CN101437261A

CN101437261A - 移动通信终端射频测试系统

Info

Publication number: CN101437261A
Application number: CNA2008102406052A
Authority: CN
Inventors: 李隽�; 宋崇汶; 孙向前; 王南; 陆冰松; 刘博翰; 曲岩; 高勇
Original assignee: Beijing Wulong Telecom Technology Co Chence (beijing) Communication Technologi
Current assignee: Beijing Wulong Telecom Technology Co Chence (beijing) Communication Technologi
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2009-05-20

Abstract

本发明涉及移动通信终端射频测试系统；属于移动通信终端射频测试领域，该系统包括综合测试仪，频谱分析仪，矢量信号源，宽带信号源，功率计，直流源，温度控制箱，开关控制单元及其控制器以及系统控制平台；系统控制平台分别与开关控制单元控制器、温度控制箱、综合测试仪、频谱分析仪、矢量信号源、宽带信号源、功率计、直流源进行连接；该综合测试仪、频谱分析仪、矢量信号源、宽带信号源分别与开关控制单元和待测终端进行连接；本发明操作流程简单、测试过程清晰、测试速度快、测试结果处理严谨，有很好的可靠性和稳定性；可快捷准确的开发满足自身需求的测试用例，实现多样化、定制化测试，也可灵活扩展至对其他仪器仪表的控制，实现系统的灵活配置。

Description

移动通信终端射频测试系统

技术领域

本发明属于移动通信终端射频测试领域，涉及射频技术、通信技术、电子测量技术、系统集成技术，特别涉及移动通信终端射频测试系统架构设计。

技术背景

移动通信终端的射频测试是为了保证终端的射频性能符合相关国际标准的要求而进行的测试。测试过程可分为两个阶段：研发阶段和认证阶段。认证阶段测试是一种最低要求测试，由国家机构或国际组织完成，藉此获得市场准入；目前认证阶段测试，全球的国家结构或国际组织主要采用经过认证的成套射频测试系统，已有的生产这类系统的厂商包括美国的安捷伦公司和德国的罗德与施瓦茨公司等，系统设计复杂、价格昂贵。

研发阶段测试是一种极限性能测试，由终端生产厂商完成，藉此不断对终端进行改进，提升终端的射频性能指标和质量，所以研发阶段测试非常严格，比标准规定更严格，限值要求更加苛刻；非常灵活，对同一测试指标可以采用与标准完全逆向的测试方法，对同一测试方法可以采用与标准完全不同的参数设置；非常全面，测试范围比标准要求更全面，如全信道扫描测试。目前研发阶段测试，终端生产厂商主要采用以下两种方法：

一、使用独立的仪器仪表，如综合测试仪和频谱分析仪，通过手工搭建系统、手工设置、手工处理测试结果，这种方法存在如下问题：

(1)手工搭建系统：无法全面校准导致测试精度差，无法完成复杂测试

(2)手工设置：效率低下、可重复性差，出错率高，无法完成复杂测试

(3)手工处理测试结果：仅能简单记录，无法处理大量数据且出错率高、

这种方法效率低，时间长、精度差、可重复性差，而且测试非常不全面，只能完成简单测试，如功率测量；无法完成复杂测试，如BER Search、全信道扫描等。这不利于终端生产厂商全面了解、调试、提升终端射频性能指标，直接造成终端质量低下，间接造成认证阶段测试的时间延长和费用增加。目前绝大多数终端生产厂商采用这一方法完成研发阶段测试

二、个别实力很强的终端生产厂商会使用认证阶段才使用的成套射频测试系统来完成研发阶段测试，较第一种方法虽然能够大幅提升测试精度、可重复性和数据处理能力，但仍存在如下问题：

(1)这类系统仅针对认证阶段测试需求设计，整体的软硬件设计只能满足部分研发测试需求，尤其是硬件设计无法满足研发测试全面性的要求。

(2)测试程序基本固定、无法更改、无法定制更不会向用户开放接口，不能满足研发测试灵活性的要求。

(3)软硬件紧密结合，系统控制程序仅能实现对本系统仪器仪表的控制，无法实现对其他厂商仪器仪表的控制，扩展性差

(4)价格及其昂贵，测试成本高昂。这类系统必须成套购买，动辄千万以上，且后期升级、维护必须依赖系统生产厂商且收费不菲。

综上所述，由于研发阶段测试要求非常严格、灵活、全面，对测试系统软硬件要求很高，目前并没有完全针对移动通信终端研发阶段的射频测试系统。

发明内容

本发明的目的是为克服已有系统的不足，设计出一种专为移动通信终端研发阶段测试的射频测试系统，该系统操作流程简单、测试过程清晰、测试速度快、测试结果处理严谨，有很好的可靠性和稳定性。用户通过系统控制程序的开发接口可快捷准确的开发满足自身需求的测试用例，实现多样化、定制化测试，并且该系统也可灵活扩展至对其他仪器仪表的控制，实现系统的灵活配置。

本发明提出的一种移动通信终端射频测试系统，其特征在于，该系统包括：

综合测试仪，用于生成待测终端与基站进行注册、鉴权加密、连接和资源分配所需的信令以模拟待测终端与基站的交互；生成不同电平、不同信道、不同时隙和不同调制编码方案的基站下行有用测试信号；命令待测终端进入不同类型的测试模式，执行带内的发射机和接收机性能测量；

频谱分析仪，用于对待测终端的发射信号的相位、频率、功率、频谱、杂散等指标进行测量；

矢量信号源，用于生成规范和测试用例要求的不同电平、不同频率和不同调制方式的带内干扰信号，用于接收机测试；

宽带信号源，用于生成规范和测试用例要求的不同频率、不同电平的连续波干扰信号，主要用于阻塞和杂散响应测试；

功率计，用于系统校准；

直流源，为待测终端供电，提供正常和极限电压，完成程控电压转换；

温度控制箱，为待测终端提供正常和极限温度环境，完成程控温度转换；

开关控制单元，连接在所述各仪器仪表与待测终端之间，通过开关控制单元控制器控制其打开相应的射频通路，调用测试所需的仪器仪表，并汇合仪器仪表产生的信号通过射频线输入到待测终端作为接收信号，接收待测终端的发射信号并传递给测试所需的仪器仪表；

开关控制单元控制器，用于通过可视化界面控制开关控制单元的射频通路开闭；

系统控制平台，用于预先编制所有仪器仪表的全部控制指令，用户根据测试需求按照一定的逻辑顺序调用所需控制指令编写、调试及运行测试用例，生成并传递开关控制单元通路的控制指令和仪器仪表工作的控制指令；实现对开关控制单元通路的控制和仪器仪表工作的控制，读取并处理测试结果，完成测试用例；

该系统控制平台通过RJ45接口与开关控制单元控制器进行连接；该开关控制单元控制器通过并行接口与开关控制单元进行连接；该系统控制平台通过RS485接口与温度控制箱进行连接，通过GPIB接口分别与综合测试仪、频谱分析仪、矢量信号源、宽带信号源、功率计、直流源进行连接；该综合测试仪、频谱分析仪、矢量信号源、宽带信号源分别通过射频线与开关控制单元和待测终端进行连接；该直流源通过电源线对待测终端供电；待测终端放置于温度控制箱中。

本发明具备以下主要特点及效果：

1)本发明系统特别适用于GSM/GPRS/EGPRS移动通信终端研发阶段测试，硬件设计充分考虑到研发阶段测试全面性需求，设计冗余度高。

2)该系统提供开发接口，用户可根据自身差异化需求自主开发测试用例。

3)该系统能够对测试用例进行修改，能够自动保存、处理测试数据，并且提供数据保存、处理的开发接口，用户可根据自身需求定制数据存储格式和处理方式。

4)本发明的系统控制平台能够全面融合GPIB、RJ45、RS232等主流仪器仪表控制接口，软硬件可扩展性好。

5)大量测试数据表明，该系统测试精度高、效率高、可重复性好。

附图说明

图1为本发明的系统总体结构框图。

图2为本发明的系统控制程序工作流程图。

图3为本发明的开关控制单元结构连接图。

具体实施方式

本发明设计的移动通信终端射频测试系统结合附图详细说明如下：

本发明的系统总体结构框图如图1所示，该系统由综合测试仪、频谱分析仪、矢量信号源、宽带信号源、功率计、直流源、温度控制箱、开关控制单元及其控制器以及系统控制平台构成；该系统控制平台通过RJ45接口与开关控制单元控制器进行连接；该开关控制单元控制器通过并行接口与开关控制单元进行连接；该系统控制平台通过RS485接口与温度控制箱进行连接，通过GPIB接口分别与综合测试仪、频谱分析仪、矢量信号源、宽带信号源、功率计、直流源进行连接；该综合测试仪、频谱分析仪、矢量信号源、宽带信号源分别通过射频线与开关控制单元和待测终端进行连接；该直流源通过电源线对待测终端供电；待测终端放置于温度控制箱中。这样就形成了完全可以自动控制的移动通信终端射频测试系统。

整个系统工作时，系统控制平台首先会通过RS485接口对温度控制箱进行温度设置，通过GPIB接口对直流源进行电压设置，使待测终端工作在需要的测试环境中；然后系统控制平台通过RJ45接口控制开关控制单元控制器打开开关控制单元中的综合测试仪与待测终端之间的射频通路，并控制综合测试仪进行参数设置和射频输入输出使之与待测终端建立话音或数据连接；接下来系统控制平台根据测试需要，或打开待测终端与频谱分析仪之间的射频通路并通过GPIB接口对频谱分析仪进行设置来完成发射机频谱分析类测试，或打开矢量信号源、宽带信号源与待测终端之间的射频通路并通过GPIB接口对这些信号源进行参数设置来完成干扰条件下的接收机误码率类的测试，最后在测试的同时，系统控制平台通过GPIB接口读取频谱分析仪或者综合测试仪的测试结果，完成测试结果的存储和处理。

上述系统中每台仪器仪表的功能及实施例说明如下：

综合测试仪：采用德国罗德与施瓦茨公司生产的综合测试仪CMU200，作为基站模拟器，用于生成待测终端与基站进行注册、鉴权加密、连接和资源分配等所需的信令以模拟待测终端与基站的交互；生成不同电平、不同信道、不同时隙和不同调制编码方案的基站下行有用测试信号；命令待测终端进入不同类型的测试模式，执行带内的发射机和接收机性能测量。

频谱分析仪：采用德国罗德与施瓦茨公司生产的频谱分析仪FSU，用于对待测终端的发射信号的相位、频率、功率、频谱、杂散等指标进行测量。

矢量信号源：采用德国罗德与施瓦茨公司生产的矢量信号源SMIQ，用于生成规范和测试用例要求的不同电平、不同频率和不同调制方式的带内干扰信号，用于接收机测试。

宽带信号源：采用德国罗德与施瓦茨公司生产的宽带信号源SMP，用于生成规范和测试用例要求的不同频率、不同电平的连续波干扰信号，主要用于阻塞和杂散响应测试。

功率计：采用德国罗德与施瓦茨公司生产的NRVD，带有两个高精度功率探头，用于系统校准。

直流源：采用德国罗德与施瓦茨公司生产的直流源NGSM，为待测终端供电，提供正常和极限电压，可完成程控电压转换。

温度控制箱：采用中国东莞泰利公司生产的温度控制箱MHQ-120CLSI，为待测终端提供正常和极限温度环境，可完成程控温度转换。

开关控制单元：连接在所述各仪器仪表与待测终端之间，通过开关控制单元控制器控制其打开相应的射频通路，调用测试所需的仪器仪表，并汇合仪器仪表产生的信号通过射频线输入到待测终端作为接收信号，也可接收待测终端的发射信号并传递给测试所需的仪器仪表。主要功能是建立射频信号通路并对射频信号进行滤波或衰减处理，它是整个系统射频信号稳定传输、切换、接续、合并的枢纽。

开关单元控制控制器：采用一台安装有硬件控制板和控制程序的通用PC机，用于控制开关单元的射频通路开闭。

系统控制平台：采用一台安装有系统控制程序的通用PC机，用于控制整个系统的工作。

本发明的系统控制程序工作流程如图2所示，包括以下步骤：

1)调用开发接口指令编写测试用例：预先编制所有仪器仪表的全部控制指令，控制指令全部被对象化封装打包加入到指令库中(如矢量信号源电平设置指令、频率设置指令；频谱分析仪的扫描时间设置指令、扫频宽度设置指令等)，用户根据测试需求按照一定的逻辑顺序调用所需控制指令编写测试用例(如按照先设置综合测试仪参数并打开它与待测终端的射频通路建立语音或数据连接，然后再打开其他射频通路、设置其他仪器仪表参数，最后执行测量，读取测试结果等控制指令顺序)；

2)测试用例调试或运行：对用户编写的测试用例进行调试，用户通过监视窗口和错误报告对该测试用例的错误进行定位和修改，当测试用例调试无误后，自动运行测试用例；

3)测试用例解析：测试用例运行时，每条控制指令被解析为开关控制单元通路的控制指令和仪器仪表工作的控制指令；

4)控制指令的传递：仪器仪表工作的控制指令按照GPIB地址传递到对应仪器仪表，开关控制单元通路的控制指令通过并行接口传递到开关控制单元；

5)控制指令的执行：根据仪器仪表工作的控制指令的逻辑顺序完成仪器仪表参数设置或执行测量(如对矢量信号源进行电平、频率等参数设置，或命令综合测试仪执行误码率测量、命令频谱分析仪执行频谱测量等)；开关控制单元通路的控制指令通过并行接口对开关控制单元进行射频通路控制，建立射频信号的传输；

6)测试结果读取：通过GPIB接口读取测量仪器仪表的测试结果(例如读取综合测试仪的误码率测试结果或频谱分析仪的杂散测试结果)；

7)测试结果处理：将读取的测试结果自动存储到固定文件中，或用户调用指令按照自己需要的存储格式、存储位置来控制测试结果处理。

上述程序可采用常规编程手段实现。

本发明的系统控制程序按照以上流程实现对整个系统的自动控制，整个控制过程非常清晰，非常准确，实际使用时速度也很快。提供开发接口是该系统控制程序的最大特色，这样的功能非常适用于研发测试非常灵活的需求，用户可按照自身需要自主开发测试程序完成测试任务。

以测量待测终端的最大输出功率为测试用例具体说明用户的操作过程：用户通过安装有上述程序的PC机调用综合测试仪的频段设置指令、最大功率控制等级指令、信道设置指令和开关控制单元与待测终端之间的通路打开指令等控制指令，将这些指令顺序编写成测试用例；调试测试用例，按错误报告定位并修改错误，如缺失标点符号、变量类型不匹配等错误，调试无误后可直接运行测试用例；测试用例运行时，控制指令转化为综合测试仪和开关控制单元可执行的指令，指令传递到综合测试仪完成频段设置、最大功率控制等级设置、信道设置，传递到开关控制单元打开综合测试仪和待测终端的通路；综合测试应先建立起与待测终端的语音或数据连接，然后执行最大功率测量，最后通过综合测试仪的GPIB接口读取最大输出功率测试结果并存储到固定文件中。

本发明的开关控制单元实施例结构如图3所示，主要包括多个滤波器、衰减器、功分器、环形器、开关，所述开关连接在各个滤波器、衰减器、功分器、环形器之间，通过开关的切换形成多条通路。图中，按照从右到左，从上到下的顺序详细描述每一条射频通路的构成：

图中各符号的定义为：CMU IN/OUT、CMU IN、CMU OUT是CMU200的三个射频输入输出端口，其中CMU IN/OUT端口信号既能输入又能输出，CMU IN端口信号只能输入，CMU OUT端口信号只能输出；SMIQ代表矢量信号源(SMIQ)的射频输出端口；SMP代表宽带信号源(SMP)的射频输出端口；FSU代表频谱分析仪(FSU)的射频输入端口；MS代表待测终端；K代表开关，如K3代表编号为3的开关，K3-1代表K3开关的编号为1的开关触点；滤波器分为带通滤波器、低通滤波器和高通滤波器三种，如

代表824-915MHz的带通滤波器，

代表截止频率为820MH的低通滤波器，其中LC代表低通滤波器，代表起始频率为920MHz的高通滤波器，其中HC代表高通滤波器。Divider是功分器，Divider-1是编号为1的功分器。环形器-1代表编号为1的环形器。

代表端到端连接器。

1.综合测试仪(CMU200)射频输入输出端口CMU IN/OUT到待测终端的射频通路：

1)CMU IN/OUT->Divider-1->k14-1->MS。

2.综合测试仪(CMU200)射频输入端口CMU IN到待测终端的射频通路：

2)CMU IN->K1-1->824-915MHz带通滤波器->k2-1->衰减器->K12-1->环形器-1->K13-1->Divider-3->K14-2->MS；

3)CMU IN->K1-2->1710-1910MHz带通滤波器->k2-2->衰减器->K12-2->环形器-2->K13-2->Divider-3->K14-2->MS。

3.综合测试仪(CMU200)射频输出端口CMU OUT到待测终端的射频通路：

4)CMU OUT->K3-1->869-894MHz带通滤波器->K4-1->Divider-2->K11-1->环形器-1->K13-1->Divider-3->K14-2->MS；

5)CMU OUT->K3-2->925-960MHz带通滤波器->K4-2->Divider-2->K11-1->环形器-1->K13-1->Divider-3->K14-2->MS；

6)CMU OUT->K3-3->1805-1880MHz带通滤波器->K4-3->Divider-2->K11-2->环形器-2->K13-2->Divider-3->K14-2->MS；

7)CMU OUT->K3-4->1930-1990MHz带通滤波器->K4-4->Divider-2->K11-2->环形器-2->K13-2->Divider-3->K14-2->MS。

4.矢量信号源(SMIQ)射频输出端口到待测终端的射频通路：

8)SMIQ->K5-1->869-894MHz带通滤波器->K6-1->Divider-2->K11-1->环形器-1->K13-1->Divider-3->K14-2->MS；

9)SMIQ->K5-2->925-960MHz带通滤波器->K6-2->Divider-2->K11-1->环形器-1->K13-1->Divider-3->K14-2->MS；

10)SMIQ->K5-3->1805-1880MHz带通滤波器->K6-3->Divider-2->K11-2->环形器-2->K13-2->Divider-3->K14-2->MS；

11)SMIQ->K5-4->1930-1990MHz带通滤波器->K6-4->Divider-2->K11-2->环形器-2->K13-2->Divider-3->K14-2->MS；

5.宽带信号源(SMP)射频输出端口到待测终端的射频通路：

12)SMP->K7-1->820MHz低通滤波器->K8-1->Divider-3->K14-2->MS；

13)SMP->K7-2->920MHz高通滤波器->K8-2->Divider-3->K14-2->MS；

14)SMP->K7-3->0.7-1.4GHz带通滤波器->K8-3->Divider-3->K14-2->MS；

15)SMP->K7-4->1.5-3.0GHz带通滤波器->K8-4->Divider-3->K14-2->MS；

16)SMP->K7-5->1700MHz低通滤波器->K8-5->Divider-3->K14-2->MS；

17)SMP->K7-6->1910MHz高通滤波器->K8-6->Divider-3->K14-2->MS；

6.频谱分析仪(FSU)射频输入端口到测终端的射频通路：

18)MS->K14-1->K9-1->698-716MHz带通滤波器->K10-1->FSU；

19)MS->K14-1->K9-2->747-762MHz带通滤波器->K10-2->FSU；

20)MS->K14-1->K9-3->869-894MHz带通滤波器->K10-3->FSU；

21)MS->K14-1->K9-4->925-960MHz带通滤波器->K10-4->FSU；

22)MS->K14-1->K9-5->1805-1880MHz带通滤波器->K10-5->FSU；

23)MS->K14-1->K9-6->1930-1990MHz带通滤波器->K10-6->FSU；

24)MS->K14-1->K9-7->824MHz低通滤波器->K10-7->FSU；

25)MS->K14-1->K9-8->880MHz低通滤波器->K10-8->FSU；

26)MS->K14-1->K9-9->1710MHz低通滤波器->K10-9->FSU；

27)MS->K14-1->K9-10->1850MHz低通滤波器->K10-10->FSU；

28)MS->K14-1->K9-11->915MHz高通滤波器->K10-11->FSU；

29)MS->K14-1->K9-12->1910MHz高通滤波器->K10-12->FSU。

在开关控制单元工作时，根据测试需要的不同，或是只需打开一条通路，或是需要打开多条通路协同工作，这完全根据需要来编写程序进行控制。实际上控制每条通路的开闭就是控制这条通路上的开关，如对第一条通路，只要把开关K14置于编号为1的触点，这条通路就打开了，所以无论上是手动控制还是程序控制都是对开关进行控制，而开关控制单元控制器就是在完成这一功能。

开关控制单元控制器是一台安装有硬件控制板和控制程序的PC。其中硬件控制板是一块通用的PCI插槽的并行接口硬件控制板，它提供通用的开发接口来定义19针并行接口的针脚属性。控制程序生成一个显示开关控制单元联系关系的界面(如图3所示)，用户利用该界面通过硬件控制板开发接口实现对该控制板的控制，每一个针脚对应一个开关的一个触点并通过电线连接，当需要将某一开关置于某一触点时，只需对这一触点对应的针脚加电，开关就会自动置于该触点上。实现用户可以在界面上通过鼠标控制改变开关的触点位置来开闭开关控制单元的射频通路。

本实施例特别适用移动通信终端研发阶段射频测试，能充分满足这一阶段的测试需求。该系统整体架构清晰，软硬件都有良好的可扩展性。系统控制程序提供开发接口，用户可快速的开发适用于自身差异化需求的测试程序，有非常好的适用性和灵活性，同时还能够实现对不同厂商的不同控制方式、不同控制指令的仪器仪表进行控制，有非常好的可扩展性，该系统的开关控制单元有着非常好的可控性，用户既可以通过程序控制，也可以通过可视化的界面进行鼠标控制。用户可以随时了解开关单元的内部连接情况，可以随时打开任意射频通路进行测试工作。

Claims

1、一种移动通信终端射频测试系统，其特征在于，该系统包括：

功率计，用于系统校准；

2、如权利要求1所述系统，其特征在于，所述开关控制单元包括多个滤波器、多个衰减器、多个功分器、多个环形器、多个开关，所述开关连接在各个滤波器、衰减器、功分器、环形器之间，通过开关的切换形成多条通路。