ZigBee RF实体层测试挑战

2014-08-30 14:26:35来源: eefocus

从开发到完成成品的过程中,实体层的测试与量测在很多环节都很重要。也因此本文与ZigBee“食物链”中的许多厂商都有相关,不论最后的硬件实作究竟会 采取何种方法来进行。位居整个食物链之首,ZigBee晶片厂商已经开始设计他们的新一代系统整合单晶片(SoC)解决方案。他们必须保证:
? 符合规格
? 藉由自动化来有效分析他们的设备的特性
? 透过制程监控来达到严格的容忍度
? 品质
? 相互操作性
? 准确的资料表资讯
? 为客户提供适当的工具

晶片组大厂已经开始投入开发他们自己的参考设计,他们必须准确分析晶片组的特性,并定义资料表规格(datasheet specifications),以使设计能够在产业中成功地复制。这是一个持续优化品质控制、采自动化作业方式来加速研究、以及释出RF实验室设备的过 程。厂商还必须为他们的客户提供适当的工具,包括测试与量测专业技术。

本文以安捷伦科技的N4010A单机测试器和89601A向量信号分析仪(VSA)等测试解决方案为例,厂商可以轻易地分享测试专业技术和自行开发的测试码,也可以用来处理Bluetooth和WLAN等其他的无线技术。测试挑战
模组设计厂商扮演整合者的角色,他们有机会修改设计及生产RF模组。举例来说,他们可以拿掉向外取得许多元件的需要,来提升他们的解决方案的价值,即使是 SoC解决方案也一样。他们也能选择提供先期认证解决方案,并完成几乎所有的RF测试。但显然许多投入ZigBee技术的厂商都是第一次接触RF,在照明 设备、消费者白色家电(white goods)及保全设施等领域实作新的技术。当成品的RF部分差不多完成时,必须进行测试与量测以确保现场安装能够成功。举例来说,在取得模组、建立自订 设定档(profile)和修改天线之后,便可将终端设备安装到工业环境,然后开始监控干扰和功率位准。


在以上所有的情况中,都必须使用适当的设备,在最快的时间内完成开发,而此设备必须能够自动化,以便在整个生命周期中提供可追踪的结果,同时还得具备弹性 和经济的优点,以解决实验室广泛使用的需求与营运上的压力。以安捷伦的N4010A无线连接测试器解决方案为例,它是一台单机测试器,可用来解决许多 ZigBee开发人员及处在此“食物链”不同环节的工作人员所面对的各种RF挑战。不论采取何种方法来完成成品,在测试与量测的需要上都一样重要。此外, 在整个开发过程中,也值得考虑未来的测试需求,例如在选定的软件环境中应用自动化测试方法。  Agilent ZigBee解决方案


89601A向量信号分析软件是一个基于PC的套装软件,被设计用来量测大多数数字调变信号的RF和调变品质。大量的解调器、滤波器、显示图和分析工具, 使这个软件很适合用来评估及除错研发实验室中的调变信号。就802.15.4 / ZigBee而言,这个软件针对三个不同的频带提供了解调预设(presets)。
 



图1:Agilent 89601A ZigBee 2.4 GHz解调画面


 
ESA频谱分析仪提供弹性的遮罩测试,而89601A也可以用来延伸它的能力。PSA系列频谱分析仪亦提供弹性的遮罩测试,但透过弹性的解调选项(选项 241),还可提供ZigBee信号的数字调变分析,包括EVM、偏移EVM、眼图和星状图。在产生信号方面,ESG系列向量信号产生器针对IEEE 802.15.4 / ZigBee信号提供了即时产生任意波形的能力。

针对新兴通信的研发、整合和验证及制造,Agilent提供N4010A无线连接测试器,它可为研发到生产的各个环境提供可追踪的量测。将N4010A搭 配89601A向量信号分析仪软件使用,可执行一系列完整的ZigBee发射器测试,而N4010A内部弹性的任意波形产生器,则可用来设定、排序及播放 接收器测试所需的信号。ZigBee信号可透过以下几种方式来产生或取得:使用Matlab之类的程式、从设备撷取实际的信号并下载到N4010A存储器 或搭配安捷伦的其他仪器来产生,还可提供依据的标准(traceability)。比方说,以下是N4010A单机测试器搭配89601A VSA软件与具备最高IFBW(10MHz)的PSA的量测结果比较表。
 



表1:N4010A无线连接测试器搭配89601A VSA软件 vs. PSA的解调结果摘要表
 
在不使用平均法及考虑宽频PSA量测信号旁带的情况下,二者的结果有相当高的一致性。
IEEE 802.15.4 / ZigBee发射器量测
89601A VSA软件可让测试工程师任意修改设定以进行实验和测试,例如研究问题、改善设计、及瞭解发射器测试的测试参数。根据经验,瞭解相关的量测参数,将有助于 提升测试效率。既然瞭解使用设定和记录的好处,下一个合理的步骤就是使用巨集功能,依据这些设定和记录来进行设计。89600全系列产品都使用 VBScript作为巨集程式语言。VBScript是以Visual Basic程式语言子集为基础的一种受欢迎的描述语言(scripting language)。89601A提供了记录、储存、执行、叫出及编辑巨集所需的一切工具。编辑可以在程式中,或使用外部程式码编辑器来执行。

89600 VSA软件环境中的这种自动化操作,为试验不同的程序和例行程式(routines)提供了良好的基础。它以视觉的方式,来说明如何取得量测。举例来说, 这很可能是测试工程师第一次将使设备自动化(将设备设定在正确的发射状态)的外部软体与测试结果结合在一起,而且还可以根据初步的手动测试和评估,来微调 测试自动化的过程。


在自动化过程的下一个阶段,必须开发能够在测试计画范围内,将设备控制与测试特性分析更紧密整合在一起的软件。89601A向量信号分析仪软件为其元件物 件模型(Component Object Model),提供了一个应用程式介面(即COM API)。量测、计算和显示物件,都可被用来控制量测设定、撷取结果及整合到测试计画中。这些物件可供任何实作自动化的应用软件、程式设计工具或语言所使 用,包括Agilent VEE、LabVIEW、Visual Basic和Visual C++。

如果在开发自订软件之前已经有使用巨集,则许多程式码都可被拿来运用。在一些情况中,记录巨集并直接利用结果,会比使用每个简单作业的COM API参考说明来得快。此外,也可使用程式来执行已在使用中的巨集,并利用现有的设定档案。


如同之前的讨论,在选定的软件环境中开发自订测试的步骤并没有太大的改变。比如下列的范例程式便是使用图1的安捷伦图形化程式语言Visual Engineering Environment(VEE)开发而成的。这个程式会实作一项测试计画,以完成一些重要的发射量测。
 


图2:Agilent VEE ZigBee发射器自动量测范例


IEEE 802.15.4 / ZigBee接收器量测
经由控制N4010A任意波形产生器,可执行ZigBee设备的接收器测试。以接收器的灵敏度为例,在这项测试中,N4010A内建的任意波形产生器可用 来将封包传送到DUT,并且降低功率位准直到达到错误标准。以下图表是使用Agilent VEE来控制设备和仪器,以执行接收器灵敏度和链路品质测试的结果。
 



图3:Agilent VEE接收器量测范例

关键字:ZigBee  RF实体层测试  N4010A  89601A  向量信号

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0830/article_9417.html
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