802.11ac 5GHz设备在生产过程中的明智测试方法（2） 滤波器, 发射机, 覆盖率, 收发器, 价值

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如图3所示，典型的收发器通常都包含一个发射装置和一个接收装置，这两个装置都会包含一个基带部分和射频部分。从测试的角度看，这种结构对测试覆盖率的考量是很重要的。
发射机测试考虑因素
在发射装置中，调制信号以IQ信号形式在基带上生成。信号一旦通过必要的抗混叠滤波器后，天线就会在上变频和一些信号调理功能(即增益控制，频段选择滤波器)后将RF信号发射出去。发送链可能包括一个单一的芯片;更常见的情况下也可能包含一个收发芯片和一个前端模块(FEM)。
下列有关发射的认识对测试覆盖率的考虑是很有价值的：
* 在基带上，待测物有一个显著的特点，即调制信号独立于发射频率。
* 在基带上，载波数量的增加与其占用的、抗混叠滤波器作相应调整的带宽成正比。
* 在基带和RF上，带宽与基带信号呈正比。
* 在RF上，正交(IQ)缺陷可以通过校正因子(在格式上通常是时间与频率的相对关系)进行补偿。
* 在RF上，调制信号可简化为给定带宽上的RF功率。
* 在RF上，IQ失配和相位噪声会以相同方式增加到信号上，且与频率无关。
发射测试覆盖率需验证待测物的运行情况并发现缺陷，这应作为测试的主要目标。数量众多的操作条件会使获得测量结果的测试时间变得过长，因此，我们面临的挑战在于能否找到一种去除重叠条件的方法，以便将测试时间缩短到一个更容易管理的水平。这个去除重复条件的过程将需要使用上述这些有关发射器的认识，这对测试覆盖率的优化也很有用。
一个明智的测试策略将考虑在不同的频率上使用不同的调制方法以强调待测物的作用。这种策略与在不同频率上重复使用相同数据传输速率的强制方法是一种鲜明的对比。此外，只要发射目标功率保持不变，一个聪明的测试方法应考虑按最严格的调制方式所对应的EVM要求来测试不同调制方式的EVM值;例如：在11n标准中，一个6Mbps的OFDM信号应按54Mbps的测试极限值或msc7进行测试。
进一步的测试优化可通过改变数据包有效载荷的长度来实现。在这个测试场景中，改变较低数据传输速率上数据包的有效载荷长度以确保相同的持续时间(不是相同的有效载荷)是一个聪明的、测量稳定时间的技巧。这种方法也可确保相同的热条件，而这也可以帮助我们识别其他类型的缺陷。
另一个优化测试覆盖率的聪明技术是用不同带宽的信号来测量给定频率上的发射功率，以达到对同一功率进行测量的目的。这种技术强调抗混叠滤波器的作用必须按特定的情况作相应的变化。这里有一个假设条件，即发射机输出特性是恒定的，与所占用的带宽无关：窄带的例子只是极值宽带情况的一个子集。当然，在完全相同的频率上测试是有问题的，但信号的带宽应该会覆盖所需的频率(例如，40MHz的信号相对于相同频率的20MHz的信号而言会被抵消掉10MHz)。
频谱模板的测量在调制信号带宽增加后会变得更加困难。这种困难是由总的发射功率被分散到多个载波(BW)后引起的，单个载波的信噪比会因此降低，从而使整体模板移动到离底噪更近的位置。因此，在最高带宽上，测试覆盖率将使关键模板的测量项目增多。
通过使用这些聪明的技术，测试覆盖率可在不增加测试项目数量的前提下得到提高。这样，测试覆盖率便能揭示发射机的基本性能。
接收机测试考虑因素
在射频部分(参照图3)，天线会接收外来的 RF调制信号并对其进行信号调节。在用正交结构进行向下转换之后，基带部分会对最终形成的 IQ 信号进行分析。接收链可能包括一个单一的芯片，也可能(更常见的情况下)包含一个收发芯片和一个前端模块(FEM)。
下列有关接收的认识对测试覆盖率的考虑是很有价值的：
* 在RF上，向下转换器不作任何明显的信道选择，因此，所有的信号实际上将被以相同的机制向下转换。
* 在RF上，唯一真正的影响来自接收机的噪声系数，它将影响所有的信号(就像基带前没有噪音滤波一样)。
* 在RF和基带上，IQ失配和相位噪声上的作用对最高阶调制方式的影响最大，且用较低的数据传输速率来降低输入功率也不能确保较高阶的调制方式起作用。
* 在RF和基带上，信道选择滤波器所引起的群延迟问题对较高的数据传输速率影响最大。
* 在基带上，载波数量的增加与占用的带宽成正比。
* 在基带上，信道选择滤波器的作用会因所选标准的不同而不同，但信号处理过程不会知道RF频率的情况。
* 在基带上，降低数据传输速率不仅会降低所需的信噪比，而且还会使接收器对其他损伤变得更为耐受。
到目前为止，发射测试覆盖率有九个频率：2.4GHz三个，5GHz六个。如果使用相同的方法，接收机测试覆盖率将包含七个频率(2.4GHz三个，5GHz四个)。
与发射路径相反，验证运行性能和提取性能指标时，接收器的测试覆盖率需要可变的数据传输速率。因此，在最高数据传输速率和最多三个带宽上的测试项目对确保IQ失配和相位噪声指标没有缺陷是有必要的。这种方法也可以验证信道选择滤波器没有造成其他损伤。
用5GHz的这个指导原则能很容易地从四个频率中选出三个频率。第一个频率为最高数据传输速率上的最高频率，这可确保它在最高相位噪声下进行测试。如果我们能假设IQ失配值在特定频率上是可以接受的，那么，剩下的两个频率可用于功能测试(如果情况不是这样，那么我们就需要测试所有的频率了)。需再次指出的是，我们应从各基本数据传输速率中选择其中一个进行测量(最好采用ACK速率);所以24M和1M应该是其余四个频率中的两个，因为这对设备的基本运行性能至关重要。最后两个频率可用于测试11n，测试时可分别采用传统速率、Green field速率和其他不同的基本速率。如QPSK和BPSK。
通过使用这些聪明的技术，测试覆盖率可在不增加测试项目数量的前提下得到提高。这样，测试覆盖率便能揭示接收器的基本性能。
数据传输速率的选择
从上面的讨论中我们可清楚地认识到，避免在最高数据传输速率上测试所需频率的这种传统方法可以为我们带来明显的好处。换言之，明智地选择多个数据传输速率和带宽有助于测试更多模式的运行性能，同时又能对待测物的性能指标进行验证。最后，我们将做到用最少的测试项目来获得更大的测试覆盖率。这里蕴含着制造工程师们在思考新兴的802.11ac设备的测试方法时的价值取向。
下面的建议与数据传输速率的选择有关。
自然，我们应该为每个带宽测试最高阶调制方式，所以，对802.11ac芯片而言，九个频率中有三个是针对11ac的。我们应在相位噪声随频率增大时测试最高频率上的MSC9，以真正测试EVM要求得以满足条件下的最坏状态。这是为了确保基带抗混叠滤波器不会影响发射质量。然而，另外两个带宽可能是较低的11ac速率。为了确保传统运行性能的正常，我们也应测试后向兼容性模式，即 54M，MCS7和11M DSSS。我们可以很方便地测试40MHz上的MSC7。这意味着还剩下三组调制方式和频率的组合。这些项目正好可用于测试下列三种标准的确认(ACK)速率：通常为24Mbps，MSC4，和 1Mbps。请注意，这些测试项目可能会因不同的实施方案而不同。剩下的两个11ac速率中，我们还应测试ACK速率;最后，也许应测试最低速率。当然，上述调制方式中，11M和1M必须在2.4GHz上测试，而最后一个频率可能是2.4GHz频段内最具挑战性的速率，如最高频率上的MSC7。
总结
正如上文所述，在现有2.4GHz频段上加上5GHz的测试内容可以为提高测试覆盖率创造新的机会。5GHz确实增加了测试的工作量，但是，通过对测试覆盖率的分析，我们发现增加的量并不是很多。此外，通过对基本测量项目的理解，测试数量的增加可使测试覆盖率提高。对于发射机测试，我们可以选择不同的调制方案，但仍维持现有的覆盖率。对于接收测试，好处不是很显著，但真正需要的测试点变少了，而且，相对于传统方法中特定数量的测试项目上可测试的调制方式的数量而言，我们可测试的调制方式的数量还更多。