专利名称：移动终端的快速并行射频测试系统及其测试方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域中CDMA移动通信终端的测试，具体涉及到CDMA通信网络中移动终端的接收机和发射机的射频性能参数的校正测试系统及其测试方法。
背景技术：
CDMA移动终端的射频性能指标主要是通过移动终端本身软硬件进行控制。实际生产中，由于移动终端的射频电路元器件参数的离散性，每部移动终端的射频性能参数不可能达到理想的设计要求。因此为了保证每部移动终端的射频性能都能达到设计的指标要求，在生产过程中需要对每部移动终端都进行RF射频测试和调整，以保证每部移动终端的RF射频性能都能够达到所设计的理想的指标要求。
目前，在CDMA移动终端的生产测试中，无论是对移动终端的发射机还是接收机的测试校准普遍采用的是线性差补与外延的校准方案。这种方案首先把输出功率等级分为二组高功率等级和低功率等级，在每一组中按照功率控制的动态范围分为若干个测试点，测试过程中测试各个点得出对应的功率控制管脚的电压和功率放大器输出功率的数值，然后通过线性拟合得出在该功率等级上的功率控制管脚的电压和功率放大器输出功率之间的近似线性关系，最后再根据该功率等级组中不同功率等级所需要的输出功率计算出所对应的功率控制管脚的电压值。
这种校准方案需要测试较多的测试点，因此测试时间比较长，测试节拍慢。而且量产校准方案是在测试一部移动终端的时候，发射机测试和接收机测试依次进行。传统的量产校准方案在测试一部移动终端的过程中，信号发生器的使用时间只占总测试时间的33％，其他66％时间处于空闲状态，频谱分析仪的使用时间只占总测试时间的一半，有一半时间处于空闲状态，目前测试技术所存在的问题就是仪器利用率比较低，测试成本高，工作效率低，无法实现移动终端的快速射频测试的要求。
发明内容
本发明的目的，就在于解决目前移动终端的射频测试中存在测试时间比较长，测试节拍慢，工作效率低的问题，提供了一种能够对移动终端的射频性能参数进行自动校准测试的系统及其测试方法，采用了基于单点触发的动态功率测试技术以及移动终端发射机、接收机的并行校正测试。本发明能够对CDMA移动终端的发射机和接收机的射频性能参数进行并行、快速、准确的校准测试。
为实现上述目的，本发明中移动终端的并行射频测试系统，包括CDMA信号源，频谱分析仪，与CDMA信号源和频谱分析仪相连接的开关矩阵，通过GPIB总线与CDMA信号源、频谱分析仪、开关矩阵连接的测试控制单元，以及与CDMA信号源、频谱分析仪和待测的移动终端连接并提供工作电源的通信直流电源，待测的2部移动终端连接到开关矩阵上。
CDMA信号源是CDMA信号发生部分，提供给移动终端接收机测试校准时所需要的CDMA参考信号电平，频谱分析仪对移动终端发射机的发射频谱进行分析，从而测量发射机的信号功率电平。
开关矩阵包括射频开关控制电路，与射频开关控制电路连接的射频转换开关，连接测试控制单元与待测移动终端的两个串口通信信号电平变换电路和连接待测移动终端的射频通信通路，开关矩阵中的频谱分析仪端口和信号源端口，分别连接频谱分析仪和信号源。使得信号源和频谱分析仪可以同时连接两部移动终端，相互之间没有干扰。
测试控制单元包括驱动模块，资源调度处理模块，测试流程控制模块和用户交互模块。驱动模块包含频谱分析仪处理子模块，信号源处理子模块，开关矩阵处理子模块和串口处理子模块。驱动模块完成了频谱分析仪和信号源仪器的驱动，以及矩阵开关的射频路径切换控制和移动终端工作状态的控制。
资源调度处理模块通过开关矩阵中的射频开关控制电路对射频转换开关进行开关状态的控制，运用信号灯原理，通过把频谱仪和信号源设置为2个互斥对象来控制测试仪表的资源，测试线程在完成每个测试项目后轮询仪器的状态，完成资源的冲突处理和调度。
测试流程控制模块控制两部移动终端同时测试校正过程中，仪器能够保持同步，并通过非信令模式控制移动终端接收机和发射机工作在各种状态用于测试，测试后经计算得到移动终端的写入参数。
用户交互模块可以设置移动终端的测试输入参数，输出参数和测试结果判定范围，并对测试数据进行存储和统计。
一种移动终端的快速射频测试方法，基于单点触发的动态功率测量方法，通过一个基准点的输出功率来对所有的输出功率等级进行测量，从而校准全部的测试点。采用频谱分析仪在零扫描状态下的自动触发模式，扫描移动终端所同时产生的36阶功率阶梯波形，测量各个时间点的功率电平。
基于单点触发的动态功率测量方法，包括以下步骤频谱分析仪设置为0扫描状态，并把触发电平设置到移动终端发射机高功率电平；测试控制单元发出指令，通知移动终端发送CDMA信号阶梯波；
第一个脉冲是移动终端发出的一个低电平的PDM脉冲密度调制值，频谱分析仪接受到该脉冲信号后，触发功率测量扫描；移动终端的PDM值返回到高电平状态，产生发送36阶功率阶梯波形，每个电平之间相差同等大小的PDM脉冲密度调制，频谱分析仪扫描该阶梯波形，对信号的每个功率进行测量，把功率的401个测量值存储，运算校准算法得出36个测试数据。
频谱分析仪返回到开始的频谱分析仪准备状态，准备下一次的功率测试。
频谱分析仪的触发电平设置到移动终端发射机高功率电平时，具体电平的大小由移动终端的发射链路损耗决定。
一种移动终端的并行射频测试方法，包括以下步骤测试控制单元把频谱仪和信号源设置为2个互斥对象，系统自检并初始化，包括配置仪器的初始化和参数设置的初始化；测试系统开启2个并行的射频测试线程，测试控制单元通过与开关矩阵连接的一个端口把控制信号传输给开关矩阵，线程1中信号源与移动终端1连接，对该移动终端的接收机进行测试校准，线程2中频谱分析仪与另一部移动终端连接，对该移动终端的发射机进行测试校准；测试完毕释放仪器资源，测试数据经计算后写入移动终端的存储器中；测试控制单元把转换开关的信号传输给开关矩阵，开关矩阵中的射频转换开关进行开关状态的转变，线程1中频谱分析仪与移动终端1连接，对该移动终端的发射机进行测试校准，线程2中信号源与另一部移动终端连接，对该移动终端的接收机进行测试校准，测试完毕释放仪器资源，测试数据经计算后写入移动终端的存储器中；循环第2步骤，至测试完所有的移动终端的接收机和发射机的射频参数，测试控制单元读取从信号源和频谱分析仪的测试数据，与设定的指标判定范围进行对比，判断该射频参数是否符合测试范围，并保存每项测试结果数据生成数据库文件。
测试控制装置通过开关矩阵中的射频开关控制电路对射频转换开关进行开关状态的控制，从而对信号源和频谱分析仪进行资源调度处理，达到了信号源和频谱分析仪多线程间的同步和调度，把移动终端接收机的测试模块和发射机的测试模块依次进行的顺序测试改变为同时的并行测试。
本发明应用在CDMA移动终端研发和生产过程的射频指标校正测试中，基于单点触发的动态功率测试方案减少了功率电平的测量点数，从而减少了测试的时间，同时不降低移动终端发射机的校准精度，有着比较高的射频性能指标，而采用发射机、接收机的并行校正测试，能够大幅度地加快测试速度，提高仪器的利用率和测试的工作效率，并降低了产品生产中的测试成本。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的测试系统连接方框图；图2为本发明的开关矩阵的原理框图；图3为本发明的电路原理图；图4为本发明的测试控制单元结构示意图；图5为本发明的测试移动终端产生的功率阶梯波示意图；图6为本发明的并行测试方法的流程图。
具体实施例方式
如图1所示，移动终端并行射频测试装置包括CDMA信号源1，频谱分析仪2，与CDMA信号源和频谱分析仪连接的开关矩阵3，与开关矩阵3相连接的2个待测的移动终端1和移动终端2放置在屏蔽盒内，通过GPIB总线与CDMA信号源1、频谱分析仪2、开关矩阵3连接的测试控制单元5，以及与CDMA信号源1、频谱分析仪2和待测的移动终端连接并提供工作电源的通信直流电源4。其中LC5，LC6，LC7和LC8为GPIB电缆；LR1为信号源连接矩阵开关的射频电缆；LR2为频谱仪连接矩阵开关的射频电缆；LR3，LR4分别为矩阵开关连接到待测试移动终端1、2的射频电缆；LC1，LC3分别是测试控制单元连接矩阵开关以及与移动终端1通信的控制线；LC2，LC4分别是测试控制单元连接矩阵开关以及与移动终端2通信的控制线；DC1，DC2分别是通信直流电源给移动终端1、2提供电源的连接线。
如图2所示，开关矩阵3包括射频开关控制电路3-1，与射频开关控制电路连接的射频转换开关3-3，连接测试控制单元与待测移动终端的两个串口通信信号电平的电平变换电路3-2和连接待测移动终端的射频通信通路。
测试控制装置5通过串口与开关矩阵3连接，其中PC_COM1为计算机串口1，通信信号的流出端口，同移动终端1的UUT1端口通信，电平为12V；PC_COM2为计算机串口2，通信信号流出端口，同移动终端2的UUT2端口通信，电平为12V。当经过开关矩阵的电平变换电路，计算机端口的12V电平变换为移动终端可以接收的3V电平，其中MS_COM1连接移动终端1，通信信号流入端口，同PC_COM1通信，电平为3V，MS_COM2连接移动终端2，通信信号流入端口，同PC_COM1通信，电平为3V。
开关矩阵具有频谱分析仪端口和信号源端口，分别连接频谱分析仪和信号源，UUT1端口连接测试单元1，内放移动终端1，UUT2端口连接测试单元2，内放移动终端2。
测试控制单元通过与开关矩阵连接的PC_COM2端口把控制信号传输给开关矩阵，当双刀射频开关处于状态1时，CDMA信号源与移动终端1连接，测试移动终端1的接收机参数，同时，频谱分析仪与移动终端2连接，测试移动终端2的发射机参数。当测试控制单元把开关转换的控制信号传输给开关矩阵，则双刀射频开关的状态进行变换，处于状态2，此时，CDMA信号源与移动终端2连接，测试移动终端2的接收机参数，而频谱分析仪与移动终端1连接，测试移动终端1的发射机参数。
测试控制单元通过射频开关控制电路进行资源调度处理，达到了信号源和频谱分析仪多线程间的同步和调度，测试控制单元把信号源和频谱分析仪两个仪器设定为2个对象，并分别设定一种占用状态。在测试装置运行过程中，测试控制单元检测每个对象的状态，当控制器检测到该对象状态处于空闲时，对该对象进行预定操作；当控制器检测到对象状态处于占用时，控制器等待该对象的释放。这样能够把2台移动终端接收机的测试模块和发射机的测试模块交叉并行测试，提高了测试速度。
如图3所示，计算机串口PC_COM2的第7脚通过三级管VT1，电阻R5与开关矩阵3连接，实现对+24V双刀射频开关3-3的继电器开关切换的控制。
计算机串口PC_COM2的第2、3脚分别作为通信的接收RX、发射TX，通过N2电平转换集成电路后与移动终端1的接收机RX、发射机TX相连，完成控制手机状态的通信。
计算机串口PC_COM1 CN4的第2、3脚分别作为通信的RX、TX，通过N2电平转换集成电路后与移动终端2的接收机RX、发射机TX相连，完成控制手机状态通信。
N2作为电平转换的集成电路IC，主要完成12V到3V信号电平转换功能；外围电路由电容C1，C2，C3，C4，C5，电阻R6，R7，R8，R9连接组成，保证了信号电平转换电路3-2正常工作。
为了完成移动台充电功能的校准，通过移动终端MS_1，移动终端MS_2的PIN5，PIN9实现移动台测试所需要的充电电压供给。
关于电源管理部分包括如下几部分，N3和二极管VD2，C6，R2，R3，C7，C8完成24V电压到3V稳压电源的转换，提供测试装置的3V供电；其中24V电压的提供依靠外部稳压电源提供。而PS_CHARGER1和PS_CHARGER2点源的提供依靠通信直流电源提供。
连接器CN2和二极管VD1是LED显示并行射频测试装置的电源指示灯，指示移动终端并行射频测试装置是否处于正常的工作状态。如果该指示灯一直显示，表示装置处于工作正常的状态，反之，工作异常。
开关矩阵外围的连接器CN3和二极管VD3相连接组成稳压装置，保护射频开关继电器的耦合线圈，防止耦合线圈由于过压被烧毁。
对于射频转换开关3-3完成双职功能状态如下当线圈带电时，信号源与移动终端1相连，频谱分析仪与移动终端2相连；当线圈不带电时，信号源与移动终端2相连，频谱分析仪与移动终端1相连。通过计算机控制COM2端口实现对射频转换开关的控制。
如图4所示，测试控制单元包括驱动模块，资源调度处理模块，测试流程控制模块和用户交互模块。驱动模块包含频谱分析仪处理子模块，信号源处理子模块，开关矩阵处理子模块和串口处理子模块。驱动模块完成了频谱分析仪和信号源仪器的驱动，以及矩阵开关的射频路径切换控制和移动终端工作状态的控制。
资源调度处理模块通过开关矩阵中的射频开关控制电路对射频转换开关进行开关状态的控制，运用信号灯原理，通过把频谱仪和信号源设置为2个互斥对象来控制测试仪表的资源，测试线程在完成每个测试项目后轮询仪器的状态，完成资源的冲突处理和调度。
测试流程控制模块控制两部移动终端同时测试校正过程中，仪器能够保持同步，并通过非信令模式控制移动终端接收机和发射机工作在各种状态用于测试，测试后经计算得到移动终端的写入参数。
用户交互模块可以设置移动终端的测试输入参数，输出参数和测试结果判定范围，并对测试数据进行存储和统计。
如图5所示，是基于单点触发的动态功率测量方法的具体实现，要实现上述基于单一测量点的量产校准方案要求移动终端支持单一测量模式，移动终端能够同时产生的36阶功率阶梯波形。采用频谱仪ZERO SPAN零扫描状态下的自动触发模式，扫描阶梯波，测量各个时间点的功率电平。该任务利用了一系列的PDM(脉冲密度调制)电平触发a)第一个触发用于触发仪器自动测试功能，需要移动终端预先发送一个低电平的PDM值。
b)PDM值接下来返回原来的高电平状态，发送36阶功率阶梯波形，然后频谱仪采集36个数据，代替原来需要测试36次的功率电平才能够完成的功率表校准功能。
其中测试状态如下频谱仪参考电平设置20dbm；低电平触发信号电平-60dbm；阶梯波电平宽度20ms；中心频率836.52MHz；RBW3MHz；VBW10KHz；SPAN0Hz
SWP800ms；ATT30dB；频谱分析仪设置为0扫描状态时，把触发电平设置到移动终端发射机高功率电平，其具体电平的大小由移动终端的发射链路损耗决定。
如图6所示，是并行测试方法的系统流程图，表示了多部移动终端接收机和发射机的并行测试方法，包括以下步骤测试控制单元把频谱仪和信号源设置为2个互斥对象，系统自检并初始化，包括配置仪器的初始化和参数设置的初始化；测试系统开启2个并行的射频测试线程，测试控制单元通过与开关矩阵连接的一个端口把控制信号传输给开关矩阵，线程1中信号源与移动终端1连接，对该移动终端的接收机进行测试校准，线程2中频谱分析仪与另一部移动终端连接，对该移动终端的发射机进行测试校准；测试完毕释放仪器资源，测试数据经计算后写入移动终端的存储器中；测试控制单元把转换开关的信号传输给开关矩阵，开关矩阵中的射频转换开关进行开关状态的转变，线程1中频谱分析仪与移动终端1连接，对该移动终端的发射机进行测试校准，线程2中信号源与另一部移动终端连接，对该移动终端的接收机进行测试校准，测试完毕释放仪器资源，测试数据经计算后写入移动终端的存储器中；循环第2步骤，至测试完所有的移动终端的接收机和发射机的射频参数，测试控制单元读取从信号源和频谱分析仪的测试数据，与设定的指标判定范围进行对比，判断该射频参数是否符合测试范围，并保存每项测试结果数据生成数据库文件。
测试项目库中的测试项目包含2个大类—用信号源测量的接收机类和用频谱仪测量的发射机类，测试项目共11个模块——接收机DVGA_LNA调整模块，接收机DVGA F特性调整模块，接收机LNA0 F特性调整模块，接收机LNA1 F特性调整模块，接收机LNA2F特性调整模块，接收机IM2模块，发射机RAS_RAM线性表调整0模块，发射机f特调整0模块，发射机RAS_RAM线性表调整1模块，发射机f特调整1模块，HDET测试模块。
接收机DVGA_LNA调整模块完成在基准信道上对DVGA(数字电压增益)和LNAOFFSET(低噪声放大偏置)的对设定接收电平标定。接收机DVGA F特性调整模块，接收机LNA0 F特性调整模块，接收机LNA1 F特性调整模块，接收机LNA2 F特性调整模块五个模块主要完成对DVGA(数字电压增益)和LNA0FFSET(低噪声放大偏置)两项参数的信道补偿校正。接收机IM2模块完成接收信号IM2的镜像干扰补偿校正。
发射机的测试校正包含PA(功率放大器)高低增益两种情况，上述2种状态的功率电平的校正由RAS_RAM线性表调整0模块和发射机RAS_RAM线性表调整1两个模块分别完成；上述2种状态的信道补偿功能由分别发射机f特调整0模块和发射机f特调整1模块分别完成。对于高增益下的HDET(高功率检测)校正由HDET测试模块完成。
权利要求
1.一种移动终端并行射频测试系统，其特征在于包括CDMA信号源，频谱分析仪，与CDMA信号源和频谱分析仪相连接的开关矩阵，通过GPIB总线与CDMA信号源、频谱分析仪、开关矩阵连接的测试控制单元，以及与CDMA信号源、频谱分析仪和待测的移动终端连接并提供工作电源的通信直流电源，待测的2部移动终端连接到开关矩阵上，测试控制单元驱动控制测试仪器和开关矩阵，读取测试数据。
2.根据权利要求1所述的移动终端并行射频测试系统，其特征在于所述的开关矩阵包括射频开关控制电路，与射频开关控制电路连接的射频转换开关，连接测试控制单元与待测移动终端的两个串口通信信号电平的电平变换电路和连接待测移动终端的射频通信通路，以及分别连接频谱分析仪和信号源的频谱分析仪端口和信号源端口。
3.根据权利要求1所述的移动终端并行射频测试系统，其特征在于所述的测试控制单元包括驱动模块，资源调度处理模块，测试流程控制模块和用户交互模块。驱动模块包含频谱分析仪处理子模块，信号源处理子模块，开关矩阵处理子模块和串口处理子模块。驱动模块完成了频谱分析仪和信号源仪器的驱动，以及矩阵开关的射频路径切换控制和移动终端工作状态的控制。
4.根据权利要求3所述的移动终端并行射频测试系统，其特征在于资源调度处理模块通过开关矩阵中的射频开关控制电路对射频转换开关进行开关状态的控制，运用信号灯原理，通过把频谱仪和信号源设置为2个互斥对象来控制测试仪表的资源，测试线程在完成每个测试项目后轮询仪器的状态，完成资源的冲突处理和调度。
5.根据权利要求3或4所述的移动终端并行射频测试系统，其特征在于测试流程控制模块控制两部移动终端同时测试校正过程中，仪器能够保持同步，并通过非信令模式控制移动终端接收机和发射机工作在各种状态用于测试，测试后经计算得到移动终端的写入参数。
6.根据权利要求3或4所述的移动终端并行射频测试系统，其特征在于用户交互模块可以设置移动终端的测试输入参数，输出参数和测试结果判定范围，并对测试数据进行存储和统计。
7.一种移动终端的快速射频测试方法，其特征在于基于单点触发的动态功率测量，通过一个基准点的输出功率来对所有的输出功率等级进行测量，从而校准全部的测试点。采用频谱分析仪在零扫描状态下的自动触发模式，扫描移动终端所同时产生的36阶功率阶梯波形，测量各个时间点的功率电平。
8.根据权利要求7所述的移动终端的快速射频测试方法，其特征在于基于单点触发的动态功率测量方法，包括以下步骤频谱分析仪设置为0扫描状态，并把触发电平设置到移动终端发射机高功率电平；测试控制单元发出指令，通知移动终端发送CDMA信号阶梯波；第一个脉冲是移动终端发出的一个低电平的PDM脉冲密度调制值，频谱分析仪接受到该脉冲信号后，触发功率测量扫描；移动终端的PDM值返回到高电平状态，产生发送36阶功率阶梯波形，每个电平之间相差同等大小的PDM脉冲密度调制，频谱分析仪扫描该阶梯波形，对信号的每个功率进行测量，把功率的401个测量值存储，运算校准算法得出36个测试数据。频谱分析仪返回到开始的频谱分析仪准备状态，准备下一次的功率测试。
9.根据权利要求7或8所述的移动终端的快速射频测试方法，其特征在于频谱分析仪的触发电平设置到移动终端发射机高功率电平时，其具体电平的大小由移动终端的发射链路损耗决定。
10.一种移动终端的并行射频测试方法，包括以下步骤(1)测试控制单元把频谱仪和信号源设置为2个互斥对象，系统自检并初始化，包括配置仪器的初始化和参数设置的初始化；(2)测试系统开启2个并行的射频测试线程，测试控制单元通过与开关矩阵连接的一个端口把控制信号传输给开关矩阵，线程1中信号源与移动终端1连接，对该移动终端的接收机进行测试校准，线程2中频谱分析仪与另一部移动终端连接，对该移动终端的发射机进行测试校准；(3)测试完毕释放仪器资源，测试数据经计算后写入移动终端的存储器中；(4)测试控制单元把转换开关的信号传输给开关矩阵，开关矩阵中的射频转换开关进行开关状态的转变，线程1中频谱分析仪与移动终端1连接，对该移动终端的发射机进行测试校准，线程2中信号源与另一部移动终端连接，对该移动终端的接收机进行测试校准，测试完毕释放仪器资源，测试数据经计算后写入移动终端的存储器中；(5)测试控制单元读取从信号源和频谱分析仪的测试数据，与设定的指标判定范围进行对比，判断该射频参数是否符合测试范围，并保存每项测试结果数据生成数据库文件；(6)循环第2步骤，至测试完所有的移动终端的接收机和发射机的射频参数，测试控制单元发起终止信令，结束与被测移动终端之间的通话连接状态。
全文摘要
本发明公开了一种移动终端并行射频测试装置，包括CDMA信号源，频谱分析仪，与CDMA信号源和频谱分析仪相连接的开关矩阵，通过GPIB总线与CDMA信号源、频谱分析仪、开关矩阵连接的测试控制单元，以及与CDMA信号源、频谱分析仪和待测的移动终端连接并提供工作电源的通信直流电源，采用了基于单点触发的动态功率测试技术以及移动终端发射机、接收机的并行校正测试。本发明能够对CDMA移动终端的发射机和接收机的射频性能参数进行并行、快速、准确的校准测试大幅度地加快测试速度，提高仪器的利用率。
文档编号H04B17/00GK1805313SQ20051004524
公开日2006年7月19日 申请日期2005年11月21日 优先权日2005年11月21日
发明者张国义, 李松, 赵广林 申请人:海信集团有限公司, 青岛海信移动通信技术股份有限公司