RF仪器必须应付各种无线市场的需求

        测试和测量的最大挑战在于射频频谱。射频传输来自各种各样的源，范围遍及手机、无线局域网和射频识别。所有的这些射频传输都涉及缩小的通信频率频谱。由于手机和RFID标签数量的直线增长，情况正越变越差。

设计者曾经将在PC板上工作的高速逻辑器件的时钟频率特征化为微波频率。但是现在，射频系统是以吉比特时钟速率工作的。这些系统的信号需要进行检测、测量和验证，极难进行准确地分析和量化。

另外，设计者必须测量现在的多任务处理手机的电磁干扰(EMI)。电磁兼容(EMC)是关键的设计问题。较高速的应用设备将需要支持多个通信标准，如3GPP和3GPP2。为此，发展中的射频测试技术应满足掌上型数字视频广播(DVB-H)和数字视频广播终端(DVB-T)标准。

设计工程师对EMC的重视程度胜过以往任何时候，这是在美国和其它地方的法规要求的驱使下造成的。各种测试和测量公司(T&M公司)经常开发它们自己的遵守标准的建模工具，以确保它们的产品会被市场接受。

T&M仪器制造商使用复杂的硬件和软件方面的测试工具，致力于满足最新的RF测试的需要。但是，RF领域却陷入了缺乏胜任工作的T&M设备的困境。T&M设备制造商正在不断进步，虽然进展缓慢。

时域和频域的测量受RF信号冲击的影响，并且这种影响日趋复杂。现在，数字和射频设计者使用示波镜用于时域测量(许多数字设计者使用)，另外将频谱分析仪用于频域测量(许多射频设计者使用)，以查找信号完整性和电磁干扰信号。数字设计者发现，由于谐波的原因，相对于高频时钟的信号，上升时间很快的低频时钟可能引起更多的电磁干扰问题。

测试设备力争迎头赶上

目前，宽带高性能示波器的产量正在极速增长。去年，LeCroy公司发布了WaveExpert 9000和SDA 100G。这两个设备都可以提供100 GHz的带宽。

频谱分析仪的改进也同样不可幸免。Tektronix公司的80-GHz RSA 3408A实时频谱分析仪可以提供36 MHz的实时触发，将射频测量分辨率提高了2000。几个功能强大的工具允许用户实时查看信号特征、频率和调制域。

通过将信号无缝地捕捉到内存然后使用DSP技术来处理采样数据，RSA 3408A显示了射频信号如何通过光谱图显示随着时间改变(图1)。这种图形表示法允许工程师测量脉冲信号、瞬变信号和跳频信号。

去年，低成本射频T&M仪器也开始在市场出现。Signal Forge公司的SF800高性能数字综合的信号发生器售价不到1000美元。以1Hz仪器为例，它结合了1GHz范围和交流耦合、差分以及数字输出，使其可同时适用于数字测试和RF系统测试。

去年最轰动的一个低成本测试仪器是Agilent Technologies公司的高性能CSA N1996A频谱分析仪。3 GHz版本售价8950美元，6 GHz版本的售价则高出几千美元。Rohde & Schwarz公司以略高的价格发布了3 GHz和6 GHz FSL303/306射频频谱分析仪两个版本。这些发展表明，最低的价格仍然可以适用于高性能频谱分析仪。

基于PC的插入卡也被派上用场，它促成了虚拟仪器的出现。工程师可以使用NI公司的26.5 GHz PXI插入式开关模块5660 2.7 GHz射频矢量信号分析仪以及用于LabView和LabWindows/CVI的频谱测量工具箱，来开发基于PXI的射频和微波测试应用。

去年，Acqiris公司推出了输入带宽高达3 GHz 的10比特4 Gsample/s 3U PXI数字化仪。双通道DC152数字化仪和单通道DC122数字化仪瞄准综合仪器系统和微波测试系统，取代了标准的数字万用表、示波器、功率表和RF频率计算器。

建立你自己的测试系统

RF系统设计者通常根据主要基于软件的综合仪器系统来建立他们自己的测试系统。许多领先的T&M公司都提倡综合仪器方法，这些公司包括Aeroflex、Agilent Technologies、DRS Technologies、Honeywell、Phase Matrix和Teradyne公司。

支持虚拟仪器方法的NI公司提供与此概念一致的软件和硬件产品(图2)。该概念对于军事/宇航、汽车和通信应用领域的产品级自动测试设备(ATE)系统尤其有效。

每天都有新的无线设备进入市场，并且复杂程度日益增加，这就要求设备可以有效地监视密集的通信现场。这将有助于确保现场数百万计的移动手机之间产生的干扰最小或者不产生干扰。

提议的移动设备识别器(MEID)标准强调了密集的RF频谱在工业中的重要性。电信行业协会(TIA)将此标准称为IS2000发行版D规范。

二十多年来，由美国联邦通信委员会批准的电子序列号(ESN)标准足够T&M设备用来跟踪和识别所有移动手机。现在，ESN标准已经不够用了。由于提议中的MEID标准离采用还有数年之久，作为权宜之计，伪ESN(pESN)正在开发之中。但是，甚至这一努力至今也无法定案。

经济成本压力

系统级芯片(SoC)器件的出现使有效测试各种电路类型的需要更加突出，这些电路类型包括模拟电路、高速接口、嵌入式内存、混合信号电路和射频电路。使用生产型ATE系统时，旧的通过/失败标准不再够用了。

新出现的故障模式可以在许多其它故障中引起信号延迟变化、信号间的串音和伪瞬变。测试这些故障模式变得难以定义，并且当频率上升到射频范围时测试难度更大。因此，ATE系统制造商压力重重，它们需要在限制其平台成本的同时又能够提供更多的测试功能。

射频ATE系统承包商遵循开放架构方法，其中，基本的ATE平台可以通过附加功能来定制。这就提高了测试的成本效率。

作者：Roger Allan