基于LabVIEW的数字通信系统EVM和ACPR全自动化扫描测试

　　随着无线数字通信的迅猛发展，对于集成电路设计和测试提出了更多的挑战。在产品设计阶段，为了保证系统中射频和基带芯片的协同工作能力和兼容性，需要对系统进行严格的性能测试。然而，日益复杂的数字调制技术常常给面对紧凑的项目期限的设计团队带来更多的压力。所以，设计人员不仅要在短时间内完成系统的测试，还要尽快从测试结果中推断出造成问题的可能原因。本文提出一种全自动化的扫描测试方案，可以对数字通信系统发射链路两个关键参数EVM(ErrorVector Magni rude)和ACPR(Adjacent Channel PowerRatio)进行快速、准确地测量，以便在第一时间找到设计中问题所在。

1 数字通信发射链路测试

　　对于数字通信系统测试来说，绝大多数参数指标是在频域完成的，这就需要通过控制频谱分析仪和矢量信号分析仪进行测量。其中测量数字调制的质量对于保证数字通信系统正常工作和信息准确传递有着重要的意义。数字通信系统的调制指标主要有EVM，相位误差，IQ不平衡度等。

　　EVM是指某一瞬时理想参考信号和被测量信号矢量差值的模值。采用安捷伦矢量信号分析仪89600可以提供快速、高分辨率的频谱测量、解调和时域分析，来获得EVM的测量结果。

　　ACPR测量的是某一通信频段主信号能量有多少泄漏到相邻频段。它也是数字通信系统的重要指标，过大的功率泄漏会引起相邻频段之间的相互干扰。通常，我们最关注的是主要频段的信号功率和邻近频段功率的比值，通过控制频谱分析仪测量获得。

　　数字通信系统发射链路扫描测试是指针对某个参数，如增益、频点等的变化评估其对EVM和ACPR的影响。本文以发射链路增益自动功率控制扫描为例进行阐述。APC(Automatic Power Control)自动功率控制扫描是对发射链路中功率放大器驱动和上变频混频器的增益进行扫描，这些控制位在集成电路中通过特定的寄存器位来进行设置，LabVIEW通过SPI和I2C总线以特定的时序访问芯片上这些寄存器，实现读写控制功能，来改变发射链路增益，扫描测试框图如图1所示。

　　LabVIEW通过GPIB总线对频谱分析仪进行控制测量ACPR；使用ActiveX控件控制安捷伦89600矢量信号分析仪测量EVM参数。这个实时控制系统可以利用TCP／IP、GPIB协议功能来完成PC计算机和仪器间的双向命令传送。LabVIEW自动扫描程序前面板如图2所示。

　　根据扫描测试操作顺序面板分为两个部分：左边是从Excel表格读人使发射链路功率线形衰减的控制寄存器值；右边是对仪器参数进行的自定义设置以保证更高的测量精度。所以，整个LabVIEW程序操作可以分为4部分：从Excel表格中读取发射链路不同增益衰减情况下的寄存器值；将这些值通过SPI总线写入芯片相应的寄存器中改变发射链路增益(功率)；接着，自动调整仪器设置并从中读取测量参数EVM和ACP；将测量数据结果实时写入指定的Excel文件并存储以便后处理进行分析。

　　Excel Read.vi实现从打开的Excel文件指定工作表的指定行、列中读取寄存器预设值，并存入到LabVIEW的一个二维数据表中缓冲。这样的好处是可以及时更正APC的预设值，使测试灵活。本设计中这个动作通过图2中的"从Excel读取APC数据"按钮进行触发，使用一个LabVIEW的事件处理结构进行处理。

　　SPI_ Write.vi和SPI_ Read.vi通过LabVIEW对PC计算机并行接口进行编程，通过SPI三线控制完成和芯片之间的通讯。其中，并行接口控制是通过LabVIEW中的强大的I／O程序模块为基本操作单元实现的。

2 发射链路EVM自动化扫描

　　在通过更改寄存器值完成发射链路功率配置后，就需要控制矢量信号分析仪89600调整仪器设置，并读取扫描得到的EVM数据。LabVIEW完成对89600初始化后，为保证EVM自动测试精度需要对其做出如下配置，如图3所示。

　　首先，要激活89600显示频谱图的Trace B，如图4所示。并命令其纵轴进行自动调整以保证功率谱在仪器显示的合适位置上。

　　接着，激活频段功率测量模式(BandPower)，按照前面板设定的"频带宽"参数，对频段功率的左、右边界频率进行设定。这时，LabVIEW就可以通过Band-PowerResult属性节点准确读取载波的的功率。

频段功率值对于调整仪器的Range参数和保证EVM精度有着至关重要的意义。Range参数调整的是仪器中模数转换器(Analog-to-digital converter)的输入信号范围，其值若是过大必然导致输入信号的严重失真而使EVM参数恶化；如果Range值太小则使EVM参数对于引入噪声过于敏感，同样导致不准确的测试结果。大量实测结果表明，当Range参数值的设定比以上测量得到的频段功率值大3 dB时，可以保证EVM的精确度。另外，由于