基于ATE推动WiMAX射频测试与特征描述

事实证明，WiMAX收发器件有益于消费电子市场的发展，它们在此找到了多种用途，其中包括把WiFi热点连接到互联网。为确保器件按预想的那样工作，并且使它们迅速上市，器件制造商们需要先进的多功能测试设备和同样先进的测试软件。

WiMAX的能力

WiMAX是一种射频技术，用来代替有线DSL或电缆来提供“最后一英里”宽带接入。该技术基于IEEE 802.16标准，工作距离为数公里，而WiFi (IEEE 802.11)提供的距离是数十米或数百米。

广泛采用的WiMAX载波频率包括2.3GHz、2.5GHz和3.5GHz，信道带宽为3.5MHz、5MHz、7MHz、10MHz。正如其它数字调制方案那样，WiMAX利用更简单的调制方案和更慢的数据速率来提供更长的传输路径。若路径长度较短，则复杂的调制方案可提供误码率(BER)很低的高数据速率。为了达到很高的数据传输速率，WiMAX器件利用多条MIMO信道。

WiMAX的“姊妹”版本是韩国电信业开发的WiBro (Wireless Broadband)。该技术也称作移动WiMAX，并被包含在IEEE 802.16e中。它被分配了一个略微不同的频带，以2.3GHz为中心。

WiMAX使用OFDM，这种复用方法把带宽分成多个频率子载波。在OFDM系统中，输入数据流被分成了几个数据速率更低的并行子流，每个子流均得到调制，并在单独的正交子载波上传输。在10MHz信道带宽中，基站和移动装置之间的下行链路的数据速率有可能达到63 Mbps，并且上行链路上有可能达到28Mbps（图1）。

图1，WiMAX调制方案包括正交相移键控和16点正交相移调幅。

在早期的移动设备中，相内(I)和正交(Q)信息以模拟格式从基带处理器传输到设备的射频部分。在目前高度集成的设备中，ADC、DAC与射频电路驻留在相同封装中，构成了射频器件与数字基带处理器或数字总线之间的链路。把ADC和DAC从基带处理器中移出来，放到射频器件中，就有可能用最小的光刻尺寸来制造处理器，这可降低材料成本。图2描绘了典型射频MIMO收发器的布局，带有数字接口和多个射频端口。

图2，WiMAX 2x2 MIMO收发器框图。

WiMAX测试系统要求

为了在高吞吐率的制造流水线上测试WiMAX收发器，自动化测试设备(ATE)系统需要以下关键能力：

• 数字供应和记录速度与被测器件(DUT)相同；

• 用相位噪声较低的时钟来为合成器提供基准；

• 洁净电源与中继控制用辅助控制电路；

• 射频供应与记录；

• 多个射频端口，可被轻松校准来获得准确的信号电平；

• 供应和记录WiMAX调制信号的方法。

ATE系统还需具有足够的硬件和软件资源，以便用很高的并行程度来执行多站点测试。利用并行测试，系统测试数个器件所需的总测试时间应能接近单站点系统测试一个器件所需的时间。

测试开发期间，测试者应恰当安排测试仪资源，使负载板的复杂度最低。从测试工程师的角度看，这使得依照测试仪交付平面来校准射频信号电平的工作能够自动完成。器件设计应使最终组装产品的PCB上的元件数量最少，并因此降低材料成本。同理，ATE负载板的元件也应尽可能少。元件数量最少的“洁净”负载板需要的设计、布局、构建、调试时间较短，并且事实证明，它们在批量生产时也更可靠。

为了测试MIMO器件，测试仪需要提供多个接收器来并行记录器件的发射信号。它把记录的波形传输给调制分析包，后者能与多个输入流连接，并分析综合信息。同样的流程适用于接收路径，此处的多个数字记录引擎需要同时记录来自各器件接收器的数字数据。

一个2×2 MIMO器件有2个输入接收端口和2个输出发射端口。若要在4站点环境中测试此类器件，则测试仪必须提供8条射频供应信道和8条射频记录信道。为避免在器件接口板(DIB)上使用分配器或射频开关，ATE需要提供16个射频端口。

四站点应用需要4路高纯度基准时钟输入，每路用于每个DUT的合成器。时钟输入的相位噪声必须很低，这至关重要，这是由于时钟相位噪声会影响器件的性能。配备良好时钟源的测试仪在DIB上无需分配器或晶体。晶体具有良好的相位噪声，但它们的频率并未锁定到ATE，因此它们可能会导致数字同步问题。因此，如果测试仪不需要晶体，测试者就将获得更好的测试结果。

WiMAX器件面临的测试难题

WiMAX器件必须经历一系列测试，来确保它们用在无线电设备中时将会恰当工作。这系列测试一般包括：

* 连续性与泄漏测试，以便确保封装和静电放电保护正确；

* 数字类型测试（包括扫描格式的一些测试）；

* 对转换器的传统 INL、DNL、THD性能测量；

* 对DUT各种工作模式的电源功耗测量；

* 射频收发操作，以便测试正弦波信号和调制信号的规格。

首先可以测试来确定器件是否在工作，是否需要进一