射频测试（通用7篇）
射频测试 篇1
手机的主要功能就是进行信息的传递, 现如今, 网络的不断发展手机设备逐渐成为一种网络的终端, 可以有效地实现网络信息的共享。因此, 进行收集的接收和发射的测试就具有一定的现实意义。在进行测试的过程中, 需要可以从手机的灵敏度以及发射的频率以及发射的功能等方面进行探讨和分析。
1 接收灵敏度的测试
手机接收机的灵敏度是保证手机在使用过程中效率高低的关键因素, 也是探讨手机射频模块的重要方面。因此, 需要严格按照科学的技术进行分析:
在GSM手机使用的过程中, 其灵敏度主要在-102dbm, 虽然存在着一定的误差, 但是需要将其控制在2.4%之内。要选择科学有效地调制方式, 不同的手机调制方式存在着明显的区别, 同时, 其编码效率也存在着明显的差异, 一般来说, MCS9的编码效率相对较高。进行手机灵敏度的测试可以证明手机射频的通畅无阻, 进行芯片相关性能的验证和测试也是较为常见的。信息量的大小主要取决于编码方式以及调制方式等方面, 但是在对灵敏度控制的过程中, 需要将手机性能以及需求作为主要依据。具体来说可以从以下几个方面进行深入介绍和分析:
首先, 手机的蓝牙是灵敏度测试中较为重要的方面, 通常情况下, 蓝牙主要有三种调制方式, 所以灵敏度的测试标准也有三种。另外, 蓝牙属于TDD系统模式, 还需要进行单多时隙的测试, 例如DH1-DH5测试就要求将规范控制在-70dbm, 要将误码率控制在0.1%以下。GSM编码方式和蓝牙的调制方式在某种情况下会存在着重复的现象。对于多频段的射频模块来说, 灵敏度的要求会相对较高。例如, GSM分为四个频段, 带宽主要为200K, 其中存在着附加信道, 其频率间隔主要为100K。
其次, 对于CMMB来说, 也需要采用三种调制方式来进行信号的测试, 其中调制的方式和速率存在着差异, 说明其灵敏度也存在着相应的差异。现如今, 手机技术得到了高效地发展, 分辨率可以达到1080P, 因此偏远和数据速率也会存在着明显的差异。另外, CMMB的运行主要是依靠地面增补的网络来实现, 其调制方式也分为很多种。
再次, 灵敏度测试有很多种, 不同的网络运行方式也存在着不同种类的运行模式, 其中较为典型的就是wifi, 如果其最高速率已经达标, 那么就没有必要在进行其他阶段的测试工作了。如果是TD或者是WCDMA的测试就需要将其灵敏度控制在-108dbm之内, 要将误差控制在0.7db范围内。当然, 随着科技的进步, 未来的发展模式还存在着一定的不确定性, 需要根据不同的需求来进行灵敏度的需要。另外, 在2.4G工作状态下的wifi系统, 其调制方式也分为很多种, 其中包括BPSK、QPSK等等, 而且传递的速率也达到了原来的几百倍, 可见一种调制方式可以有多种速率和其对应, 打破了原来调制方式和速率一一对应的局限。如果是一些宽带较宽的网络, 需要将其灵敏度控制在-105的范围内。如果功率较大或者是构造不同都会存在着一定的差异。所以, 对于手机灵敏度的测试要严格按照具体问题具体分析的原则。
2 发射功率及发射频率的测试
进行手机发射频率进行测试, 主要就是对发射功率和发射频率进行测试。如果通信系统是固定的, 难么频率也就是固定的。整个链路也以这一固定的频率为设计依据。在进行测试的过程中, 由于设备或者是计算的精准度等因素都出现明显的误差, 所以, 可能会影响到测试的结果。但是这些误差优势不可避免的, 要将误差控制在允许的范围内。通常情况下, GPS、CMMB是接收系统, 因此, 谈不上误差这一条件。但是如果其接受的是卫星信号或者是地面中继信号就会产生相应的误差。
比如, WCDMA、TD及GSM对于频率误差的要求都是0.1ppm, 换算成频率大概是从85Hz-210Hz。蓝牙单时隙要求是25k Hz, 3及5个时隙要求是40k Hz。wifi要求是25ppm, 换算成频率是60K+。在发射功率上, 对于WCDMA及TD, 最大功率要求都是24d Bm, GSM的低频是33d Bm, 高频是30d Bm。通过自由空间信号的损耗公式可知, 32.45d B+20Lgd+20Lgf, 按通信频率2G计算, 如果要覆盖5km的距离, 损耗大概是108d B。按基站发射功率是50W即47d Bm计算的话, 基站覆盖边缘在-61d Bm。不过实际应用环境比较复杂, 比如室内应用, 各种衰落, 实际上信号要小很多, 一般情况下手机接收到的信号是在-80d Bm左右。
测试条件:手机的测试条件包括测试环境条件、测试温度、湿度条件、测试电压及震动测试等内容。民用设备的测试一般应在正常测试条件下进行, 如有特殊要求时, 也可在极限条件下进行测试。正常测试条件对于移动站来说, 正常测试温度和湿度条件应为以下范围的任意组合:温度:15-35�相对湿度:25-75%正常测试电压应为设备的标称工作电压, 其频率应为标称频率±l Hz范围内。
极限测试条件对于移动站, 极限测试条件应为极限电压部极限温度的任意组。其中对于手持机来说极限环境温度为-10~+55℃。对于车载台和便携式移动站来说, 其极限测试温度为-20~+55℃。极限测试电压对于使用交流市电的移动站, 为其标称电压的0.9~1.1倍。对于采用汞/镍镉电池的移动站, 极限测试电压为其标称电压的0.9~1.0倍。
3 总结
目前国家对手机的质量问题越来越重视, 公司对于手机质量的客户满意度和返修率也一致关注。其中, GSM手机的射频问题仍然是一个影响手机质量、开发进度和生产效率的重要因素。为了保证产品的品质和性能符合GSM规范和国家标准, 需要在手机测试方面建立一套完整、科学的测试体系。
摘要：现如今, 手机已经成为人们生活中不可缺少的一个重要组部分, 对手机的射频进行测试, 可以帮助人们了解手机, 使得手机能够更好地为人们服务, 同时也能够找到手机之间各个模块的相通之处。使得这种移动设备的内部结构和使用功能更加优化。本文就对手机射频测试技术进行展开探讨, 希望能够给相关的手机研究工作人员提供相应的借鉴和参考。
关键词：手机射频,模块,测试
参考文献
[1]张兴伟等.常用手机射频维修软件使用手册[M].北京:人民邮电出版社, 2006.
[2]尹纪新.无线射频基础-无线通信测试工程师实用技术丛书[M].北京:人民邮电出版社, 2008.
[3]邓中亮, 黄嘉铭.移动Wi MAX参数指标及射频测试浅析[J].科技咨询导报, 2007 (07) .
[4]王海燕, 于剑飞, 石美宪.LTE终端射频测试技术分析[J].电信网技术, 2011 (02) .
关于手机射频测试技术的分析 篇2
1 接收灵敏度的测试
对于手机的射频模块, 接收机最主要参数就是灵敏度, 所以专门针对各种模块的灵敏度测试技术分析如下:
GSM的灵敏度一般是-102d Bm, 此时的误码率要求是小于2.439%。比如:CS1-CS4是GMSK的调制方式, 而MCS5-MCS9是8PSK的调制方式, 同样的调制方式, 其编码效率也是不同的, 即MCS9比MCS5的编码效率是要高的。
当然, 这些灵敏度测试只要一个能通过也就证明了射频通路没问题, 其他的多是芯片性能的验证。编码方式不同或者调制方式不同, 其信息量不同, 因此, 其信噪比要求也是不同的, 所以对于灵敏度要求也是不同的。
首先, 从蓝牙说起, 蓝牙一共有3种调制方式, 因此可知也有3种的灵敏度测试标准, 就是GFSK、π/4-DQPSK和8DPSK。此外蓝牙是TDD的系统, 所以还有单多时隙的测试, 如DH1-DH5的测试, 规范要求是-70d Bm的时候, 误码率小于0.1%。
从以上的就能看出, GSM的CS1-CS4和BT的DH1、DM1、DH3、DM3等的编码方式, GPRS的多时隙测试对应的是蓝牙的DH1、DH3、DH5、GMSK和8PSK对应蓝牙的GFSK、π/4-DQPSK和8DPSK。对于CMMB, 地面增补网络的S波段的调制方式有BPSK、QPSK、16QAM, 卫星端的Ku波段只有BPSK和QPSK。
由于我们多数CMMB接收机都是接收地面增补网络的信号, 所以应该选用3种调制方式的信号源进行测试。根据不同的调制方式及速率, 有不同的灵敏度要求, 现在手机及PAD支持的分辨率已经达到了1080P, 所以片源就可能从520i-1080p, 数据速率肯定就会有很大的差别。对于工作在2.4G的WIFI, 包含802.11b, g, n几种标准。调制方式有BPSK、QPSK、16QAM、64QAM, 速率也是从1M到几百兆。同GSM一样, 一种调制方式对应的是两种或者两种以上的速率, 不是一种调试方式一种速率。
所以对应的灵敏度测试就有很多种。比如, wifi可先测试最高速率, 若达标其他就没必要测试。
对于TD和WCDMA的测试, 首先就是TD的灵敏度要求是-108d Bm, 因为要考虑到TT即测试误差是+-0.7d B, 所以在-107.3以下就可以。此外TD规范里还提到了一个3.84MHz的灵敏度, 这是一种目前还未被应用的标准, 估计是为了对应W的FDD5M通信模式的TDD模式。
由于其带宽较宽, 所以灵敏度规定为-105, 不过它的带宽是应该等同于W的5M, 但是噪底按1.6M的两倍即3d B。对于WCDMA, 各个频段对应的灵敏度从-103.7至-106.7不等。
可以说是从-114至-117不等, 即功率较大的表示方式是基站下行总功率, 包含很多信息, 而功率较小的参考方式是这个用户的数据信道的功率。而这个DPCH的功率比Ior的值为-10.3d B.比较W来看TD的灵敏度, 这个-108就是下行的信号总功率了, 因为和数据信道的比默认为0d B, 所以TD只有这一个标准。
最后对应于多频段的射频模块, 灵敏度要求也是不同的。比如GSM是4个频段, 带宽200K, 频率间隔200K。TD两个频段, 带宽1.6M, 频率间隔200K (附加信道的频率间隔为100K) , WCDMA的带宽常用1、2、5、8。带宽是5M, 频率间隔同TD。
BT是2.4G一个频段, 带宽1M频率间隔1M。WIFI我们多数还是只用2.4G, 带宽5M, 不过是根据其速率调整带宽, 有20M或者25M等。5.8G用的较少。CMMB是从474M-794M, 频率间隔8M, 带宽8M。
2 发射功率及发射频率的测试
对于手机发射机的测试, 主是指发射功率和发射频率。对于固定的通信系统, 频率也就是固定的, 整个链路的设计也都在这个频率下完成的。对于任何一种通信制式都是有频率误差要求的, 虽然GPS、CMMB只有接收, 没有对频率误差的要求, 但是GPS接收的也是卫星信号, 而CMMB同样也是要接收卫星或者地面中继的信号, 这些发射设备还是有频率误差要求的。
比如, WCDMA、TD及GSM对于频率误差的要求都是0.1ppm, 换算成频率大概是从85Hz~210Hz。蓝牙单时隙要求是25k Hz, 3及5个时隙要求是40k Hz。wifi要求是25ppm, 换算成频率是60K+。
在发射功率上, 对于WCDMA及TD, 最大功率要求都是24d Bm, GSM的低频是33d Bm, 高频是30d Bm。低频EDGE是27d Bm, 高频EDGE是26d Bm。EDGE功率较低是因为其采用的线性调制而作的功率回退, 降低系统设计难度及保证两种调制方式下使用同一个PA。
蓝牙最大发射功率:分为3个等级:Class1:0d Bm-20d Bm;Class2:-6d Bm-4d Bm;Class3:0d Bm, 我们常采用的是CLASS2。Wifi的最大功率要求是20d Bm。其实制约功率大小的, 最主要的因素就是通信距离。W、TD、GSM通信距离都是在几公里, wifi的话应该是几十米, 蓝牙就是在十米以内。
通过自由空间信号的损耗公式可知, 32.45d B+20Lgd (Km) +20Lgf (MHz) , 按通信频率2G计算, 如果要覆盖5km的距离, 损耗大概是108d B。按基站发射功率是50W即47d Bm计算的话, 基站覆盖边缘在-61d Bm。不过实际应用环境比较复杂, 比如室内应用, 各种衰落, 实际上信号要小很多, 一般情况下手机接收到的信号是在-80d Bm左右。
摘要：本文通过对于手机几点重要测试项目的分析和总结, 让大家了解其他模块射频测试的相通之处, 搞清楚其中任意的模块就能对其他的模块的测试做到完全的理解。
关键词：手机射频,模块,测试
参考文献
[1]张兴伟, 等.常用手机射频维修软件使用手册.人民邮电出版社, 2006.
射频测试 篇3
美国俄亥俄州克里夫兰,2008年6月23日讯--新兴测量需求解决方案领导者美国吉时利(Keithley)仪器公司(NYSE代码:KEI),日前宣布了一套信号生成与分析工具,扩展了其射频测试功能,实现了对WiMAX信号的测试。吉时利最新的测试方案建立在新型硬件平台基础上,降低增加支持新信号标准的难度和成本,例如基于4×4 MIMO信道802.16e移动WiMAX Wave 2测试,不需要昂贵的硬件升级过程或者其他辅助仪器。此外,这些新型仪器支持低达400MHz低频带测试,这对于正在研发的新一代WiMAX解决方案是一种日益重要的新功能。
吉时利射频测试方案建立在该公司的获奖产品2820型射频矢量信号分析仪和2920型射频矢量信号发生器基础上。由于这些测试仪器采用了新一代基于DSP的软件无线电(SDR)架构,因此能够彻底而精确地实现非常高速的测量操作。随着新的无线与蜂窝通信标准的推出,基于SDR架构的吉时利仪器将以其高度的灵活性实现方便而低廉的产品升级。此外,吉时利这些信号分析仪或信号发生器也能够应用于自动化生产环境中,或者用于单独台式测试应用。
吉时利测试系统覆盖了从400MHz到4GHz频率范围,在需要进行WLAN测量的情况下可达6GHz的高频。覆盖2.4GHz以下低频范围已变得越来越重要,因为400～700MHz频段正在向新的移动无线通信服务开放,其中有可能采用WiMAX方案。
射频识别测试系统集成方案设计 篇4
随着射频识别 (RFID) 技术的蓬勃发展, 对RFID设备的需求也日趋旺盛, 根据有关机构预测, 到2014年, 中国市场对RFID电子标签的需求将达到60亿枚。越来越多的厂商和企业投入到RFID设备生产这一领域内, 各种不同类型的RFID设备不断涌现。然而, 不同的设计方案与制作工艺导致了不同品牌和型号的RFID设备性能差异明显, 并且RFID设备生产商所标称的产品及系统性能参数都是基于不同的测试方法和标准而定, 产品之间的对比缺乏一个统一的基准平台, 这给对同类产品的性能差异进行有效公正地横向比较以及系统集成应用带来了困难[1]。因此, 对RFID设备及系统进行科学地测试成为有效应用RFID系统的一项关键任务。
尽管目前已有不少针对RFID设备的测试方法, 但在测试原理、测试方法、测试系统和数据处理等方面, 未能针对RFID设备的差异性综合考虑多个性能指标实现设备选型的最优化。
2 RFID测试系统集成方式
针对上述提到的问题, 结合RFID系统的发展趋势, 本文设计了一种基于无源RFID传感器标签的网络测控平台方案, 其总体结构如图1所示。该平台分为现场测控层、企业级监控层及远程监控层三层结构。现场测控层负责对现场数据进行采集和处理;企业级监控层在线控制现场设备;远程监控层利用商业以太网实现远程检测与控制。在工业生产过程中, 现场需要对分布式的多个物品信息以及环境参量进行测量、运算、控制和显示, 而且现场测控数据是整个平台的数据来源, 对数据的实时性和可靠性有苛刻的要求。因此, 现场测控层采用无线传感器网络领域中基于IEEE 802.15.4的Zigbee网络协议[2], 构建一个多条自组织网络, 无线传感器网络节点集成了无源RFID标签和多个传感器, 分别负责采集物品信息和环境参量。现场测控网络与企业监控层网络通过网关进行联接, 企业监控层采用以太网, 系统服务器存放各种数据库等资源, 并通过Web服务器与外界Internet相联。
(1) 现场测控层
现场测控层在测控数据的传递中起着桥梁的作用, 主要包括RFID传感器信息检测装置、汇聚节点/网关、现场监控微机, 各组成单元在系统中承担不同的测控任务。
RFID传感器信息检测装置是系统中数据采集和接收现场测控策略的前端设备, 是现场测控层最关键的部分。其主要由两大部分组成:用于发射激活标签功率信号和进行前端信息显示任务的阅读器模块, 用于采集物品识别信息和周围环境参量, 并且可以通过Zigbee网络进行节点通信的无源RFID传感器标签节点模块;两部分之间以RFID无线通信方式进行数据交换和能量传输。图2的RFID传感器信息检测装置中显示了两个模块之间的相互关系、数据流向和总体控制。
阅读器模块由微处理器、阅读器、RFID天线、LCD显示模块、按键控制模块、电源模块组成, 阅读器与微处理器采用RS-232连接方式, 利用按键控制模块控制阅读器的工作方式, 同时LCD显示模块对经微处理器处理后的阅读器天线接收回来的信号进行显示。阅读器模块可以对其功率允许范围内的多个无源标签节点进行激活和读取。
无源RFID传感器标签节点模块包括不同功能的传感器、多端口RAM、多功能微处理器、RFID标签、充电电路、电源管理电路、可编程计时器、RF无线收发单元、RF天线等单元。支撑该节点模块工作的电能不是由电池供应, 而是由阅读器模块发出的无线脉冲提供。来自阅读器模块的无线脉冲激活RFID标签的同时提供足够的能量给充电电路储能, 并通过电源管理电路分配给标签节点中的其他电路, 实现传感器网络节点的无源持续供能。
汇聚节点 (网关) 在系统中负责接收来自Zigbee网络中的汇聚信息, 转换成网络协议后, 通过RS-232发送信息给现场监控微机, 或者通过以太网把信息发送给企业级监控层的中间设备, 实现现场设备和企业级监控层的直接通信。在现场监控微机上运行测控软件, 为操作人员提供一个直观的图形化界面, 通过RS-232连接汇聚节点实现与现场测控设备间的数据交换, 对测控设备实现实时监测和现场直接控制, 并提供测控参数的趋势曲线记录, 为操作人员提供数据支持。同时, 通过监控系统向现场测控设备发送测控指令, 使各测控节点协同工作, 保证系统的正常运行。
(2) 企业级监控层
企业级监控层位于现场测控层的上层, 具体包括测控策略服务器、系统服务器、工作站及Web服务器等, 主要负责综合监控各测控现场的所有信息并集中显示, 进行系统测控策略设计, 实现测控回路组态、过程优化计算和参数修改等控制处理。基于虚拟仪器技术, 提供测控模块的组态, 通过图形化操作, 可以方便地生成或修改测控策略以适应现场测控模块的改变, 达到优化系统测控的目的。本层软件系统主要由策略编辑模块、实时内核模块、终端监控模块和后台数据库系统组成。
(3) 远程监控层
随着Internet应用范围和空间的不断拓展以及网络测控本身发展的需要, 人们对系统远程监控及测控数据的大范围共享提出了越来越高的要求, 希望搭建一个基于Internet的远程测控平台实现测控网络与信息网络的融合。远程测控层构建在Internet的框架上, 在线提供现场测控参数的实时数据和历史数据, 使用户不管身在何处都可以方便地浏览测控现场的各种实时数据, 了解现场的工作情况。
3 网络测控平台并发控制模型
RFID测试系统中的远程数据服务器需要根据处在不同地点的两个或多个远程现场测控终端发出的不同数据包作出整体性能的检测判断, 极易发生访问冲突。如果没有良好的并发控制机制, 将直接导致服务器端数据包接收混乱甚至测量结果错误。高效的并发控制策略可以提高服务器系统的并行处理能力, 改善交互响应时间。目前网络化测控系统并发控制主要有消息机制并发控制、令牌环机制、编辑锁机制等。
消息机制并发控制在大型项目消息队列协同机制的实现中具较大局限性和复杂度, 如跨平台和分布式的实现;令牌环并发控制中令牌环通常只有一个, 用户操作会受到量的限制;编辑锁并发控制通过对操作对象加锁禁止其他对象的访问, 但容易引发意图不一致。与上述机制相比, ICE (Interne Communications Engine) 异步方法分派并发控制具有面向对象、支持线程、实现语言与传输机制无关性等优点, 能显著提升网络测控平台并发控制性能。
结合前面已建立的无源RFID传感器标签网络测控平台, 建立并发控制模型 (见图3) 。该模型采用服务器—中间件—客户端结构, 平台各部分之间交互使用TCP/IP、HTTP通信协议。在该平台中, 服务器负责整个系统的管理、控制和调度, 实现存取管理和数据的一致性, 协同多方之间的同步性。服务器端通过调用应用接口进行数据管理和各项操作管理, 如显示、检索和更新数据等;服务器端包含了中间件的服务器核心组件, 通过网络协议与客户端通信, 接受客户端请求, 存储客户端的测量数据。
4 结语
基于无源RFID传感器标签的网络测控平台方案, 及以此为基础搭建系统框架和建立测试指标体系, 可以为RFID用户提供公正、可靠的测试数据, 给用户选择RFID设备和构建RFID系统提供有效的帮助与指引。
参考文献
[1]肖凤仙.RFID中间件的国内外发展现状及未来发展趋势[J].中国电子商务, 2012 (17) :73.
射频测试 篇5
随着电子通信及网络的高速发展, 连接电子设备内部或电子设备之间的电缆的屏蔽性能正受到越来越多的关注。电缆具有天线效应, 它既可以辐射信号, 也可以接收信号。信号通过电缆辐射时, 会对其它电子设备形成干扰;电缆接收电子设备发射的无用信号又会对系统造成干扰。随着电子通信网络中工作频率的不断升高, 这种干扰和辐射正严重影响到系统的性能。
为了提高电缆的抗干扰能力, 减小对周围电磁环境的污染, 使用屏蔽电缆线不失为一种简单而行之有效的方法。屏蔽电缆既可以防止电缆内部信号的泄漏, 又可以防止外部干扰信号进入电缆内部。屏蔽电缆的屏蔽性能一般用电缆的屏蔽衰减来度量, 它是表征同轴线电磁兼容性 (抗干扰和防泄漏) 的重要指标, 定义为:
式中Pin为注入功率, Pmax为辐射的最大功率。由于屏蔽电缆的屏蔽层多种多样, 不同的屏蔽材料和屏蔽结构, 电缆的屏蔽衰减会有很大的差异。为了给工程上评定、比较、设计和使用屏蔽电缆提供准确的参考依据, 必须对屏蔽电缆的屏蔽衰减进行测量。因此, 电缆屏蔽衰减的测试技术正成为众多研究人员关注的问题。
2 主要测试方法
射频同轴电缆是用于传输射频信号或能量的同轴电缆的总称。其工作频段通常为15 kHz～20 GHz, 主要应用于通信广播、电视、微波中继、雷达、导航以及遥测等领域。射频同轴电缆屏蔽衰减的测试方法可分为:a.通过测量射频同轴电缆表面转移阻抗对其进行间接描述, 三同轴法是典型的转移阻抗测量方法;b.直接测量射频同轴电缆的屏蔽衰减, 比较常用的有功率吸收钳法、混响室法、GTEM小室法等。在上述测试方法中, 混响室法和GTEM小室法是基于场的观点, 其余的测试方法则是基于电路的观点, 且上述测试方法均已为IEC所采用。本文将阐述上述四种电缆屏蔽衰减的测试方法, 并对其进行比较。
2.1 三同轴法
三同轴法是一种经典的转移阻抗测量方法。也是国际标准IEC 62153-4-3—2002电磁兼容——表面转移阻抗 (三同轴法) 中的测量方法。
对于电短电缆, 即电缆的长度L≈ (0.10～0.35) λ, 其中λ为工作波长, 转移阻抗Zt定义为单位长度上由被测的屏蔽及套管形成的匹配外电路上感应的纵向电压U与馈入内电路的电流I之比, 即
式中L为耦合长度, 即套管内的电缆长度。
转移阻抗是衡量外部电磁场能量透过电缆屏蔽层的特征参数。在很多情况下, 特别是频率比较低的时候 (100 MHz以下) , 可以用转移阻抗间接描述屏蔽电缆的屏蔽衰减, 转移阻抗越低, 屏蔽电缆的屏蔽性能越好。
测试时, 把被测电缆置于同轴的无铁磁性的良导体 (如黄铜或纯铜) 套管内, 构成一个三同轴 (同轴电缆内导体、同轴电缆外导体和同轴的良导体套管) 装置。其中, 同轴电缆的屏蔽层和内导体组成内电路, 电缆屏蔽和套管组成外电路。在电缆馈入端, 短接套管与电缆屏蔽。套管内的耦合长度要满足电短的要求。被测电缆的内电路的一端与负载电阻R1相连接, 其阻值与被测电缆特性阻抗Zc相同, 即R1=Zc;另一端接入信号发生器。将测试接收机测得的接收信号经数学计算获得转移阻抗Zt的值。
2.2 功率吸收钳法
功率吸收钳法是目前最常用、最经典的同轴电缆屏蔽衰减的测试方法。也是国际标准IEC 62153-4-5—2006金属通信电缆试验方法 第4-5部分:电磁兼容性 (EMC) ——耦合或屏蔽衰减——吸收钳法中的测量方法。它的使用频率由功率吸收钳的工作频率决定, 而市售的吸收钳有可用于30～1 000 MHz和300～2 500 MHz两种规格。
功率吸收钳是由电流变压器和铁氧体环吸收器组成的。电流变压器作为电流探头, 用于测量电缆上从内部流到外部的共模电流大小。我们知道, 在电缆表面传播的干扰电磁波会产生反射波, 如果被电缆吸收, 会改变电磁波的特性, 进而影响吸收功率的测量。所以在吸收钳中利用可以吸收反射能量的铁氧体环作吸收器, 保证了吸收功率与被测干扰电流具有确定的正比关系。
测试时, 信号从被测电缆馈入功率P1, 屏蔽电缆内导体和屏蔽层构成第一级电路, 电缆的屏蔽层则与周围环境构成第二级电路。由于电缆与周围环境的电磁耦合, 泄漏的信号在屏蔽层上激励了表面波, 并沿屏蔽层向两个方向传播。与功率吸收钳输出端相连的频谱分析仪可测出馈入功率P1在第二级电路中的感应信号功率。在近端和远端分别用功率吸收钳进行测量, 可获得近端和远端测得的第二级电路中的最大功率值P2max, 该电缆的屏蔽衰减αs=10 lg (P1/P2max) 。
2.3 混响室法
混响室又称模搅拌室, 是指一个装有模式搅拌器, 工作在过模状态下的屏蔽小室。图3是混响室法的测试示意图。搅拌器每转过一个预设的角度, 取样一次。并对每个频率点进行取样。当混响室内发射天线产生射频信号时, 电磁能量被混响室墙壁和模式搅拌器来回反射, 随着模式搅拌器不停地缓慢转动, 混响室内的电磁能量分布趋于均匀, 以模拟各类电器及移动通信设备同时产生各种相位、各种幅度以及各种极化的实际电磁环境。
测试时, 将被测电缆置于混响室内, 一端接50 Ω匹配负载, 一端接接收机。发射天线馈入足够的功率Pin, 模式搅拌器开始旋转, 接收机测得被测电缆上产生的信号功率PDUT。然后将接收机与标准天线连接, 发射天线馈入同样的功率Pin, 在接收机上得到标准天线上产生的信号功率PREF。在各频率点重复进行以上的操作, 则屏蔽衰减αs=10 lg (PREF/PDUT) 。
2.4 GTEM小室法
GTEM小室法是近十年来在TEM (横电磁波) 小室基础上发展而来的一种新的屏蔽衰减测量方法, 它突破了TEM小室在频率和尺寸上的局限性。
GTEM小室又称吉赫兹 (GHz) 横电磁波室, 它更好地模拟了自由空间环境, 可用于电缆及其组件的电磁辐射敏感度和干扰性的测试。它采用了同轴及非对称矩形传输线设计原理, 如图4所示, 它的外导体为一个四棱锥状的屏蔽箱。锥顶处为50 Ω的N型同轴连接器, 它连接着一个尺寸渐变的平板状内导体。由于小室平板状内导体与顶板张角很小, 因而, 由N型接头向GTEM小室传播的球面波可近似为平面波, 从而产生了一个均匀的测试区域。GTEM小室采用宽带分立无感端接匹配电阻和吸波材料, 改善低频段与高频段的阻抗匹配, 当在其输入端馈入激励功率时, GTEM小室内就建立起均匀的横电磁行波, 因而能够较好地模拟自由空间中电磁场的环境。箱体的侧面有一扇门, 用来放置和取出被测电缆。
测试时, 将被测电缆置于小室内, 电缆一头接匹配负载, 另一头接频谱分析仪。信号发生器注入正弦等幅波。射频信号在GTEM小室的工作区域激励出均匀的垂直极化电磁场。用功率计测量GTEM小室激励功率P1;保持输入功率不变, 通过频谱分析仪测得渗透到电缆内部的渗透功率P2。则电缆的屏蔽衰减αs=10 lg (P1/P2) 。
3 屏蔽衰减测试方法的比较
上述四种射频同轴电缆屏蔽衰减测试方法的对比如表1所示。基于电路原理测量射频同轴电缆屏蔽衰减的三同轴法、功率吸收钳法均适用于频率较低的场合。三同轴法是基于屏蔽衰减与转移阻抗的关系, 通过测量转移阻抗来间接评价电缆的屏蔽衰减。它是一种封闭式的测试方法, 操作和调试非常简单, 测试精度也较高, 但试样的制作和加工有一定难度。随着电缆工作频率的升高, 必须考虑电缆单位长度上电感和电容的影响及相位的变化, 此前的屏蔽衰减与转移阻抗的关系不再适用。功率吸收钳法具有操作简便、使用方便的特点, 它是一种开放式的测试方法, 测试精度易受周围电磁环境的影响。并且, 由于功率吸收钳法测量的频率范围受吸收钳的工作频率限制, 所以其测量频率范围相对较小。
基于场的原理测试射频同轴电缆屏蔽衰减的混响室法, 测量频率范围最大, 能提供各个入射方向和极化方向的入射波, 从而更接近实际的电磁环境, 因此不会受到功率吸收钳法以及GTEM小室法对被测电缆长度及放置要求的限制, 可非常轻松地测量各种形状的电缆。虽然理论上, 混响室法没有测试频率上限, 但它的测试频率下限却取决于混响室的尺寸。图5是混响室体积与测试频率下限的关系。可以看出, 混响室的尺寸越大, 其频率下限就越低, 即测试频率较低时必须使用较大尺寸的混响室。此外, 混响室的设备非常昂贵, 它的信号处理过程也较为复杂。
与三同轴法、功率吸收钳法相比, GTEM小室法的测量频率范围更大。与混响室法相比, GTEM小室法的测试效率高, 仪器设备更为简单, 自身及配套设备的成本较为低廉, 其缺点是受均匀场强区域的限制, 在实际测试中, 往往需要将内导体尽量往箱体内的顶板倾斜, 从而获得较大的测试空间。但由于射频同轴电缆及组件的体积一般都不大, 所以利用GTEM小室来测量射频同轴电缆的屏蔽衰减是非常合适的, 因此, 在射频同轴电缆屏蔽衰减的测试中, 它正发挥着越来越大的作用。
综上所述, 在对电缆进行全频段的屏蔽衰减测量时, 应分频段采用相应的测量方法。
参考文献
[1]MUELLER J.Cable shielding test methods:a comparison of different test methods[C]//Proceedings of IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility.[S.l].:IEEE Press, 2007:1-6.
[2]方耿, 蒋全兴, 周忠元.功率吸收钳法测量射频同轴电缆屏蔽衰减[J].安全与电磁兼容, 2006 (1) :12-14.
[3]舒志强, 吴淑忠.GTEM小室性能测试方法[J].电子质量, 2008 (10) :65-67.
[4]戴燕飞, 邵武.连接器和电缆电磁屏蔽效果的测试方法[J].机电元件, 2006 (3) :37-40.
[5]周香, 蒋全兴, 曹锐.混波室法电缆屏蔽性能测试分析[J].测控技术, 2008 (10) :83-85.
[6]郑星, 樊友谊.大型微波混响室及其设计研究[J].电子测量技术, 2008 (10) :35-38.
射频测试 篇6
面对现今手机市场上的琳琅满目、各式各样的手机, 选择一台质量合格的手机是用户的合理要求。现今市场上的手机良莠不齐, 质量上无法得到保障。为了促进手机市场的科学发展, 对手机生产、销售市场进行科学、规范化管理以及手机产品在生产和销售过程中进行质量监控。需要一套完整的集手机射频测试标准、测试软硬件平台、测试手段方法为一体的测试方案。现今有许多省的技术监督部门, 购买了测试设备, 但没有完善的测试方案, 在手机的检测过程中即使有质量问题也不敢定性, 针对手机质量监控部门的手机参数测试存在的问题和需求, 设计了一种基于Y4923TD-SCD MA/GSM终端综合测试平台手机射频参数测试方案。
2 测试方案的总体设计
测试方案包括:测试标准项目子方案、测试软硬件平台、测试方法子方案。
2.1 测试标准子方案
测试标准子方案包括:手机测试标准、射频参数测试指标、校验依据。
(1) 手机射频测试标准。手机射频技术指标国家执行标准是2006年6月8日发布, 2006年10月1日实施的《中华人民共和国通信行业标准》YD/T1214-2006, 该标准由中华人民共和国信息产业部发布, 对手机的各项技术参数要求和测试方法以及测试条件发布了严格的规定。
(2) 射频参数测试指标。手机射频性能的参数众多, 选择具有代表性的射频参数作为测试项目是测试方案的重中之重。本方案依据国家通信行业标准结合质量监督要求, 选择其中7项手机射频参数作为检验项目, 并列出了国标中执行技术要求条款。如表1所示。
(3) 检验依据。以《中华人民共和国通信行业标准》YD/T1214-2006:900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务 (GPRS) 设备技术要求为校验依据。
2.2 测试软硬件平台
方案选用国内先进的ZY4923 TD-SCDMA/GSM终端综合测试仪, 该仪器主要用于TD-SCDMA/GSM双模终端的生产测试, 同时也可用于TD-SCDMA/GSM终端的设计、开发、服务和维修过程中的性能指标测试, 仪器本身具有测试硬件和软件平台功能, 测试数据准确。测试范围为800MHz-1200MHz1600MHz-2400MHz, 覆盖国内所使用GSM, TD-SCDMA等主要通信制式所使用频段, 完全能满足质量监督的测试要求。
2.3 测试方法子方案
(1) 测试仪器校验。为了保证测试仪器性能参数的稳定性和可靠性以及质量监督检验参数的权威性, 要求测试仪器每年要通过工信部通信计量中心TMC或中国测试技术研究院广州分院的参数校验。在年度使用期内, 每次测试时, 开机30分钟后, 开始测试校验手机, 记录参数, 与校验手机原数据对照, 修正试仪器参数。
(2) 手机校验。选用的校验手机在综合测试仪上, 对其进行5-10次的重复射频参数测试, 取各参数平均值作为校验手机射频参数, 将该参数作为年度内综合测试仪测试参数的参考基准。本方案校验手机射频参数如表2所示。
(3) 手机检测。科学、合理选择手机信道和功率控制级别是保证测试参数准确性的关键, 手机900MHz频段下有1-124信道, 功率控制5级, 1800MHz频段下512-885信道, 功率控制15级。本方案采用:900MHz频段下1、62、124信道, 功率控制5级;1800MHz频段下513、699、884信道, 功率控制15级进行各项射频参数测试。 (1) 综合测试仪参数校验和修正。通过综测仪发射或者接收CW或调制信号, 对手机的接收机或者发射机频率或功率进行校准, 校准值通过串口写入手机芯片。也可以对校验手机进行射频参数测试, 与校验手机原参数对照进行测试仪测试条件参数修正。 (2) 手机射频参数测试工作流程。手机与测试仪有两种连接方式:电容耦合和屏蔽盒电磁波无线耦合, 连接线路见上述硬件平台连接图, 但测试内容、项目和测试流程相同, 为了保证测试参数的准确性, 每项参数按要求重复测试5-10次并记录。 (3) 测试数据处理。测试过程中, 一定时间内 (3-5秒) 数据是变化的, 等到数据稳定时读取和记录。每个测试参数均要重复测试5-10次并求平均值作为最后的判验数据。Y平均值= (Y1+Y2+Y3+...+YN) /N。测试结束结尾工作, 恢复综合测试仪初始参数设置, 做好综合测试仪使用记录。封存测试原始数据。
3 结语
该测试方案基于国内最先进的TD-SCDMA/GSM终端综合测试平台上, 利用科学的测试方法和手段, 实现了通信终端-手机射频参数测试, 测试参数准确, 稳定。这是一套在国内较完善的集手机射频测试标准、测试软硬件平台、测试手段方法为一体的测试方案, 方案的设备总价格远远低于国际市场同类产品价格。方案既可以用于国家技术监督部门, 对手机质量进行测试和监控, 也可以用于制造商的产品检验。该方案已在九江市技术监督局电子产品质量检验所运行, 效果良好, 该所的手机质量检测站通过三年的运行已从一个国家四级检测站升格到国家二级检测站。方案为实现手机市场的科学发展, 对手机生产、销售市场进行科学、规范化管理以及手机产品在生产和销售过程中进行质量监控有着重要的意义。
摘要：手机射频参数是衡量手机质量的关键参数, 也是手机参数的重要内容, 文章针对手机质量监控部门的需求, 设计了一种基于国内先进的ZY4923TD-SCD MA/GSM终端综合测试平台, 设计手机射频参数的测试方案。阐述了手机射频参数测试的总体方案、测试手段和误差校正方法, 利用科学的测试方法和手段, 实现了通信终端——手机射频参数测试, 测试参数准确, 稳定, 是一套在国内较完善的集手机射频测试标准、测试软硬件平台、测试手段方法为一体的测试方案, 方案的设备总价格远远低于国际市场同类产品价格。
关键词：射频参数,基准参数,国家标准,校验手机
参考文献
[1]韦泽训, 董莉, 阳旭艳.CDMA2000系统管理与维护[M].北京:人民邮电出版社, 2014.
射频测试 篇7
随着移动支付应用的推广, NFC技术的热度持续升温。NFC (Near Field Communication, 近场通信) 技术是一种短距离高频率的非接触式通信技术, 工作中心频点为13.56MHz, 具有连接建立快、安全性高的优点。
NFC技术的核心是RFID (Radio Frequency Identification, 无线射频识别) 技术。RFID是一种通过射频信号自动识别、读取、写入目标物体信息的技术, 过程快速准确, 无需人工干预, 是物联网产业在感知层的核心技术之一。RFID技术有多个可选的工作频段, 其中应用最为广泛的为工作中心频点为13.56MHz的RFID系统, 具有多个通信模式, 可以支持1.2m左右和10cm左右两种不同的最大通信距离。13.56MHz的RFID技术标准是NFC标准的基础之一, 其中支持短距离通信的协议与互联互通技术整合演变后, 形成了更适用于点对点通信的NFC技术。
二、13.56MHz射频识别系统的基本架构
2.1系统组成
如图1所示, 组成RFID系统的基本器件是电子标签和读写器[1]。RFID系统可以在电子标签和读写器之间传送数据。实际应用中, RFID系统往往还包括计算机系统或后台服务器, 用于对获取的数据进行实时处理并反馈决策结果。
电子标签是一种粘贴或镶嵌在物品上的电子芯片。每个标签具有惟一的产品电子码。电子标签一般具有一定的数据容量, 可以记录存储物品信息。
根据电子标签的供电方式, 可以分为无源电子标签、半无源电子标签和有源电子标签。13.56MHz的电子标签一般为无源电子标签, 基本工作原理是, 读写器以广播方式通过天线连续向周围发送一定频率的射频信号, 当电子标签进入读写器的读写范围时, 电子标签的天线产生感应电流, 从而使标签获得能量被激活, 驱动后级芯片与读写器进行通信, 以反射的方式向读写器发送自身的编码等信息。
RFID读写器通过天线与电子标签进行无线通信, 可以实现对电子标签识别码和内存数据的读出或写入操作。
2.2 13.56MHz射频识别系统的主要参数
13.56MHz RFID识别卡主要分为两大类, 一类13.56MHz RFID识别卡符合ISO/IEC 15693标准, 读写距离小于1.2m。另一类符合ISO/IEC 14443标准, 这一标准后来与互联互通技术整合演化形成了NFC (Near Field Communication, 近场通信) 技术。NFC技术和RFID技术相比, 一个重要的区别在于NFC技术不再局限于读写器对电子标签的读写, 而是允许数据在两个带有NFC模块的设备之间传输。
此外, ISO/IEC 18000-3定义了13.56MHz RFID系统空中接口协议的通信参数, ISO/IEC 15693与18000-3协议兼容。
2.2.1 ISO/IEC 14443标准
NFC技术的中心工作频率为13.56MHz±7k Hz, 提供最高424kb/s的数据传输速率, 工作距离小于10cm。与传统的非接触式通信相比, NFC支持active-active和activepassive两种通信方式。NFC相关的技术标准主要包括智能卡标准ISO/IEC 14443和JIS X 6319-4/Feli Ca, NFC通信标准ECMA-340和ISO/IEC 18092。NFC在移动支付领域发展非常迅速, 目前已经有许多手机搭载了NFC模块。使用装有NFC模块的手机, 并安装相应的应用软件, 可以直接在支持NFC功能的终端上进行支付。主要类型与参数见表1。
2.2.2 ISO/IEC 18000-3标准和ISO/IEC 15693标准
中心工作频率为13.56MHz±7k Hz, 与NFC标准相比, 这一类标准支持较远的读写距离, 通信速率较低, 因此广泛用于物品跟踪、物品防伪、物流运输、门禁控制等领域。主要类型与参数见表2与表3。
三、13.56MHz射频识别系统测量测试方法
3.1读写器测量测试方法[2,3]
1、射频载波频率
频谱分析仪连接到校准线圈, 将校准线圈放置在读写器天线上方, 频谱分析仪测量到的校准线圈感生电压的频率即为读写器射频载波频率。
2、编码
由读写器生产厂家提供编码检查程序。运行检查程序控制读写器发送特定数据串, 通过校准线圈在存储示波器上储存天线输出波形, 计算天线输出数据比特率、编码方式。
3、调制
利用数字采样示波器储存天线输出波形, 观察并记录调制方式和调制系数。
4、读写器工作场强
将数字采样示波器连接到校准线圈, 在数字采样示波器上观察到校准线圈上产生电压的大小, 调整被测设备的功率输出, 使校准线圈处于最小工作场强操作状态, 测得此时的场强。
5、读写器天线的直线距离
由读写器生产厂家根据《GB-T29797-2013 13.56MHz射频识别读写设备规范》附录B要求, 提供天线直线距离的检查程序。将参考标签置于被测读写器天线上方 (天线50cm范围内无金属物) , 运行检查程序, 读写器发出读请求信号, 参考标签的信号端产生一响应信号, 该信号可以被读写器接收并识别, 读写器收到参考标签的应答信号。调整参考线圈与读写设备天线之间的距离, 重复以上操作, 读写器可以接收到正确信号的最远距离即为读写器的直线距离D。
6、读写器天线工作范围
将被测读写器置于开机状态, 以读写器标识的天线工作范围为基准, 将测试装置的采集天线分别放置于读写器标识工作范围的边沿交汇点、每个边沿的中点位置以及读写范围的中心位置, 记录测试点的带载工作场强。
7、场强稳定性
将数字采样示波器连接到校准线圈, 将校准线圈放置于读写器的工作区域, 在数字采样示波器上观察校准线圈上产生电压的变化。
8、非载波信号
将数字采样示波器连接到校准线圈, 将校准线圈放置于读写器的工作区域, 在数字采样示波器上观察并记录校准线圈上产生电压的大小。
9、读写器接收负载调制
将数字采样示波器连接到校准线圈, 将校准线圈放置于读写器的工作区域, 通过数字采样示波器将采集的读写器与标签通信信号进行傅里叶变换。
3.2电子标签测量测试方法[2,3]
1、识别场强阈值
波形发生器的频率设为13.56MHz, 幅度低于识别场强阈值, 典型值为0。使用编码生成器向电子标签发送命令, 并逐次增加发送命令的信号幅度, 直至命令可以被电子标签正确识别和响应。
2、读场强阈值
波形发生器的频率设为13.56MHz, 幅度低于识别场强阈值, 典型值为0。使用编码生成器向电子标签发送读命令块, 并逐次增加发送命令的信号幅度, 直至命令可以被电子标签正确识别和响应。
3、写场强阈值
波形发生器的频率设为13.56MHz, 幅度低于识别场强阈值, 典型值为0。使用编码生成器向电子标签发送写命令块, 并逐次增加发送命令的信号幅度, 直至命令可以被电子标签正确识别和响应。
4、最大工作场强
波形发生器的频率设为13.56MHz, 幅度设为识别场强阈值。电子标签暴露于磁场中超过30s。使用编码生成器向电子标签发送命令, 检查命令是否可以被电子标签正确识别和响应, 如果可以则继续增加场强, 并重复发送命令与检查识别响应结果的过程, 直至电子标签无法返回有效响应。记录最后一次电子标签能够正确返回响应时的场强为最大工作场强。对10个电子标签重复以上实验, 取10个最大工作场强记录值中的最小值为最终测试结果。
5、负载调制
波形发生器的频率设为13.56MHz, 幅度设为识别场强阈值。使用编码生成器向电子标签发送命令, 检查电子标签负载调制的协议一致性。按测试步长调节波形发生器的场强, 记录负载调制幅度直至波形发生器场强达到最大工作场强。
四、结论
13.56MHz射频识别系统的测试方法是NFC与RFID系统测试的基础, 本文分别研究了读写器和电子标签的测试方法, 可以对系统的主要射频功能进行测试, 有助于推进NFC和RFID应用的普及与规范化。
摘要：13.56MHz的射频识别系统是NFC技术与工作在此频段的RFID系统的核心, 为了保证来自不同制造厂商的模块与终端的互操作性, 需要对系统性能进行测试。本文介绍了13.56MHz射频识别系统的主要技术标准, 参照技术规范, 以系统测试为重点, 研究了主要的测试指标、测试项目和测试方法。
关键词：RFID,NFC,系统测试
参考文献
[1]石志国, 王志良, 丁大伟.物联网技术与应用[M].北京:清华大学出版社.2012-09-01.
[2]ISO/IEC.18046 Information technology--Radio frequency identification device performance test methods[S].2013.