以前,RF测试相对简单。你可测量发射器的功率输出,借助频谱分析仪侦测噪声。在接收器端,则测量噪声和灵敏度。不幸的是,这些轻松的日子一去不复返了。
随着先进数字调制方法及软件定义无线通信架构的引入,如今无线电通信技术已变得越来越复杂,它们以数字信号处理、I/Q信号链、多输入/多输出(MIMO) 以及其他先进技术为特点。另外,不应忽视为满足管控规约和互操作性需要必须对这些复杂通讯协议进行的测试。最重要的,操作频率持续飚升,在冲击着现有设备的极限以及工程预算。
庆幸的是,测试仪器制造商并非束手无策。所有主要的制造商都在提供工作频率更高的仪器。另外,它们提供的软件和硬件可自动完成许多测试,无论是测试新Wi-Fi 802.11n路由器或WiMAX基站上的MIMO、还是评估新芯片是否满足新的4G长期演进技术(LTE)手机标准的要求。最新发布的特色产品大多都是用于测试LTE和最新的HSDPA3G以及带有MIMO功能的WiMAX等技术的。
新标准拓展了技术疆域
如今,LTE和WiMAX已经是万众瞩目的技术。LTE就是4G手机技术,它是第三代伙伴计划(3GPP)开发的。虽然并未最终完成(有望在今年下半年获最终批准),但其影响足以使芯片和硬件设备制造商长期努力地测试和评估这些新产品。
目前AT&T、T-Mobile和许多欧洲电信运营商使用的是3G WCDMA和HSPA技术,而LTE标准是下一个发展阶段。同样,Verizon也将LTE选为其4G标准,而没采用Qualcomm开发的超移动宽带(UMB)方案。
当然WiMAX技术是由IEEE进行标准化的宽带无线技术。有固定(802.16d-2004)和移动(802.16e-2005)两种版本。主要应用于宽带无线因特网接入服务以与有线电视和DSL竞争。但诸如手机及其它回程系统也在变得流行。
一些专家认为WiMAX移动技术也是提供4G手机服务的强有力竞争者。借助网络电话技术(VoIP),WiMAX会与LTE争夺市场。但目前仍未见胜负。许多业内人士认为LTE会胜出,而WiMAX会蚕食局部特定市场。总之,两种技术都相当复杂。
每种标准都采用了正交频分复用(OFDM)和正交频分多址接入(OFDMA)技术。另外,每种标准都提供MIMO选项来扩大覆盖范围、提升数据传输速率和可靠性。MIMO是一种多射频多天线技术,这种技术在带宽上传输编码的并行数据流来提升数据传输速率及减缓多通道干扰。测试这些技术已成主要挑战。
测试仪器解决测试难题
仪器巨头安捷伦科技公司在今年2月巴塞罗那的全球移动通信大会和4月美国拉斯维加斯的美国无线电通信展会(CTIA)上推出了一系列无线测试产品。例如,其配合安捷伦Infiniium示波器和MXG信号发生器、用于WiMAX Wave 2测试的最新测试软件等。
另外,安捷伦的单体全自动E6651A WiMAX Wave 2 MIMO测试仪可执行一致性测试、辐射性能测试、端对端数据传送、网络接入/数据连接(图表1)等功能。N8300A无线网络测试装置可提供对WiMAX Wave 2的制造测试进行快速准确的测量。
 E6651A WiMAX Wave 2 MIMO测试仪
还有用于WiMAX除错的J7910A信号分析仪。安捷伦还与WiMAX芯片组制造商Beceem和Sequans合作为一致性和互操作性验证提供测试方案。
安捷伦在LTE领域的工作包括一些基于Agilent E6620A无线通信测试装置的LTE协议开发方案(图表2)。它具有Anite SAT LTE协议开发工具集的特点。该方案旨在为处在LTE手机早期协议设计阶段的工程师提供帮助。
 Agilent E6620A无线通信测试仪
J7910A实时信号分析平台是另一款LTE产品,也是唯一一款用于千兆位以太网分析的集成高密度方案。安捷伦也为其MXA信号分析仪和MXG矢量信号发生器开发了相应的LTE矢量信号分析软件。
最后,安捷伦公司有用于无线测试和评估的接收器产品线。拥有6 款型号的W1314A系列产品,涵盖了所有相关RF频段和无线技术,如GSM、WCDMA、cdma2000、EV-DO、iDENHE 和WiMAX(包括移动版)。
这些接收器通过迅速确认覆盖范围和干扰问题,能够让网络设备制造商和运营商高效部署、优化和检修他们网络中采用的所有技术。可对任何支持的无线频段采用频谱分析。接收器配有高灵敏度GPS接受装置,确保准确地报告定位和测试数据。
Anritsu 以其与其MS269XA信号分析仪(图表3)配套工作、用于LTE的三个软件简化了测试。这三个软件包分别是:MX269020A TE下行链路测量软件、MX269021A LTE上行链路测量软件和MX269908A LTE IQ 生成器软件;它们全有助于确保LTE设备的兼容性。
 MS269XA信号分析仪
MX269020A和MX269021A主要是测量频分双工(FDD)模式下3GPP LTE的发射特性。两个软件包包括一些专门特性,如一个滚动的快速傅立叶变换(FFT)分析窗口以提供测试灵活性和用户定义的参考信号。
MX269908A生成兼容3GPP LTE的波形模式文件。这些文件可以通过MS269XA的备选信号发生器以RF信号形式发射输出以检测RF接收器特性及进行发射和接收器评估。可创建用户定义参考信号并将其整合进波形文件进行发射。
为提高LTE基站、移动终端和相关器件的测试效率,所有这些产品都经过了长期完善。软件直接安装在MS269XA分析仪上,在测试设置时省去了外接电脑。 MS269XA有几款不同频率范围的型号,起始频率是50 Hz、最高频率分别到6、13.5和26.5 GHz。起步价格为34,000美元。MX269020A 和MX269021A都是17,212美元。MX269908A是5164美元。
Anritsu 的MS271xB经济型频谱分析仪有多款型号,最高频率分别为7.1、13和20 GHz。其特殊的解调电路和预写入测试程序包适用于多种流行的无线和定点技术,如:WiMAX、 WCDMA 和HSDPA、cdmaOne、cdma2000、EVDO以及GSM/GPRS/EDGE。
所有这些型号具有10MHz带宽和100dB的动态范围。它们支持13种无线测试选项从而减少了生产测试成本。零档位功能的数字时间指示器使用户可以更高精度测试RF功率与时间的关系。时间指示器功能现在是滚动式的,另外:测量速度、远程I/O数据传送及按键反应时间都快得多。
就创建自动测试来说, National Instruments的LabVIEW 提供了MS271xB可编程测试功能,它支持用高级语言简易地编写测试程序。所有产品都有256Mbyte和2Gbyte的USB闪存驱动器、以太网和 USB2.0接口。7.1GHz版和20GHz版的美国本土售价分别为12,950美元和19,959美元。
Anritsu 的MG37020A微波信号发生器是为防御信号模拟和制造自动化测试设备(ATE)应用内的自动化测试系统开发的,其中,最短测试时间和最大吞吐量至关重要。应用包括天线测试、卫星有效载荷测试和陆地微波链路测试。
MG37020A 的关键指标是其100?s的快速频率转换速度。这种基于钇铁石榴石 (yttrium-iron-garnet)材料发生器的频率范围在10 MHz 到20 GHz、变频步幅为0.001Hz;在10 GHz以上,具有–101 dBc/Hz±10 kHz的低相噪。另外,它基于Windows XP操作系统、带有彩色触摸屏。接口有USB 2.0、以太网、IEEE-488 GPIB和RS-232。
Azimuth Systems是最早开发硬连线RF频道仿真器以测试无线系统的公司之一。该公司的最初努力是致力于解决Wi-Fi测试,目前,其发展对802.11n Wi-Fi产品的测试起着至关重要的作用。现在,Azimuth的ACE MX频道仿真器用于测试LTE、WiMAX (包括未来的802.16m标准)以及UMB(图表4)。

Azimuth的ACE MX频道仿真器
该仿真器满足复杂的4G智能天线要求,包括MIMO和波束成型方法。ACE MX覆盖了400 MHz 到 6 GHz范围。具有可升级的MIMO配置并同时支持频分双工(FDD)或时分双工(TDD)模式下的单向或双向操作。它几乎可以测试所有工作在新 700MHz的新产品。
Keithley公司借助其2920矢量信号发生器(VSG)生成OFDM信号作为测试输入信号来解决MIMO测试问题。通过使用其它VSG,用户可以在同一个频率上生成两、三或四个带有不同数据的附加信号来生成最终MIMO信号。需采用 Keithley的2895 MIMO同步单元来协调输入并生成最终MIMO输出(图表5)。

Keithley的2895 MIMO同步单元
在信号链的接收端,Keithley的2820矢量信号分析仪(VSA)处理信号的接收和还原。它利用该公司开发的MIMO信号分析软件对信号进行还原、测量和显示。且4台VSG和VSA可以一起< |