802.11ac 5GHz设备在生产过程中的明智测试方法

对于最新的802.11ac标准，制造工程师们正面临越来越大的复杂性，这反过来又促使他们对测试策略进行不断的创新，以满足这些新近出现的要求。首先，也是最重要的一点是，在5GHz频段内以更高的带宽和调制阶数进行设备测试就意味着为工厂购买新的设备。但是，采用当今最新技术的设备还需要为传统的技术标准(802.11a/b/g/n)执行后向兼容测试，这就使问题变得更为复杂。考虑到这种趋势，工程师们在制定测试策略时会在他们的测试计划中聪明地加入一些能帮助获得特定测试覆盖率的测试项目。本文对802.11ac设备的明智测试方法进行了深入的探讨，并借此对下列问题作出了答复：

"如果要求我对一个802.11ac设备进行测试，以确保良好的产品质量，有多少项目是真正需要在生产过程中进行测试的？"

直接使用"低、中、高"方法

以前，我们通常采用"低、中、高"方法实施2.4GHz设备的验证。这意味着在受支持的频率范围内对最低频率、中间频率和最高频率(信道)进行测试。这种直截了当的方法对5GHz频段似乎是切实可行的，但当您考虑测试覆盖率后，您的想法就会改变。参考图1后我们首先发现，5GHz频段涵盖的频谱比小于100MHz带宽的2.4GHz ISM频段多得多。其次，支持在5GHz上运行的芯片通常会在子频带上单独运行，使用的是单独的验证信息。这种划分子频带的做法是不同频率范围内最大发送功率不同所引起的，另一个原因是，制作一组能支持完整5GHz频带的校准参数会存在一定困难。显然，"低、中、高"方法不能为这些子频带带来足够的测试覆盖率。

图1：2.4/5 GHz频段的802.11频谱总图(包括802.11ac)

如果暂时不考虑5GHz的要求，测试2.4GHz频段的低、中、高频率是不无道理的。在两个极值点和中心点上进行测试的方法能确保待测物在所有信道上都有相同的行为特征；事实上，这个过程也可通过一些简单的后期处理手段来验证整个频率范围的平坦度。参照图2可以看出，错过缺陷而只看到两个测试点的可能性是存在的，例如，在滤波器意外失配或滚降经常发生的频带边缘。这种缺陷发生情景正是我们建议在2.4GHz频段内采用三个测试点的潜在理由。此外，这个潜在的策略也是我们考虑5GHz频段测试覆盖率的基础。

图2：意外的滤波器响应会错失缺陷点，造成只有两个测试点的结果。

迂回方案：芯片校准

测试覆盖率考量方面一个有价值的见解是，芯片供应商通常会为发射器和接收器提供一个固定的校准表，在大多数情况下，该校准表会通知设备如何在规定的功率限值范围内执行操作。一般而言，该校准表包括频率范围内典型增益的信息以及发射器和接收器的功率信息。虽然存在这样的表格，但制造过程中最好的做法是将这项基本的校准操作看作测试覆盖率的一部分。

最常见的校准过程由两个可追溯至功率测量值的步骤组成：

(1)校准待测物的发射功率；

(2)将校准信息传送到接收器。

在这种频率逐点测量方法中，功率校准过程会在验证性能参数的同时将最终数据加入校准表。

5GHz意味着不同的测试过程吗?

5GHz频段的测试覆盖率遵循与2.4GHz相同的策略。由于在更高的频率上运行，5GHz频带的校准更为重要，尤其是考虑到5GHz的频率覆盖区间(包括分解成子频带的频段)比2.4GHz多得多。另一个考虑因素是，5GHz的频带选择滤波器不与每个子频带对齐，而是与所有子频带的覆盖频率对齐。

此外，对5GHz而言，校准也更复杂。将校准范围划分成多个子频带的原因在于覆盖整个5GHz频带的校准过程很难实现，尤其是因为不同子频带通常具有不同的发射目标功率。测试子频带内一个单一频率点(尤其是它与校准过程的频率相同时)几乎不会提供额外的信息。举例来说，这种简单方法不会检测出频带边缘的滤波器滚降，也不会检测出子频带上的功率升降。

这些运行和校准特性是新的测试覆盖率所必须应对的主要差别。

5GHz验证

验证是确认设备在其支持的频率上能否正常运行的过程。对5GHz频段应用2.4GHz的测试策略就会涉及到对5GHz频段的每个子频带实施低频、中频和高频验证。与校准过程相似，验证过程也从发射功能的验证开始，然后是接收功能的验证。根据生产过程的优先顺序，比较明智的做法也许是在5GHz的整个频段上进行低频、中频和高频的测试，但将测试放在每个子频带的某个频率点上也许会更好些。后者能缩短测试时间，但不能检测到许多制造缺陷，而只能发现总体性能的失效情况。

进一步考察子频带上"低、中、高"方法的测试覆盖率可以为我们找到完善测试计划的机会。乍一看，获取每个子频带上低、中、高频率点数据的做法似乎有点过分。考察2.4GHz频段内中间点的目的是为了检测过滤器