基于“一機多用”技術的數(shù)字移動通信綜合測試儀高效校準方法研究

黎永濤，張偉

（1.廣東省計量科學研究院東莞計量院，廣東東莞，523000；2.廣東省無線智能互聯(lián)設備產業(yè)計量測試中心，廣東東莞，523000）

數(shù)字移動綜合測試儀，是一種支持2G、3G、4G、5G、藍牙、WiFi等各種制式通信質量檢測的綜合測試儀器，廣泛應用于智能手機研發(fā)、生產、檢測、維修的全生命周期中，是手機整機生產企業(yè)所必需且保有量大的關鍵設備。校準數(shù)字移動綜合測試儀使用到的計量標準器主要為矢量信號發(fā)生器和矢量信號分析儀。這兩款標準器需要配齊全部制式的選件方可完成綜測儀全制式的校準，而且價格十分昂貴。數(shù)字移動通信綜合測試儀的定期校準具有一個鮮明的產業(yè)特色，許多計量單位可能只有一到兩套標準設備，卻往往需要在很短時間內完成企業(yè)成百上千臺數(shù)字移動綜合測試儀的校準任務，產生少套標準器短期校準大量儀器的尖銳沖突，計量參數(shù)的完整性、準確性難以得到可靠的保障。為了解決這一問題，本文提出了“一機多用”技術方案，可以有效地利用單套標準器，同時校準兩臺數(shù)字移動綜合測試儀，配合采用全自動校準系統(tǒng)，可以大幅度地提高校準效率，降低人為校準帶來的誤差，切實解決企業(yè)的校準需求。

數(shù)字移動綜合測試儀主要的依據方法是各個制式的校準方法文件《JJF 1443-2014LTE數(shù)字移動通信綜合測試儀校準規(guī)范》、《JJF 1276-2011寬帶碼分多址接入(WCDMA)數(shù)字移動通信綜合測試儀校準規(guī)范》、《JJF 1204-2008TD-SCDMA數(shù)字移動通信綜合測試儀校準規(guī)范》、《JJF 1177-2007CDMA數(shù)字移動通信綜合測試儀校準規(guī)范》、《JJF 1131-2005TDMAGSM數(shù)字移動通信綜合測試儀校準規(guī)范》、《JJF 1278-2011藍牙測試儀校準規(guī)范》和《JJF 1277-2011無線局域網測試儀校準規(guī)范》[1-5]。校準項目繁多、參數(shù)設置復雜，手動校準可能需要一天時間校準兩到三臺設備，遠遠無法滿足企業(yè)的需求。故本文針對數(shù)字移動綜合測試儀的校準項目開發(fā)了一套全自動校準系統(tǒng)。

全自動校準系統(tǒng)使用到計量標準器有矢量信號發(fā)生器、矢量信號分析儀、頻率計、功率探頭。數(shù)字移動綜合測試儀主要由信號發(fā)生器單元和信號分析儀單元兩大模塊組成，故全自動校準系統(tǒng)針對這兩大模塊將校準項目分為兩大類，如圖1所示，即矢量信號分析儀、頻率計和功率計校準綜測儀的信號輸出功能模塊，而矢量信號發(fā)生器用于校準綜測儀的信號測量與分析功能模塊。“一機多用”需要兩臺控制電腦同時控制矢量信號發(fā)生器和矢量信號分析儀并分別連接兩臺被檢設備，系統(tǒng)設計流程如圖2所示，連接被檢設備A和B，使用矢量信號發(fā)生器校準完被檢設備A的信號分析單元，使用矢量信號分析儀校準完被檢設備B的信號發(fā)生器單元，然后兩個設備A和B 再分別互調校準剩下的單元參數(shù)。

圖1 數(shù)字移動綜合測試儀校準項目

圖2 數(shù)字移動綜合測試儀自動校準流程圖

數(shù)字移動綜合測試儀自動校準系統(tǒng)采用C#語言進行編寫[6]，按照系統(tǒng)設計流程，分別對GSM、CDMA、WCDMA、LTE、藍牙、WiFi制式進行編寫，以GSM制式為例。GSM信號分析儀的校準的時候矢量信號發(fā)生器發(fā)射合適的GSM信號，由數(shù)字移動綜合測試儀測量峰值相位誤差、均方根相位誤差、頻率誤差，按照規(guī)程要求從E-GSM和DCS1800頻道分別選擇合適的不同頻率進行測量。GSM信號發(fā)生器的校準的時候數(shù)字移動綜合測試儀發(fā)射GSM波形包文件，由矢量信號分析儀測量信號的峰值相位誤差、均方根相位誤差、頻率誤差、幅度誤差，同時測量數(shù)字移動綜合測試儀發(fā)射出的不同頻率信號。而在進行藍牙測試的時候需要測試不同的調制方式，在規(guī)程里稱為GFSK調制、π/4-DQPSK調制、8DPSK調制，而在矢量信號發(fā)生器和矢量信號分析儀中體現(xiàn)為DH1、2DH1、3DH1，因此藍牙校準中信號不但要變換不同的頻率，還要變化不同的調制方式以及不同的碼型。

軟件的自動化校準程序界面如圖3所示，分為設備連接模塊、校準項目選擇模塊、校準人員地址等信息填寫模塊。SMW200A是矢量信號發(fā)生器，F(xiàn)SW43是矢量信號分析儀，SMW200A一鍵連接和SMW200A all start表示校準數(shù)字移動綜合測試儀的矢量分析儀部分，F(xiàn)SW43一鍵連接和FSW43 all start表示校準數(shù)字移動綜合測試儀的矢量信號發(fā)生器部分。經過實驗測試，數(shù)字移動通信綜合測試儀校準耗時比對如表1所示，常規(guī)自動化校準與“一機多用”自動化校準的每臺數(shù)字移動綜合測試儀的校準耗時相同，但采用“一機多用”技術實現(xiàn)的自動化校準較未采用該技術的自動化校準綜合效率提升1倍，采用該校準系統(tǒng)，單人可同時開展兩臺綜測儀的校準作業(yè)，綜合效率為單人每小時可檢5臺綜測儀，大幅提高校準效率，同時采用自動校準系統(tǒng)也可以降低人為校準帶來的誤差，提高校準的準確度。

表1 數(shù)字移動通信綜合測試儀校準效率對比

圖3 數(shù)字移動通信綜合測試儀自動校準軟件界面

基于“一機多用”技術的數(shù)字移動通信綜合測試儀高效校準方法可以有效地利用現(xiàn)有的標準器資源盡可能多的提高校準速度，降低購買多套標準器的負擔，同時提高檢定員的校準效率，，對計量機構具有非常好的市場價值與推廣意義。