：-104dBm/FER<1%。（FER允許比靜態(tài)條件下增加一倍）


　　*天線性能的檢查


　　該項性能檢查在生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部往往不重視。當(dāng)用戶投訴說是信號質(zhì)量不好，用電纜測試各項RF指標(biāo)均正常，這時就要重點(diǎn)檢查天線的指標(biāo)、天線與手機(jī)的匹配電路設(shè)計。該項測試的基本原理是采用對比法，需要用到手機(jī)綜測儀（E5515C或CMU200）和標(biāo)準(zhǔn)天線。被測手機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)天線之間的距離應(yīng)大于10λ。（對于IS-95/800mhZ:10λ約為3.6m。）該項測試除了可以檢查天線的質(zhì)量之外，還可以檢查出手機(jī)EMC方面一些問題，例如：手機(jī)在用電纜測試條件下的頻率誤差、相位誤差均正常，但在采用天線偶合測試的條件下誤差則很大。（注：在采用SKD生產(chǎn)方式進(jìn)行測試之前，手機(jī)主板已經(jīng)完成了下載軟件、參數(shù)調(diào)整和校驗處理過程（pretest和tuning），而在SKD階段需進(jìn)行的測試有功能測試和最終測試（function & final test）。


　�。�2）AF（音頻性能）指標(biāo)


　　按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行下列項目的測試：


　　*送話器發(fā)送靈敏度


　　*受話器響度


　　*收發(fā)隔離度（側(cè)音）


　　*收發(fā)主觀音質(zhì)（MOS分）和頻響


　　*特別要注意的是振鈴響度指標(biāo)。測試條件為標(biāo)準(zhǔn)音，要求為：SPL/最大音量>92dB@100mm。（目前市場上有些產(chǎn)品的振鈴聲太小，導(dǎo)致用戶投訴比較多）


　�。�3）直流功耗方面


　　DC功耗指標(biāo)的檢查測試需要在四種不同狀態(tài)下測試：（1）關(guān)機(jī)狀態(tài)下要小于100μA（可檢查出手機(jī)電源部分或RTC電路是否漏電）；（2）待機(jī)睡眠狀態(tài)下要小于2mA（可檢查控制軟件是否正常）；（3）待機(jī)激活狀態(tài)下要小于80mA（同時還要密切觀察占空比，一般小于5％。它與手機(jī)的待機(jī)時間密切相關(guān)）；（4）最大發(fā)射功率狀態(tài)下的電流要小于500mA（可檢查出PA或電源部分的質(zhì)量問題）。


　�。�4）MMI（人機(jī)界面）


　　*聽覺方面：自環(huán)話音質(zhì)量，HF（免提）狀態(tài)下的話音質(zhì)量。


　　*觸覺方面：各個按鍵的手感，振動功能，手機(jī)外殼手感，鍵盤操作、按鍵手感等。


　　*視覺方面：LCD顯示，LED或EL背光，手機(jī)的外觀質(zhì)量、裝配質(zhì)量，電池與主板的配合質(zhì)量，手機(jī)、電池、電池蓋三者之間的配合質(zhì)量。


　�。�5）殼體套件（主板除外）的質(zhì)量檢查


　　*高低溫連續(xù)沖擊：被測產(chǎn)品先在常溫下放置2小時以上，然后連續(xù)沖擊10次，每次70分鐘，30分/30℃、30分/－30℃，在這之間過渡時間為10分鐘。


　　*硬度：采用標(biāo)準(zhǔn)硬度的鉛筆、10N力、45度角度、10mm長度，在手機(jī)殼體表面的同一處連續(xù)推5次，再根據(jù)表面的痕跡情況進(jìn)行質(zhì)量判斷。


　　*殼體的抗擦刮能力：基本方法同上


　　*漆膜強(qiáng)度：采用標(biāo)準(zhǔn)的測試膠帶進(jìn)行測試


　　*裝配結(jié)合質(zhì)量檢查


　　*表面疵點(diǎn)/線的檢查


　　*與標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行比對，觀察顏色的一致性和均勻性


　�。�6）可靠性方面（高、低溫度、振動、沖擊、free fall、濕熱）


　　1）高溫50℃下的測試：測試標(biāo)準(zhǔn)按《CDEMA(IS-95A)數(shù)字移動電話機(jī)進(jìn)網(wǎng)檢驗實施細(xì)則/信息產(chǎn)業(yè)部科學(xué)技術(shù)司》。在此條件下的測量指標(biāo)有兩項：平均最大輸出功率為21-24dBm；靈敏度應(yīng)優(yōu)于-104dBm/FER<0.5%（既允許比常溫條件下的指標(biāo)惡化2dB）。


　　2）低溫-20℃下的測試：具體要求同上。


　　3）濕熱條件下的測試：具體要求同上。


　　4）振動和沖擊條件下的測試：測試標(biāo)準(zhǔn)同上。在環(huán)境應(yīng)力去掉后的測量指標(biāo)有兩項：最大輸出功率應(yīng)為23-26dBm；靈敏度應(yīng)優(yōu)于-106dBm/FER<0.5%。（既與常溫條件下的指標(biāo)相同）。


　　5）自由跌落測試（衩速為零，可選項）：跌落高度為1.2m，地面條件為20mm厚的硬木板。（為了避免擦傷手機(jī)外殼，可做一木箱，在木箱內(nèi)側(cè)用一層薄的塑料布包緊，在木箱中部開一小窗口以便于取出試驗后的手機(jī)。）


　�。�7）配件方面質(zhì)量的檢查


　　充電器需檢查下列指標(biāo)：輸入特性，輸出特性、帶負(fù)載能力，抗電強(qiáng)度，對地泄漏電流，可靠性測試，標(biāo)識是否滿足要求。


　　電池需檢查下列指標(biāo)：額定電壓、充電特性、放電特性、循環(huán)壽命、電池容量、安全要求、標(biāo)識是否滿足要求。


　　5　幾點(diǎn)注意事項


　　在手機(jī)平臺的質(zhì)量評估中，還需密切關(guān)注以下幾個問題：


　�。�1）外觀造型（ID）和殼體的質(zhì)量：對于用戶來說這是第一印象，它對于吸引和誘導(dǎo)用戶群、提高市場占有率非常重要。


　�。�2）解決方案：包括芯片組解決方案、RF方案、基帶方案、高層軟件解決方案、物理層軟件方案。解決方案在很大程度上決定了手機(jī)的先進(jìn)性、性能指標(biāo)、功能、穩(wěn)定性和可靠性，這一點(diǎn)與PC機(jī)的方案和芯片組類似。


　　（3）加工工藝和安裝工藝：注意主板的加工和焊接工藝水平、塑膠件的加工水平、整機(jī)安裝難易程度。一般來講，結(jié)構(gòu)和安裝工藝要求高的機(jī)型，其穩(wěn)定性和可靠性在一定程度上會下降。


　�。�4）可維修性：這一點(diǎn)許多搞研發(fā)的技術(shù)人員會忽視，而它對于提高售后服務(wù)質(zhì)量、保證產(chǎn)品信譽(yù)度、降低成本至關(guān)重要。需注意整機(jī)采用的元器件種類、數(shù)量、IC封裝類型特別是屏蔽罩的安裝方式、電路圖是否與實物相一致、在供維修的PCB圖中應(yīng)標(biāo)有測試點(diǎn)的位置、測試點(diǎn)直流電位和條件、交流波形和時序關(guān)系、單板開機(jī)點(diǎn)的位置和方法等信息數(shù)據(jù)。


　　（5）是否支持人工和工程測試命令集：它對于廠家組織手機(jī)生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本、簡化測試、進(jìn)行售后維修、進(jìn)行場測很有幫助。


（注：由于篇幅原因，在本文中并不涉及到如何用C++和VB計算機(jī)語言來編輯設(shè)計手機(jī)自動測試軟件）


摘自《移動通信》2002.3