WLAN测试主图

WLAN/BT系统可算是当今最常见的无线通信系统——在很多产品上,你不一定看得到蜂窝制式,但是一定会有WLAN或者BT,譬如笔记本电脑,路由器。

虽然说BT经常和WLAN 2.4GHz系统同时出现,但鉴于测试系统差别比较大,我们还是把它们分开来讲,下面先说WLAN。

 

WLAN RF测试

我们讲的WLAN,一般指802.11系列,这个系列发展至今,已经包括2.4GHz和5GHz两个常见unlicensed频段,以及尚未普及的802.11ah(向低频段、低功耗发展)和802.11ac(向毫米波段发展,大带宽)。

图1

 

测试模式:信令/非信令。

与蜂窝制式相似,WLAN测试也有信令与非信令模式。信令模式就是以DUT与仪表间的信令交互来定义收发规则,模拟真实通信场景进行测试;而非信令模式下,需要有一台计算机来同时控制DUT与仪表,测试软件定义收发规则(同时知会并指挥DUT和仪表),而无需信令交互。

 

先说说信令测试。

信令测试是最“标准”的,因为它模拟的是真实的使用场景,反应的也是最真实的产品性能。但是它的缺点有两个:第一是慢,第二是贵。

慢:这个好理解,因为信令交互需要响应时间。譬如要测试11ac 20MHz MCS7 dual-stream的发射性能,需要仪表与DUT建立信令连接,传送一系列信令以设置制式、频段、调制信息、信道设置、天线设置,并往复确认,测试信号中除了payload还有大量的信令部分。这种情况下仪表和DUT是持续进行主动同步的。

贵:往往仪表要具备信令测试能力,就需要有类似AP或者Router的功能(就好比测试蜂窝制式的CMW500就好像一个小基站一样)。早期Anritsu开发的MT8860C,就是在仪表中内置了一个WLAN AP。现在主要用于WLAN信令测试的是R&S的CMW270,价格不菲。

 

所以在多数场景下,非信令测试是更好的选择。

对于WLAN制式来说,与蜂窝制式相比它的协议是简单的多的。802.11实际上是定义了WLAN的物理层和Mac层。这对RF测试有很大的便利,就是在多数情况下信令对RF性能并没有影响(因为信令简单)。

非信令测试的优点刚好是戳中信令方式弱点的:快、便宜。

常见的非信令测试模式,就是由主控计算机同时向DUT和仪表发出一系列指令(这时候可以认为DUT和仪表是被动同步的,就像一个表演者左右手上的两个木偶),两个方向的指令是互相协调的,使得DUT与仪表的收发互相配合。这样省去了大量的信令信号和交互时间。

而非信令测试仪表本身无需太复杂的协议,更不需要类似AP的接入控制功能,也就节省了很多成本。

 

WLAN信令模式测试仪表的代表主要是刚才提到的MT8860C和CMW270,Keysight也有基于EXM系列的无线测试仪。一般来讲研发部门只需要配备一台这样的仪表即可(或者干脆不用),主要用在非信令测试有困难(譬如测试软件还bug多多的时候)的情况下。

而各家供应商在非信令测试上的投入则大得多。早期Agilent(那时候还叫这个名字)N4010就是“又便宜又好用”的代表。现在可谓百花齐放,以生产测试仪表起家的Litepoint有著名的IQ系列,NI有它家传统的板卡系列PXI,传统仪表厂家R&S和Keysight的信令模式仪表也都有非信令版本。

我个人认为,WLAN RF的研发测试采用非信令仪表已经足够,各个芯片供应商也会提供自家芯片的控制命令,这样只需要稍有经验的工程师写一套测试程序即可(当然你得找一个懂RF也能写代码的工程师)。在早期研发测试中,通过端口输入命令也能执行大部分测试——当然这比较痛苦。

以我个人的经验,无论信令模式还是非信令模式,在研发中最顺手的一定是“one-box solution”,即一台表包揽收发、多天线等功能,足以测试所有通信频带内性能。

 

对于WLAN RF测试而言,更大的困难在于频率:5GHz频段因为频率高,所以对所用的无源器件工频要求也更高。而更大的困难在于对5GHz的谐波进行测试,需要频率范围很高的VNA和频谱仪。

基本上为了测试WLAN 5GHz的二次谐波,系统必须至少在12GHz范围内进行校准,这样我们需要的VNA就必须13.6GHz这一档的(一个字:贵);而测试谐波用的频谱仪,也需要同样的频率范围(还是一个字:贵)。这还没算配套使用的滤波器(高通或者带阻)和RF线缆连接器。

 

BT RF测试

BT相比WLAN是个更简单的制式,而且工作频段只有2.4GHz。当然BT的特色在于低功耗,术业有专攻。

业界BT测试长期以来一直依赖R&S的CBT,这台表的历史相当悠久,同时提供信令与非信令测试。而且R&S还有一个叫CBT Go的小工具,可以很方便的编写自动测试脚本。

迄今为止,CBT可以支持一直到BT 4.2的协议。

图2

 

而可用于BT测试的非信令仪表也是相当多的,刚才提到的Litepoint IQ系列,NI的PXI系列等都是已经广为采用的。

 

下一代BT标准,Bluetooth 5.0已经发布,最大的特点是低功耗。相信仪表厂家肯定会快速跟进,而在我看来更值得关注的是生产测试(更大规模,更短的测试时间)。

 

802.11ad RF测试

前一段时间乐视发布乐Max Pro,配备了频率60GHz的802.11ad功能。

对于RF测试而言,60GHz意味着进入了毫米波段,此时“RF性能”已经成为瓶颈,无论是DUT还是测试系统。

如果在各大仪表厂商主页上搜索802.11ad,可以看到业界已经在开发并已经有可用的测试系统,但是我相信在这样的高频率下进行RF测试,对仪表厂商、设计工程师、无源器件和线缆厂商、还有测试工程师,都将是新的考验——也将成为新的机遇。

 

FindRF已经累积了很多的实验室配置、系统配套的产品和经验,如果大家在实验室配套商有需求,欢迎随时联系我们,公众号留言或者直接邮箱:service@max-rf.com即可:)。

 

作者介绍:

猪头是头猪,80年代人,射频攻城狮,闲时爱好码字儿,喜欢即兴发挥,也擅命题作文。现为FindRF特约专栏作者,自己也经营着一个低产微信公众号“猪头是头猪”(没错,正着念倒着念是一样的),公众号ID:Huey-Dewey-Louie(没错,就是唐老鸭的那三个侄子)

2 评论 关于 “我想要个实验室(三)LAN/BT RF测试

评论

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong> 

required