多重通訊的挑戰(zhàn)與測(cè)試方案

現(xiàn)今的個(gè)人通訊產(chǎn)品都傾向“多重通訊”功能方向發(fā)展，多重通訊裝置意指單一裝置中具備多種射頻和連結(jié)方式，如在市場(chǎng)熱賣的“蘋果”品牌 iPhone或智能手機(jī)就具備藍(lán)牙 (Bluetooth)、無(wú)線上網(wǎng)(WiFi)和蜂窩式移動(dòng)手機(jī)(cellular)等多種無(wú)線通訊功能，我們?cè)倏纯唇袢盏?代手機(jī)結(jié)合了藍(lán)牙、無(wú)線上網(wǎng)、FM, GPS甚至更多的無(wú)線連結(jié)功能，但在多重通訊裝置的技術(shù)中存在著更高的測(cè)試挑戰(zhàn)和困難。為確保質(zhì)量，每種無(wú)線通訊和連結(jié)方式都必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試，但如以傳統(tǒng)的對(duì)每種通訊方式進(jìn)行串行測(cè)試，生產(chǎn)成本必然非常高昂而最后直接影響產(chǎn)品價(jià)格和利潤(rùn)，如何能確保產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)最少化測(cè)試時(shí)間和成本便成各廠商的挑戰(zhàn)。

在測(cè)試領(lǐng)域中，大部份的無(wú)線測(cè)試設(shè)備只針對(duì)一至兩種的無(wú)線通訊方式進(jìn)行測(cè)試，換言之，測(cè)試一部多重通訊裝置時(shí)則需在多個(gè)工位進(jìn)行不同種類的連結(jié)測(cè)試，當(dāng)中每個(gè)工位可能須重新接線、加電、初始化等等工序，這樣便導(dǎo)致生產(chǎn)測(cè)試時(shí)間線性地增長(zhǎng)(如圖1)，為達(dá)至生產(chǎn)量和速度，只可增加產(chǎn)線和測(cè)試設(shè)備；在這里要強(qiáng)調(diào)的是總測(cè)試成本應(yīng)該理解為測(cè)試設(shè)備成本結(jié)合上每件產(chǎn)品的測(cè)試時(shí)間成本，如圖1的生產(chǎn)模式，要減低測(cè)試時(shí)間成本就要增加測(cè)試設(shè)備成本。

當(dāng)然，最理想的方案是單臺(tái)測(cè)試設(shè)備能夠具備多種無(wú)線通訊功能測(cè)試，更甚者，數(shù)項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目在同一測(cè)試設(shè)備能同時(shí)進(jìn)行，這樣就能大大地減少測(cè)試時(shí)間，而多重通訊測(cè)試系統(tǒng)的產(chǎn)生就能提供這種方案(圖 2)。

測(cè)試時(shí)間

測(cè)試時(shí)間實(shí)際上是由多個(gè)獨(dú)立的工序構(gòu)成--產(chǎn)品運(yùn)送、夾具裝卸、程式下載和實(shí)際的測(cè)試分析，減省任何一個(gè)工序的時(shí)間對(duì)總體測(cè)試時(shí)間都有重要的影響，舉例，假若能夠在單一工位單一夾具下處理所有種類的無(wú)線通訊測(cè)，那產(chǎn)品運(yùn)送和夾具裝卸的時(shí)間就不需在每種無(wú)線通訊中重復(fù)從而減省很多時(shí)間，同樣的優(yōu)化慨念亦可用於測(cè)試分析上，最有效的優(yōu)化方案是如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工序“并行化”以取代以往的流水式串行的工序。另外，再進(jìn)行優(yōu)化每種無(wú)線通訊的測(cè)試時(shí)間，舉例，假若GPS的全幀為30秒，而現(xiàn)在達(dá)至的測(cè)試時(shí)間為33秒，那就意味著當(dāng)中有10%的改進(jìn)空間。

除此外,有一重要的理解，工程師需意識(shí)到整個(gè)優(yōu)化工程其實(shí)是數(shù)個(gè)重要環(huán)節(jié)的整合成果，其中包括多重通訊裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (Device’s Architecture)，芯片的底層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (Underlying Chipset Architecture),  軟件驅(qū)動(dòng)和編寫測(cè)試軟件的靈考能力；所以，如能讓芯片商，產(chǎn)品參考設(shè)計(jì)公司和最終的多重通訊裝置工程師共同參與，相信有更大的空間為優(yōu)化生產(chǎn)測(cè)試進(jìn)行專門設(shè)計(jì)的方案，使整個(gè)生產(chǎn)時(shí)間和成本有顯著的減幅。

假如“多重通訊裝置”是未來(lái)一個(gè)主流產(chǎn)品和市場(chǎng)，相信很快會(huì)進(jìn)入量產(chǎn)和普遍應(yīng)用，生產(chǎn)成本這個(gè)瓶頸問(wèn)題是必須面對(duì)和解決，而革命性的單臺(tái)式無(wú)線“多重通訊”測(cè)試系統(tǒng)就是要實(shí)現(xiàn)以上優(yōu)化工程的基礎(chǔ)。

單臺(tái)式無(wú)線測(cè)試系統(tǒng)

美國(guó)萊特波特科技(LitePoint)公司從2005年開始一直是單臺(tái)式測(cè)試系統(tǒng)的先驅(qū)者，測(cè)試系統(tǒng)除包含矢量分析儀(VSA)和信號(hào)源(VSG)外附有極友好使用的分析操作介面，讓用戶能對(duì)復(fù)雜的分析更快掌握和處理，在WiFi的測(cè)試工業(yè)中起了革命性的改變(圖3)。

在WiFi 單臺(tái)式測(cè)試系統(tǒng)能快速成為市場(chǎng)主流測(cè)試用具后，LitePoint 及其他公司亦相續(xù)推出針對(duì)WiMAX的單臺(tái)式測(cè)試系統(tǒng)及利用軟件技術(shù)在單臺(tái)硬件上擴(kuò)展更多的應(yīng)用如藍(lán)牙、ZigBee 等等。

單臺(tái)的多重通訊測(cè)試系統(tǒng)需把移動(dòng)手機(jī)、WiFi、藍(lán)牙，GPS和FM等測(cè)試功能結(jié)合起來(lái)，雖然某些種類的通訊(WiFi和藍(lán)牙)是用相同的頻譜，而可用同組的VSA和VSG子系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，但無(wú)論如何針對(duì)不同的通訊，要達(dá)到并行測(cè)試目的，單臺(tái)式多重通訊測(cè)試系統(tǒng)必須內(nèi)置多個(gè)VSA和VSG子系統(tǒng)再加上內(nèi)置開關(guān)式測(cè)試式接口，使某些連接口可分享同一子系統(tǒng)，而某些連接口則定為作并行測(cè)試口。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，多個(gè)射頻子系統(tǒng)、不管是開關(guān)式和專用等多個(gè)接口或共享同一電源等的設(shè)計(jì)都是無(wú)形中建立了互相干擾的環(huán)境，舉例在并行測(cè)試中，由兩個(gè)矢量信號(hào)源 (VSGs)產(chǎn)生的兩個(gè)信號(hào)通過(guò)測(cè)試口到達(dá)被測(cè)品的天線接口，兩個(gè)信號(hào)可能在系統(tǒng)或被測(cè)品(DUT)內(nèi)部產(chǎn)生串?dāng)_或其相干擾的問(wèn)題，當(dāng)然如在被測(cè)品內(nèi)部發(fā)生問(wèn)題是用戶產(chǎn)品開發(fā)部要處理的工作，而多重通訊測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工程師或公司必須確保選用專業(yè)高性能的器件和線路設(shè)計(jì)消除系統(tǒng)中VSG產(chǎn)生的互相干擾。

而共用電源系統(tǒng)亦可能產(chǎn)生干擾，因射頻信號(hào)可通過(guò)直流線路回傳電源系統(tǒng)而疊加於另一個(gè)VSG的信號(hào)上，如何使用濾波和線路設(shè)計(jì)隔絕射頻信號(hào)對(duì)直流線路的回流就成為工程師的另一個(gè)挑戰(zhàn)。

總括而言，最終目標(biāo)是單臺(tái)式多重通訊測(cè)試系統(tǒng)在多個(gè)測(cè)試口進(jìn)行測(cè)試時(shí)所得的結(jié)果要跟單種通訊測(cè)試儀表組裝的系統(tǒng)結(jié)果一致甚至有更好表現(xiàn)。

單臺(tái)式多重?zé)o線測(cè)試系統(tǒng)的誕生

LitePoint 早在去年推出的MIMO 測(cè)試系統(tǒng) IQnxn Plus 時(shí)就已走上單臺(tái)式多重?zé)o線測(cè)試發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域中，此IQnxn Plus系統(tǒng)的測(cè)試能力覆蓋 WiFi 和 WiMAX MIMO 所應(yīng)用到的頻段及多端口并行測(cè)試，由軟件定議測(cè)試那種通訊模式。

在開發(fā)時(shí)，除了要決定整體系統(tǒng)架構(gòu)、端口安排、并行測(cè)試處理，工程師更要好好解決剛才提及到由多個(gè)VSA 和 VSG 所產(chǎn)生的種種問(wèn)題，這些經(jīng)驗(yàn)的累積成為實(shí)現(xiàn)真正單臺(tái)式多重通訊測(cè)試系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。