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蜂巢式行动装置制造测试大变革
使用多埠非信令测试解决方案,省时、省力又省钱

【作者: 安捷倫科技】2013年02月27日 星期三

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概述

在2003年,全球蜂巢式行动装置的出货量约为5亿个,每个装置均具有1到2项无线功能,估计约需进行7亿5千项无线功能测试。到2015年,蜂巢式行动装置出货量将可望突破30亿个装置。


然而,不同于2003年出货的手机,这些新一代装置平均具有6到8项无线功能,使得测试时间增加了28倍以上(约需执行210亿项无线测试)。更重要的是,其中有很多LTE智能型手机同时支持GSM、W-CDMA、cdma2000和其他增强标准。针对这些不同标准与频段进行验证测试,使得制造测试时间和成本急遽攀升。



图一 : 这张示意图显示进行验证时,信令与非信令测试之间的差异
图一 : 这张示意图显示进行验证时,信令与非信令测试之间的差异

在生产现代化蜂巢式装置时,每一个装置都必须通过验证测试以及校验,非常耗费时间。因此,这类测试流程已逐渐从传统的信令测试,转型成非信令测试,再进一步转变成的快速序列非信令测试,并采用快速序列校验技术。行动装置制造商仍持续改良这些技术,以便用更快、更具成本效益的方式,完成装置校验。


由于测试工程师必须测试更多的标准与频段,验证测试的项目也急遽增加,进而提高了整体测试时间与成本。为了保持竞争力,硬件制造商正努力寻找可减少测试成本的方法,以提高其利润。从信令测试转移到非信令测试是一个可行的办法,如此有助于降低生产行动装置时,单一装置的测试成本和测试设备成本。


许多芯片组制造商在测试模式中加入了非信令功能,以节省可观的测试时间。为了善用这些新型芯片组的非信令功能,以便部署有效的测试计划,测试工程师必须了解如何配置测试设备,以获得最佳的测试结果。


主要问题

相较于信令测试,非信令测试可以更有效率地验证移动电话(请见图1)。然而,要落实非信令测试计划相当具有挑战性。非信令技术可分为两大类:目前的非信令技术,以及新兴的快速序列非信令技术。


早期执行非信令测试模式时,在开始测试发射器之前,待测装置(DUT)必须先与合适的射频下行链路(DL)信号(例如基地台或信令测试设备所送出的信号)同步。非信令测试设备必须能够建立复杂的波形档,以便仿真基地站的下行链路信号。


另外,在DL同步过程中必须在测试设备和芯片组之间进行协调,以便于传输信号并执行后续的量测。如果是采用早期的非信令和信令测试技术,执行每一项测试之前都需逐一设定DUT,并完成测试设备的撷取与量测设定,整个流程非常的耗时。


藉由使用快速序列非信令模式,制造商可大大减轻前述的负担,因为透过装置的程控接口就能执行所有控制和测试模式,因而减少了许多跟测试无关的负担(请见图2)。其效益如此显著,因此芯片设计工程师现在都在芯片组中部署快速序列非信令测试模式。


解决方案

不过,采用非信令蜂巢测试计划时,制造商需仰赖有效的测试解决方案来克服所面临的种种挑战,并以最快的速度,测试多种无线技术和频段。测试解决方案须具备可因应未来需求的灵活测试架构,并且针对早期非信令测试模式和不断变化的快速序列非信令测试模式进行优化。



图二 : 主要的信令与非信令测试类别
图二 : 主要的信令与非信令测试类别

另外还需要易于使用的测试开发工具,以便产生基于标准的DL测试波形和序列,以便在芯片组的DL信号同步过程中,以及后续在测试设备中传输信号以进行上行链路(UL)分析时,协调其间的运作。利用这些工具,工程师便可在最短时间内设计和部署新的非信令测试模式。


Agilent E6607B EXT无线通信测试仪正是这样的解决方案,让测试工程师能立即执行下一代非信令测试(请见图3)。这台综合测试仪整合了向量信号分析仪、向量信号产生器、RF输入/输出硬件,以及创新的测试序列,其频率范围为10 MHz至3.8 GHz,调变输出功率为-130至+10 dBm,而量测准确度则小于+/-0.35 dB(典型值)。


此外,它可与Agilent E6617A多埠转接器(MPA)搭配运作,以便为测试工程师提供4埠或8埠的测试解决方案。


EXT可同步处理多种芯片组测试模式,它使用快速的量测和灵活的排序器技术,可加速对最新的无线装置进行校验和验证。EXT的高速标准化量测和调变分析功能,是建构于经验证的Agilent X系列量测算法之上。


EXT并配备独特的Sequence Studio软件,让工程师能轻而易举地建立测试计划,并减少测试程序开发作业,同时还可轻松产生复杂的测试波形。此外,安捷伦芯片组软件套件含默认的控制和量测程序,更进一步缩短了测试时间。


EXT还具备许多重要特性,可全面支持非信令测试:


  • ‧ 可快速发展测试程序,因而简化了各项作业,包括测试程序代码的产生和重复使用、量测关联性比对和故障排除,以及例行量测作业的执行程序,让工程师能更迅速地建立最完善的测试计划


  • ‧ 如果使用安捷伦或芯片组厂商针对其特定芯片组开发的芯片组软件,还可更快完成测试程序代码的开发


  • ‧ 透过灵活的测试排序器、快速的频率与振幅切换能力,以及多信号撷取,飞快执行测试计划


  • ‧ 具有测试多种无线格式的能力(包括新的和现有的),包括LTE、HSPA+、W-CDMA、CDMA2000、1XEV-DO、GSM、EDGE、Bluetooth等


  • ‧ 经过优化的低成本非信令测试测试架构,可降低初始资本投资


  • ‧ 配备可升级的高速双核处理器,以及可随着技术和测试模式演进而扩充的软硬件,可保护设备投资并减少长期支出


  • ‧ 可灵活地与装置内建的测试模式协力运作,并可在宽广的频率范围内提供自动量测序列


  • ‧ 提供符合产业标准、可稳定重测的量测结果,进而提高第一次就通过的制造良率和量测信心




图三 : Agilent E6607B EXT无线通信测试仪
图三 : Agilent E6607B EXT无线通信测试仪

提高生产速度

非信令测试技术虽可以显著节省制造测试的时间,但今天的行动装置制造商需要更快速的测试方式,以便维持竞争力。藉由使用下列设备,制造商可透过多项技术增进生产线的测试速率:


  • ‧ 切换矩阵和多装置测试夹具,可执行加载/卸除和有限的测试重迭


  • ‧ 专用的多埠转接器可有效地利用昂贵的发射/接收(Tx/Rx)装置,或是


  • ‧ 具有两个Tx/Rx装置的测试设备,可全面执行同步测试。



切换矩阵和多装置测试夹具简单易用,可提高操作人员的工作效率和测试设备的利用率。设计得宜的多埠转接器,其功用和配备多装置测试夹具的切换矩阵一样,但提供更好的多埠准确度,以及灵活的并联Rx测试能力。


多埠转接器与高准确度的发射/接收测试仪搭配运作,让制造商得以有效提高产量能力,又无需花费过多的资本支出。相较之下,具有双Tx/Rx埠的测试设备可提供真正的并联测试,但是测试成本会随之增加。


虽然每种方法都有其优缺点,但采用多埠测试架构是节省测试时间和成本,最有效的方法。这也是MPA最显而易见的优点。MPA配有8个Tx/Rx埠,可同时执行Rx测试和连续的Tx测试。8个Tx/Rx埠中,有4个用于全球导航卫星系统(GNSS)或FM接收器测试,支持+/- 0.25 dB的计量级准确度、实时的埠平衡能力,以及完整的信号路径校验和主动补偿功能。


此外,它可针对分频双工(FDD)格式,同时进行Tx/Rx测试,并可完全整合EXT的排序功能。如果结合使用EXT和MPA,制造商可充分利用连接到Tx/Rx部分的测试埠,成本比增加其他的Tx/Rx仪器低了一半,不但可提高测试速率,同时还减少每埠占用工作台的面积,并且显著降低测试成本(请见图4)。



图四 : EXT与MPA提供经济实惠的多埠功能,让您最多可测试4个双天线或是8个单一天线。待测装置数量愈多、每个装置的测试速度就愈快。例如,测试一个装置要花17.4秒,测试4个装置的话,每个装置只花7.5秒,速率提升了57%。
图四 : EXT与MPA提供经济实惠的多埠功能,让您最多可测试4个双天线或是8个单一天线。待测装置数量愈多、每个装置的测试速度就愈快。例如,测试一个装置要花17.4秒,测试4个装置的话,每个装置只花7.5秒,速率提升了57%。

加速开发测试计划

简化测试计划的开发,是缩短制造时间、加速新产品上市的关键。因此,制造商须采用支持快速序列非信令测试模式,并提供最大装置测试覆盖范围的测试设备,以便在验证过程中进行灵活的序列测试。由于信令测试设备不提供序列测试,无法有效发挥快速序列非信令测试模式的优势。新一代非信令测试仪可消除所有限制,包括频段、蜂巢格式、信道、功率范围,以及时槽等等。



图五 : Sequence Studio软件可缩短进入量产时,发展与改善非信令测试计划所需的时间
图五 : Sequence Studio软件可缩短进入量产时,发展与改善非信令测试计划所需的时间

如欲建立快速装置调谐校验或例行验证程序(如内环功率控制)的非信令测试序列,方法之一是使用EXT专用的图形化Sequence Studio软件(请见图5)。这套软件可立即撷取并显示设备信号。如此一来,工程师可轻易拖放分析间隔栏与丛发时序,以便对非信令序列除错。它还可自动产生 SCPI程序代码,以便自动执行指定的测试序列。


结语

虽然透过OTA信令存取RF参数是行之有年的移动电话验证测试方法,但是成本相当高,而且测试时间极长。如果芯片组测试模式能够支持非信令测试技术,则可显著缩短测试时间。因此,无线芯片和手机制造商现在均采用非信令测试技术,以便在校验和验证行动装置时,有效执行RF参数测试。此外,多埠功能进一步提高了生产线的测试速率。


随着测试方法不断改良,制造商可利用单机测试仪与相关的多埠功能,尽可能地降低成本。EXT和MPA的组合是理想的测试解决方案,可有效利用新的测试模式和默认的装置测试序列。同时还支持并联接收器和连续发射器测试。今天,许多行动装置制造商都已经改用快速序列非信令和多埠测试架构,因此可实现缩短测试时间和降低成本的好处。


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