利用新测试平台降低手机制造的测试成本

手机制造业是一个竞争极其激烈的行业。在过去几年中，在新兴市场(例如中国和印度)的带动下，全球手机用户数量呈现急剧增长，这使所有制造商都感受到必须降低制造成本并提高利润以保持竞争力的巨大压力。因此，他们对生产过程更为关注，特别是如何降低在手机制造总成本中不断增加的测试成本。

由于手机的结构越来越复杂，需要进行更多的测试，制造商必须找到适当的策略来降低不断上升的测试成本。方法之一就是设计能够进行更高效测试的产品，另一种方法就是使用新型测试设备，这些新型测试设备通过采用新架构、更快的测量和校准技术，能够提高吞吐率和降低拥有成本。

导致测试成本上涨的原因

最新的手机集成了许多先进的功能，例如蓝牙、WiFi、MP3、立体声FM广播、GPS、拍照和录像功能。另外，3G手机还必须支持多种接入技术，例如GSM、GPRS、EGPRS和W-CDMA。如此众多的技术汇集在一起，使得手机在制造过程中需要进行的测试量显著增加。

生产线上最耗费时间的测量步骤之一就是校准，执行RF发射器和接收器校准测试的目的，就是为了验证所有射频功能是否工作正常以及是否符合技术和监管标准。发射器输出功率的校准会影响最大功率、最小功率、功率控制、调制质量、邻近信道、频谱辐射和电池使用寿命等诸多方面。为确保对用户网络进行适当的功率控制和切换操作，必须对接收器输入电平接收信号强度指示器(RSSI)进行精确校准。对于最新的多模式3G手机，必须在更多频带上使用不同调制类型和标准要求进行校准。因此，校准已经成为制造测试过程中的重要步骤。

一直以来，发射器校准测试使用手机测试模式将发射器设置成指定的信道和功率电平，然后再使用无线通信测试仪进行测量。通过该测试计算出校正因子，并将结果载入手机校准表格内。重复执行该过程几次，获得每个频带中多个频率上的各个功率电平。手机RSSI校准过程通常与发射器校准过程相似，其中由测试仪提供校准调制信号以激发移动接收器。然后手机对校准信号进行RSSI测量，并为该测量生成一个校正因子。重复执行该过程以获得每个频带划分成多个频率的各个功率电平。

上述手机发射器和接收器校准过程需要大量通信时间，通过一个串行接口控制手机、读取测试仪中的测量数据以及将校准数据写入手机。对于多频带、多模式的3G手机，该通信时间是总体校准时间的重要部分。

制造商面临如何在不显著增加测试成本的情况下，测试具有更多功能和更高复杂度的产品的困难。解决方案的一个方面就是通过向新一代无线产品中建立特殊的复杂测试模式，以降低制造测试时间。这些测试模式通过执行复杂的顺序测试步骤并控制手机功能，来加快测量速度并极大降低校准所需的通信时间。另一种方法就是促使测试设备供应商在用于校准手机的测试仪器中提供创新、高效的设计和测量技术。

校准手机所需的设备功能

要校准手机，测试仪本身必须拥有经校准的信号源和测量接收器。测试仪为经校准的信号源提供一个预定的信号电平，然后再由手机接收器进行测量。

作为一个经校准的测量接收器，测试仪执行校准手机所需的四种测量：测量功率，以验证手机是否以正确的功率电平进行传输；通道外频谱发射；频谱监控；调制质量。

以上的四种测量为关键的校准测量。然而，用户还可以采用其它调制和频谱测量以验证设备的其他性能参数，例如相位、频率或通道外发射。例如，使用频谱监测器可用于滤波器带宽检查和载波抑制。测试仪的这些功能必须能够满足制造商的手机芯片组校准要求。

图1显示了在Agilent E6601A无线通信测试仪中运行的W-CDMA校准应用的专用物理信道(DPCH)测量的截屏图。用户可以使用测试仪控制DPCH下行链路信道数设置、输出功率和调制类型。人们常见的根据测量标准在3.84 MHz频带内测量的功率包括平均功率(5 MHz频带内的平均功率)、动态功率(在一组频率上的快速功率变化)和RRC滤波功率(Filtered Power)。频谱测量包括频谱发射屏蔽(spectrum emission mask)、占用带宽和邻信道泄漏比，它描述了手机的信道外发射。

图1：针对W-CDMA校准应用的DPCH测量

提高测量速度

准确校准采用许多信道(频率)和功率电平，以确保经测试后的手机能正确工作。例如，W-CDMA设备校准服务通常测量800到1000MHz和1700到1990MHz两个频带的功率，其中每个频带有15个信道，每个信道有20个功率电平。这样就增加了600个功率测量。另外，在每个频带上还进行300个接收器测量，因此校准某个设备一共需要1200个测量。使用典型的功率测量方法和按顺序进行接收器测量，W-CDMA设备校准将花费150秒。

减少测量数量并不总是可行的。因此，测试设备供应商开发了多种新技术，通过减少设置、通信和测量时间来改善测量过程。其中之一是快速设备调节(Fast Device Tune)，它是安捷伦测试仪提供的一种测量技术，该技术允许在一次扫描中同时校准在各电平和频率上的手机发射器输出功率和RSSI。该测量通过使用复杂测试模式的手机来完成，在这个过程中手机和测试仪之间不建立呼叫。测试模式需要芯片组支持以及软件，以使手机能够在多个频率和电平上发射信号，还能使手机与用于接收器测量的测试仪同步。

在快速设备调节方法中，手机以各种上行链路频率发射预定义的连续变化功率电平，同时调节接收器进行各种下行链路频率和功率电平的测试仪信号测量(见图2)。

图2：快速设备调节测量允许同时对输出功率和输入功率进行校准

使用快速设备调节方法的W-CDMA设备校准可在15秒内完成，而使用标准技术则需150秒。这一巨大进步突破了生产测试过程中成本高昂的瓶颈，能够显著提高产品生产效率。

新一代测试平台

通过快速设备调节等技术，校准测量正在突破速度方面的技术极限，例如GSM帧速率。突破这些限制后，测试速度将取决于手机复杂的测试模式。然而，测试设备供应商可通过其它改进来进一步降低测试成本。

在新一代平台上设计的测试仪提高了总体操作效率，并支持集成多种技术。例如，Agilent E6601A内置可运行Microsoft Windows XP的开放式PC。这种体系结构有很多优点：Windows提供了用户熟悉的、易于使用的界面，编程结构、帮助和故障诊断工具也很熟悉。Windows远程桌面功能使制造商可以从任何其它Windows电脑上操控任何测试仪。测试仪可以彼此通信，并可运行任何计算机程序。在外包制造的时代，这对于提高生产效率来具有很大的帮助。

通过将测试仪变为“智能仪器”，测试设备供应商为手机制造商提供了更多的机会来优化自动化生产线。测试仪具有控制和连接能力，因此成为高效、自动化测试系统的核心。系统无需使用单独的系统控制器，使用在内置计算机控制器上运行的自动化测试程序，可以节省系统机架空间，简化总体系统设计。

在新一代平台中，测试设备供应商可以进行其它改进以降低拥有成本，进而降低测试成本。供应商能够在可靠性设计、支持、校准与维修工具等所有方面应用先进技术和创造性的方法，最大限度延长仪器的运行时间。

测试设备供应商甚至可以采用灵活的许可策略，例如“可转移”许可证，使制造商能够将测试能力平衡分配到其全球制造工厂之中，充分利用闲置的测试设备，而不必投资购买额外的测试设备，从而实现更高的测试设备利用率。

作者：Dan Aubertin

无线产品经理

安捷伦科技公司电子测量事业部