不僅是WLAN服務(wù)需要得到更廣泛的應用，802.11ac等新標準也將為設備提供所需的帶寬來(lái)滿(mǎn)足視頻流等更高級的應用。對于設備制造商而言，這意味著(zhù)測試方法也需要與時(shí)俱進(jìn)才能應對制造需求的快速增長(cháng)，而且需要在維持相同質(zhì)量水平的同時(shí)降低成本。如果采用多待測設備（DUT）測試架構，企業(yè)將可大幅縮短實(shí)現這些目標所需的時(shí)間。

 

 

過(guò)去，WLAN生產(chǎn)測試方法通常是通過(guò)連接一個(gè)運行良好的設備（也稱(chēng)為“黃金樣本”）和功率計來(lái)測量數據吞吐量和驗證信號電平。近幾年來(lái)，企業(yè)越來(lái)越多地采用更先進(jìn)的發(fā)射和接收測 試來(lái)進(jìn)行誤差矢量幅度（EVM）、頻譜掩模、發(fā)射功率、分組錯誤率（PER）和接收機靈敏度等測量。這種新測試方法的實(shí)現是基于WLAN芯片組供應商為客戶(hù)提供了所需的軟件來(lái)控制嵌入到設備中的芯片。通過(guò)直接控制待測設備而無(wú)需與設備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，測試廠(chǎng)商和最終用戶(hù)可在拓寬測試覆蓋范圍的同時(shí)更快速開(kāi)發(fā)應用。

 

 

在傳統的信令測試中，對于WLAN測試，測試系統通常用于模擬無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)，而對于蜂窩測試，測試系統則用于模擬基站。信令測試的優(yōu)勢是既可測試標準物理（PHY）層，又可測試媒體訪(fǎng)問(wèn)控制（MAC）協(xié)議層。通過(guò)模擬無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)來(lái)測試MAC層對設計和驗證過(guò)程非常有用，但在生產(chǎn)測試中這一功能通常是不必要的。此外，信令測試需要在測試系統上 實(shí)現一個(gè)完整的協(xié)議棧，而且速度比非信令測試要慢得多，因為信令測試是用于真正的網(wǎng)絡(luò )運行，而不是用于極其快速的生產(chǎn)測試。相反，非信令測試針對生產(chǎn)應用 優(yōu)化了速度，使待測設備可快速完成功率電平、帶寬、通道或頻率以及調制方案等參數測試[1]，從而幫助設備制造商拓寬測試覆蓋范圍，而且不會(huì )延長(cháng)測試時(shí) 間。有利當然也有弊——非信令測試的主要缺點(diǎn)是芯片供應商的DUT控制需要進(jìn)行額外的前期開(kāi)發(fā)。

 

 

典型的非信令WLAN測試系統通過(guò)一個(gè)主機進(jìn)行控制，主機運行的測試執行程序可讀取文件的測試矢量和測量設置、運行所需的測試，并將結果寫(xiě)入日志文件或數據庫。測試執行程序調用應用程序編程接口（API）來(lái)控制測試儀器，這些測試儀器通常包括一個(gè)或多個(gè)矢量信號分析儀、矢量信號發(fā)生器或者矢量信號收發(fā)儀。此外，測試執行程序還通過(guò)調用WLAN測量算法來(lái)對所采集的數據進(jìn)行測量。

 

非信令測試還要求主機具有芯片組供應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成一個(gè)典型的WLAN非信令測試框架。

 

圖1：典型的WLAN非信令測試框架

 

 

盡管近幾年來(lái)設備制造商普遍采用非信令測試來(lái)大幅縮短測試時(shí)間，但是更復雜的新無(wú)線(xiàn)技術(shù)的出現以及產(chǎn)品周期的不斷縮短進(jìn)一步增加了減少測試時(shí)間和成本的壓力。例如，802.11ac通過(guò)增加新的數據速率、帶寬以及空間流擴展了802.11n。隨著(zhù)設備制造商將802.11ac應用到產(chǎn)品中，他們不僅需要測試這個(gè)新標準，而且為了保持向后兼容性，還需要繼續測試以前的標準。

 

此類(lèi)因素顯著(zhù)增加了測試時(shí)間，繼而增加了測試成本。新的解決方案是芯片組供應商、測試廠(chǎng)商以及最終用戶(hù)通過(guò)并行測試多臺 設備來(lái)最大限度提高效率，這一方法也稱(chēng)為“多DUT”測試。通過(guò)利用最新的多DUT測試軟硬件架構，設備制造商可以顯著(zhù)增加他們的生產(chǎn)測試吞吐量而不會(huì )增加測試成本。這里來(lái)研究和比較各種多DUT測試方案，其中圖2所示的方案是使用一個(gè)VSA+VSG或VST通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣來(lái)測試4個(gè)DUT。

 

圖2：多DUT硬件配置范例

 

這里基于這一測試配置來(lái)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測試分成以下幾個(gè)常見(jiàn)的步驟，并規定了它們的相對時(shí)間單位，如表1所示。

 

表1.WLAN測試的常見(jiàn)組成元素

 

這 些步驟中耗時(shí)最長(cháng)的是與待測設備進(jìn)行通信來(lái)實(shí)現正確運行模式所需的時(shí)間。取決于DUT和測試計劃，DUT控制時(shí)間可占總測試時(shí)間的45％~90％。因此，如果要開(kāi)發(fā)一個(gè)具有最低總測試成本的測試系統，則該系統必須具有低的測試設備成本，同時(shí)使測試設備的待機時(shí)間降到最低。

 

 

在傳統的測試計劃中，設備通過(guò)一個(gè)由夾具和射頻儀器支持的測試站進(jìn)行串行測試。測試順序與圖3中所示的時(shí)間框圖相似。此類(lèi)測試應用的主要優(yōu)勢是非常易于實(shí)現。然而，這種方法并沒(méi)有利用任何類(lèi)型的軟件或硬件并行機制，從而導致所有DUT啟動(dòng)期間RF儀器均處于待機狀態(tài)。

 

圖3：串行測試時(shí)間框圖

 

 

利用多線(xiàn)程并行軟件架構和外部開(kāi)關(guān)電路，已經(jīng)完成啟動(dòng)的DUT在執行TX和RX測試時(shí)，并行軟件線(xiàn)程可控驅動(dòng)下一個(gè)DUT的啟動(dòng)過(guò)程，從而實(shí)現測試的流水線(xiàn)執行。這種方法減少了儀器的停機時(shí)間，縮短了高達35％的測試時(shí)間，如圖4所示。

 

圖4：流水線(xiàn)測試的時(shí)間框圖

 

 

另一種減少測試時(shí)間的方法是通過(guò)向多個(gè)DUT發(fā)送相同的波形來(lái)同時(shí)執行多個(gè)RX測試。通過(guò)將每個(gè)DUT分配到相應的軟件線(xiàn)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的測試時(shí)間相比流水線(xiàn)測試可減少25%，相比串行測試設備可減少超過(guò)50％。

 

圖5：并行RX測試時(shí)間框圖

 

 

流水線(xiàn)和并行RX測試僅僅只是兩個(gè)例子來(lái)說(shuō)明如何提高WLAN制造測試的吞吐量而無(wú)需添加額外測試設備。由于測試軟件變得日益復雜且設備控制驅動(dòng)程序針對測試不斷進(jìn)行優(yōu)化，新的測試方法將繼續涌現以幫助設備制造商不斷提高測試吞吐量，降低測試成本，同時(shí)跟上未來(lái)無(wú)線(xiàn)技術(shù)發(fā)展的步伐。

 

 

選擇用于并行多DUT WLAN生產(chǎn)測試的測試設備時(shí)，必須確保所選的設備采用了最新的商業(yè)現成可用（COTS）技術(shù)，以在最大程度提高當前吞吐量的同時(shí)，獲得針對未來(lái)需求的可 擴展性，包括從多核CPU處理器和用于數據分析和數據傳輸的數據總線(xiàn)，到用于管理并行測試的多線(xiàn)程軟件架構。

 

 

通常RF測試系統中最昂貴的部件是用于生成和接收RF信號的電路。許多其它組件，如存儲器、硬盤(pán)驅動(dòng)器和CPU處理器常見(jiàn)于個(gè)人計算機，因此產(chǎn)品生命周期較短且非常廉價(jià)。選擇測試系統時(shí)，還需要確保該系統易于根據市場(chǎng)上出現的新COTS進(jìn)行升級。

 

PXI是一種基于PC的堅固測試平臺，提供了用于測量和自動(dòng)化系統的高性能、低成本部署解決方案，包括無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)測試。PXI結合了PCI Express的電氣總線(xiàn)特性與堅固的機械封裝，并增加了用于制造測試的專(zhuān)用同步總線(xiàn)和主要軟件特性。這種強大的組合為設備制造商測試提供了目前市場(chǎng)上具有最高吞吐量和最低延遲數據總線(xiàn)的解決方案之一，它顯著(zhù)地降低了測試時(shí)間。PXI的另一個(gè)優(yōu)勢是嵌入式計算機，通常也稱(chēng)為PXI嵌入式控制器，其在緊湊的外形結構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(hù)在出現新技術(shù)時(shí)以相對低的成本升級整個(gè)無(wú)線(xiàn)測試系統。

 

圖6：NI PXI Express機箱包含射頻分析儀和發(fā)生器、矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀、開(kāi)關(guān)、電源和嵌入式計算機

 

 

正如本文前面例子中所提到的測試方法，在選擇大規模多DUT無(wú)線(xiàn)制造的測試系統時(shí)，系統的軟件架構必須具有多線(xiàn)程且可進(jìn)行并行測試。NI LabVIEW是一種具有內在并行機制的圖形化編程語(yǔ)言，非常適用于多DUT制造測試。相對于順序語(yǔ)言，LabVIEW圖形化數據流程序本身包含有哪些部分可以并行運行的信息。

 

圖7：作為一種固有的多線(xiàn)程編程語(yǔ)言，NI LabVIEW是大規模多DUT制造測試的理想之選

 

 

 

PXI平臺的靈活性和可擴展性以及NI LabVIEW的固有并行機制為多DUT WLAN制造測試提供了一個(gè)革命性的新工具。NI PXIe-5646R矢量信號收發(fā)儀（VST）具有高達6GHz的頻率覆蓋范圍和高達200MHz的RF帶寬，使其不僅成為測試802.11ac等最新 WLAN標準的理想儀器，而且也非常適用于極具挑戰性的未來(lái)標準（如LTE-Advanced載波聚合等）的測量。

 

當搭配 PXI平臺和基于NI LabVIEW的NI WLAN測量套件軟件的多種開(kāi)關(guān)功能時(shí)，NI矢量信號收發(fā)儀就成為大規模多DUT制造測試的理想儀器。此外，NI矢量信號收發(fā)儀還可測試許多其它無(wú)線(xiàn)標 準，包括藍牙、NFC、GPS/GNSS、2G/3G蜂窩和LTE等，常常具有業(yè)界領(lǐng)先的性能和測試時(shí)間[2]。

 

圖8：一個(gè)完整的WLAN測試系統由一個(gè)NI矢量信號收發(fā)儀與NI WLAN測量套件軟件組成