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使用NI PXIe、STS、VTS等软硬件系统完成测试方案有哪几种呢?
2019-07-17 17:56
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测试测量技术
1900
8
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随着无线设备复杂性急剧增加,
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支持的频段数量也在不断增加。从最开始的2个GSM频段,到现在的4个GSM频段,3个CDMA频段,5个UMTS频段和10个LTE频段。未来,诸如5G New Radio等标准将继续增加无线设备的复杂性。使用NI PXIe、STS、VTS等NI的软硬件系统完成的测试方案有哪几种呢?
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8条回答
hy381
2019-07-18 07:32
隔离度是指的在待测端口检测到无用信号的衰减度。一个高隔离度的开关能够大幅度减少其他通道对其的影响,这样保证了信号的完整性。
使用NI VST矢量信号收发仪测试隔离度
对于隔离度的测试,与插入损耗测试方法相近,因此同样可以使用NI VST矢量信号收发仪。但是在测试系统设计上会再加入辅助开关来实现信号路由,如图Figure 2所示[1]。
按照隔离度的定义,如针对RF1与RF2通道之间的隔离度,可将芯片进入工作状态后将RF1导通,即可测得芯片在Ant端口的输入功率,同时可以测得在RF2处的输出功率,因此即可计算处隔离度为:
使用VST及辅助开关进行隔离度测试同样在针对于隔离度的测试上,线缆和辅助开关可以使用功率计来进行仪器校准,并以此来设置仪器的偏移。
使用NI PXI射频开关模块在量产测试中进行辅助开关设计
在之前提到的插入损耗和隔离度的量产测试中,射频开关芯片的多个通道之间测试进行切换而需要最大化复用仪器,因此我们使用辅助开关模块对测试系统进行设计。
NI射频开关模块PXI射频多路开关模块是对于需要将仪器连接到DUT上进行高通道数自动化测试的理想选择,开关带宽最高达40GHz。PXI射频多路复用开关模块使用多种继电器类型,包括机电式电枢式、干簧管式、FET式和固态开关式,每一种继电器都有各自的优点,允许您选择符合您要求的多路复用器。
此外,NI开关模块提供了高级特性,如硬件触发、板载继电器使用计数跟踪,并可根据需求进行开关拓扑的修改。
3、驻波比VSWR
VSWR是反射波到入射波的比值,在射频开关芯片一些实验室验证测试中会进行这个项目的测试。在高频情况下,对于一个理想系统,传输能量为100%;当信号在不同的介质(如一些阻抗不匹配的元件)上传输时,如果能量未被全部吸收,反射就会发生。
在射频开关芯片中,这种不匹配可能是由于连接器上的阻抗不匹配等。VSWR是反射波功率的一种测量方法,它也可以用来测量传输线上的功率损耗。反射波与输入信号叠加形成驻波,反射引起相消干扰,沿着传输线在不同时间、距离产生电压波峰、波谷,因此VSWR被定义为最高电压与最低电压之比。
其中是输入端口的反射系数,即S11参数,可使用VNA或者前文提到的STS端口模块直接快速测量。
4、开关时间Switch Time
什么是开关时间?
开关时间(Switch Time)或切换时间指的是开关从“导通”状态转变为“截止”状态或者从“截止”状态转变为“导通”状态所需要的时间。具体来讲是指从DUT接收到通道切换命令,到在被切换到的通道上信号的功率达到满幅度值的90%的时间。
图7: 开关时间测试实验室验证分析
针对于实验室的测试,根据通常会考虑使用高带宽高速示波器来进行测试。测试方法是在两个通道同时获取DUT控制信号和射频信号,并测量DUT控制信号的跳变沿和射频信号到达相应功率值时刻的时间差。
验证测试中示波器带宽对于开关时间测试的影响
对于示波器而言,最关心的一个指标就是带宽。带宽描述了从探针或测试夹具前端到ADC,输入信号幅值损失最小时,可以通过模拟前端的频率范围。带宽被定义为一个正弦波输入,通过示波器后测得其原始幅值70.7%的频率,也称为-3dB点。在大多数情况下,我们建议示波器的带宽是被测信号中最高频率分量的2到5倍,将捕获的信号幅度误差影响降低到最小(带宽要求=(2~5)*频率)。
对于射频开关的实验室开关时间验证测试,需要进行DUT控制信号与射频开关输出信号达到对应功率值时刻的时间差,因此对于两者而言,上升时间测量是其中的关键。
图8显示了一个500MHz范围测量高斯模型的阶跃响应。当阶跃相应的最高频率是4倍于仪器带宽时(红 {MOD}曲线),我们看到的基本上仅是示波器的阶跃响应而不是输入信号的阶跃响应。因此在进行上升时间测量中有相当大的误差(416%)。被测信号与示波器(黄 {MOD}曲线)具有相同带宽时,仍然会导致严重的误差(40%)。我们可以看到,在被测信号频率是示波器带宽的1/3(绿 {MOD}曲线)时,上升时间测试结果将相对准确(仅4.4%)。所以一个很好的经验方法是选择一个至少是最高频率3倍的模拟带宽的示波器。
图8:500MHz带宽示波器对于不同阶跃响应的曲线NI提供从400MHz到高达5GHz带宽、分辨率从8位到14位的多种示波器选择,满足不同应用下的测试任务。配合功能强大的交互式面板,实现实验室验证性测试进行界面友好的调试,并同时搭配多种语言支持的API,如LabVIEW,C,Python等,实现快速实验室的自动化测试开发。
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使用NI VST矢量信号收发仪测试隔离度
对于隔离度的测试,与插入损耗测试方法相近,因此同样可以使用NI VST矢量信号收发仪。但是在测试系统设计上会再加入辅助开关来实现信号路由,如图Figure 2所示[1]。
按照隔离度的定义,如针对RF1与RF2通道之间的隔离度,可将芯片进入工作状态后将RF1导通,即可测得芯片在Ant端口的输入功率,同时可以测得在RF2处的输出功率,因此即可计算处隔离度为:
使用VST及辅助开关进行隔离度测试同样在针对于隔离度的测试上,线缆和辅助开关可以使用功率计来进行仪器校准,并以此来设置仪器的偏移。
使用NI PXI射频开关模块在量产测试中进行辅助开关设计
在之前提到的插入损耗和隔离度的量产测试中,射频开关芯片的多个通道之间测试进行切换而需要最大化复用仪器,因此我们使用辅助开关模块对测试系统进行设计。
NI射频开关模块PXI射频多路开关模块是对于需要将仪器连接到DUT上进行高通道数自动化测试的理想选择,开关带宽最高达40GHz。PXI射频多路复用开关模块使用多种继电器类型,包括机电式电枢式、干簧管式、FET式和固态开关式,每一种继电器都有各自的优点,允许您选择符合您要求的多路复用器。
此外,NI开关模块提供了高级特性,如硬件触发、板载继电器使用计数跟踪,并可根据需求进行开关拓扑的修改。
3、驻波比VSWR
VSWR是反射波到入射波的比值,在射频开关芯片一些实验室验证测试中会进行这个项目的测试。在高频情况下,对于一个理想系统,传输能量为100%;当信号在不同的介质(如一些阻抗不匹配的元件)上传输时,如果能量未被全部吸收,反射就会发生。
在射频开关芯片中,这种不匹配可能是由于连接器上的阻抗不匹配等。VSWR是反射波功率的一种测量方法,它也可以用来测量传输线上的功率损耗。反射波与输入信号叠加形成驻波,反射引起相消干扰,沿着传输线在不同时间、距离产生电压波峰、波谷,因此VSWR被定义为最高电压与最低电压之比。
其中是输入端口的反射系数,即S11参数,可使用VNA或者前文提到的STS端口模块直接快速测量。
4、开关时间Switch Time
什么是开关时间?
开关时间(Switch Time)或切换时间指的是开关从“导通”状态转变为“截止”状态或者从“截止”状态转变为“导通”状态所需要的时间。具体来讲是指从DUT接收到通道切换命令,到在被切换到的通道上信号的功率达到满幅度值的90%的时间。
图7: 开关时间测试实验室验证分析
针对于实验室的测试,根据通常会考虑使用高带宽高速示波器来进行测试。测试方法是在两个通道同时获取DUT控制信号和射频信号,并测量DUT控制信号的跳变沿和射频信号到达相应功率值时刻的时间差。
验证测试中示波器带宽对于开关时间测试的影响
对于示波器而言,最关心的一个指标就是带宽。带宽描述了从探针或测试夹具前端到ADC,输入信号幅值损失最小时,可以通过模拟前端的频率范围。带宽被定义为一个正弦波输入,通过示波器后测得其原始幅值70.7%的频率,也称为-3dB点。在大多数情况下,我们建议示波器的带宽是被测信号中最高频率分量的2到5倍,将捕获的信号幅度误差影响降低到最小(带宽要求=(2~5)*频率)。
对于射频开关的实验室开关时间验证测试,需要进行DUT控制信号与射频开关输出信号达到对应功率值时刻的时间差,因此对于两者而言,上升时间测量是其中的关键。
图8显示了一个500MHz范围测量高斯模型的阶跃响应。当阶跃相应的最高频率是4倍于仪器带宽时(红 {MOD}曲线),我们看到的基本上仅是示波器的阶跃响应而不是输入信号的阶跃响应。因此在进行上升时间测量中有相当大的误差(416%)。被测信号与示波器(黄 {MOD}曲线)具有相同带宽时,仍然会导致严重的误差(40%)。我们可以看到,在被测信号频率是示波器带宽的1/3(绿 {MOD}曲线)时,上升时间测试结果将相对准确(仅4.4%)。所以一个很好的经验方法是选择一个至少是最高频率3倍的模拟带宽的示波器。
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