隨著無線 USB 的首次亮相，設(shè)計(jì)人員質(zhì)疑開發(fā)和生產(chǎn)測試是否符合現(xiàn)實(shí)的成本預(yù)期。使用專為捕獲和分析無線 USB 信號(hào)而構(gòu)建的測試系統(tǒng)可提供全面的測試結(jié)果，在預(yù)算和時(shí)間限制內(nèi)滿足開發(fā)和生產(chǎn)需求。

星星現(xiàn)在正對準(zhǔn)經(jīng)過認(rèn)證的無線 USB。芯片組制造商終于為波段組 6（唯一被普遍認(rèn)可的波段組）提供硅片，并且開始出現(xiàn)更多參考設(shè)計(jì)。

經(jīng)過認(rèn)證的無線 USB出現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中只是時(shí)間問題。很快，用戶只需將數(shù)碼相機(jī)放在臺(tái)式機(jī)或筆記本電腦旁邊，按一下按鈕即可傳輸照片。打印機(jī)會(huì)將文檔或電子表格轉(zhuǎn)換為硬拷貝，筆記本電腦和打印機(jī)之間沒有任何線路。有線 USB現(xiàn)在提供的所有普遍性都將通過無線連接得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

但在設(shè)計(jì)人員推出香檳之前，他們必須權(quán)衡無線 USB 定價(jià)與校準(zhǔn)和測試成本的現(xiàn)實(shí)情況。作為 WiMedia 超寬帶 （UWB） 的一個(gè)分支，Certified Wireless USB 被要求做很多事情：反映有線 USB 的實(shí)用性、低功耗、與其他無線連接模式共存以及低成本。同時(shí)，Certified Wireless USB 必須滿足一組具有挑戰(zhàn)性的參數(shù)規(guī)范，這也是校準(zhǔn)和測試進(jìn)入等式的地方。

仔細(xì)看看這項(xiàng)技術(shù)

首先，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該退后一步，確定他們將使用兩個(gè)不兼容的無線 USB 版本（WirelessUSB 和Certified Wireless USB）中的哪一個(gè)。

WirelessUSB 由賽普拉斯半導(dǎo)體提供支持，是一種使用 2.4 GHz 頻段的協(xié)議，在 10 m 距離處的最大數(shù)據(jù)速率為 1 Mbps，在 50 m 處的最大數(shù)據(jù)速率為 62.5 Kbps。本文將重點(diǎn)介紹由 USB 實(shí)施者論壇贊助的認(rèn)證無線 USB。

經(jīng)過認(rèn)證的無線 USB 跨越 3.1-10.6 GHz，分為14 個(gè)連續(xù)的 528MHz 頻段。信號(hào)“跳躍”跨越三個(gè)相鄰頻段（稱為頻段組，覆蓋1，584MHz 的頻譜），其特點(diǎn)是快速跳躍和短符號(hào)時(shí)間（242.5 納秒）。該技術(shù)使用多頻帶正交頻分復(fù)用 （MB-OFDM），并根據(jù)預(yù)期的數(shù)據(jù)速率，使用正交相移鍵控 （QPSK） 或雙載波調(diào)制 （DCM），如表1 所示。經(jīng)認(rèn)證的無線 USB 可以抽出480 Mbps（最遠(yuǎn) 3 m）和 110 Mbps（最遠(yuǎn) 10m）。

表1

三個(gè) 528 MHz 頻段的頻段組具有不同的區(qū)域監(jiān)管約束（見圖 1），全球僅授權(quán)頻段組 6。因此，最新的芯片組很可能集中在第 6 組周圍，而第一代芯片組由于在美國的許可而面向第 1 組。

圖1

UWB 通用無線電平臺(tái)支持多種跳頻序列，稱為時(shí)間頻率碼（TFC），允許設(shè)計(jì)人員僅使用一個(gè)頻帶或在兩個(gè)或三個(gè)頻帶之間跳頻（參見表 2 中的示例）。

表2

開發(fā)和生產(chǎn)測試

開發(fā)測試和生產(chǎn)測試之間存在根本區(qū)別。在開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)人員正在使用組件創(chuàng)建滿足標(biāo)準(zhǔn)所有方面的功能，這些組件的最壞情況容差貢獻(xiàn)產(chǎn)生的最終結(jié)果仍然符合規(guī)范。然而，一旦該設(shè)計(jì)得到驗(yàn)證，設(shè)計(jì)人員就不再需要像以前那樣測試所有相同的設(shè)計(jì)方面?，F(xiàn)在，他們基本上是在試圖找出生產(chǎn)錯(cuò)誤或有缺陷的組件。

可以說，對于開發(fā)而言，設(shè)計(jì)師是使用一堆通用儀器連接在一起來準(zhǔn)確測量必要的參數(shù)，還是使用專門為測試無線 USB 而設(shè)計(jì)的專用系統(tǒng)。

然而，在當(dāng)今商品化、競爭激烈的電子市場中，時(shí)間對于開發(fā)和生產(chǎn)來說都是至關(guān)重要的。設(shè)計(jì)必須在數(shù)周而不是數(shù)月內(nèi)投入生產(chǎn)，并且一旦設(shè)計(jì)得到驗(yàn)證，就必須具備大批量生產(chǎn)能力。

在這種情況下，設(shè)計(jì)人員沒有使用臨時(shí)儀表集群進(jìn)行生產(chǎn)測試的奢侈。但也有人認(rèn)為，等待專門構(gòu)建的測試系統(tǒng)可能會(huì)減慢開發(fā)速度。

開發(fā)測試要求

經(jīng)過認(rèn)證的無線 USB 設(shè)備發(fā)送和接收，這兩個(gè)功能都需要測試。在發(fā)射端，需要對功率電平和設(shè)置精度、誤差矢量幅度 （EVM）、功率譜密度（針對頻譜模板）和頻率偏移進(jìn)行測試。但這僅僅是開始。設(shè)計(jì)人員還需要測試符號(hào)時(shí)鐘偏移、相位噪聲、壓縮、幅度和相位平衡、幅度隨時(shí)間的變化以及本地振蕩器泄漏。

進(jìn)行更詳盡測試的原因是確保設(shè)備符合所有規(guī)格。例如，一個(gè)設(shè)備很可能在所有方面都正常工作——范圍、速度和錯(cuò)誤率——但產(chǎn)生高于規(guī)定水平的干擾輻射。

在接收端，設(shè)計(jì)人員希望測試指定誤包率 （PER） 下的最小功率靈敏度和

指定 PER 下的最大功率靈敏度。這將顯示設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍是否在規(guī)格范圍內(nèi)。但是，同樣需要對接收器的相鄰信道抑制、交替信道抑制和最大可容忍信號(hào)進(jìn)行更多測試，以確保它 在規(guī)范范圍內(nèi)的其他信道的信號(hào)電平上不受干擾。

使用通用儀器進(jìn)行這一級(jí)別的開發(fā)測試通常涉及一個(gè)漫長的過程。這些儀器必須能夠準(zhǔn)確測量跨越 7.5 GHz 的信號(hào)，并且響應(yīng)速度足夠快，以測量快速跳頻和短符號(hào)。

目前可用的大多數(shù)通用儀器都達(dá)不到 7.5 GHz 的帶寬要求。那些具有足夠帶寬的通常是價(jià)格相匹配的高端系統(tǒng)。另一方面，帶有軟件控制的矢量信號(hào)分析儀的單機(jī)測試儀可以設(shè)計(jì)用于捕獲和分析無線 USB 信號(hào)，并提供滿足開發(fā)需求的全面測試結(jié)果。開發(fā)這種滿足認(rèn)證無線USB 的帶寬和速度要求的測試儀本身就有挑戰(zhàn)。

生產(chǎn)測試要求

為處理無線 USB 開發(fā)測試而構(gòu)建的測試系統(tǒng)無疑也能夠進(jìn)行生產(chǎn)測試。事實(shí)上，測試的總數(shù)將大大放寬，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員不會(huì)試圖驗(yàn)證設(shè)計(jì)，而是試圖捕捉生產(chǎn)問題。

在這種情況下，發(fā)射機(jī)測試將涉及校準(zhǔn)輸出功率、測量 EVM、檢查功率譜密度是否在模板范圍內(nèi)，以及（可選）檢查頻率偏移。

在接收器端，設(shè)計(jì)人員必須檢查指定 PER 下的最小功率靈敏度和指定 PER 下的最大功率靈敏度。這些測試將暴露任何生產(chǎn)缺陷。

原型無線 USB 測試儀

目前，還沒有專為無線 USB 開發(fā)和生產(chǎn)測試而設(shè)計(jì)的單盒 EVM 測試儀。然而，這種情況即將改變。

在早些時(shí)候在拉斯維加斯舉行的消費(fèi)電子展上，LitePoint 展示了與最新的認(rèn)證無線 USB 芯片組配對的原型無線 USB 測試系統(tǒng)。該原型捕獲芯片組參考設(shè)計(jì)傳輸?shù)倪B續(xù)數(shù)據(jù)包，并顯示豐富的一組數(shù)據(jù)加上信息豐富的圖形。被測單元（UUT） 通過其自己的驅(qū)動(dòng)程序軟件進(jìn)行控制，允許波段組、TFC 和連續(xù)數(shù)據(jù)包輸出選擇。

測試系統(tǒng)由其 GUI 軟件控制，提供用戶可選擇的圖形顯示和數(shù)據(jù)列表陣列。設(shè)計(jì)人員可以選擇波段組和捕獲模式（單信號(hào)或連續(xù)）。在單

信號(hào)模式下，測試儀捕獲一個(gè)數(shù)據(jù)包并顯示瞬時(shí)讀數(shù)。在連續(xù)捕獲中，連續(xù)的數(shù)據(jù)包“快照”顯示讀數(shù)是否相對穩(wěn)定或被大的隨機(jī)偏差打斷。

一項(xiàng)重要的測試是功率譜密度（如圖3 所示），以確保發(fā)射信號(hào)完全在頻譜模板限制范圍內(nèi)。超出頻譜模板限制的信號(hào)更有可能干擾其他信號(hào)。

圖 3

前面提到的所有開發(fā)和生產(chǎn)測試都可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成。設(shè)置保持不變，用戶只需選擇不同的參數(shù)和圖形視圖。信號(hào)捕獲、后續(xù)分析和顯示都需要幾秒鐘才能完成，只需單擊一下即可生成所有分析結(jié)果。

在不久的將來，至少一個(gè)基于 EVM 的單盒測試系統(tǒng) - LitePoint IQultra - 將完成 beta 測試，并可用于基于 USB 的認(rèn)證無線設(shè)備的快速測試。

審核編輯：郭婷