善用ACR量測技術　高速射頻元件量產測試更快速

2014-10-06

Peter Sarson

工程師了解位元錯誤率-訊噪比(BER-SNR)的相關性，就能夠透過甚高頻(Very High Frequency, VHF)接收器測試相鄰頻道拒斥力(Adjacent-channel Rejection, ACR)。將任何一種設備的元件測試從工作台移到生產線自動測試設備的過程中，會面臨許多挑戰；而將高速射頻(RF)設備的測試轉至生產環境中則更加困難。為了讓VHF射頻接收器在生產環境內更易於測試，工程師可以使用一種與位元錯誤率及訊噪比相關的ACR技術，它是專為自動測試設備而開發，可大幅減少測試時間和記憶體需求，同時提供極可靠的測試結果。

在研發的過程中，工程人員發現射頻接收器(RX)的性能已經接近客戶要求的極限。為了更進一步挑戰，接收器的性能要求也不斷提高，工程人員必須準確地選擇符合需求的設備，品質不佳堅決不用，因此一個準確、可靠並對生產環境具有成本效益的測試程序就非常必要。

為了將測試台順利與指定的自動測試設備良好地連接，須要進行詳盡的測試。主要的問題是在試驗台上使用基頻(Baseband)設備，以便透過降頻來轉換接收到的數位射頻訊號，但設備的好壞是取決於位元錯誤率的結果。為了解決這個問題，需要兩個射頻訊號產生器以設置試驗台的ACR成為接近容許誤差的規格。由於這個測試方法較複雜，不可能在自動測試設備環境中將試驗台的設置完全複製，所以須要為大批量生產尋找新的測試技術。

開始ACR測試

VHF接收器的ACR性能有影像抑制、相位雜訊(Phase Noise)以及互調失真性能等一系列機制，這些機制都會相互影響，而且不能分別處理。

VHF接收器的目標應用是採用編碼正交分頻多工(Coded Orthogonal Frequency Domain Multiplexing, COFDM)訊號，包含多個會相互影響的載波(許多元件在不同頻率)。然而，要使用單音(Single Tone)或雙音(Dual Tone)以準確地測試這些副載波之間的交互作用是不可能的。因此有必要開發一種技術，能夠在不必要的相鄰通道使用代表訊號，並以測量在需要的通道中所生成的雜訊做為結果。

首先將接收器調整到所需的、較低的訊號水準，開始ACR測試，然後讓另一個訊號出現在其相鄰通道的上方或下方。

當相鄰通道中的功率降低所需通道中的訊號，且該訊號超過位元錯誤率規定範圍時，就可能達到性能極限。因此，當超出位元錯誤範圍時，所需功率和相鄰功率間的差異在於ACR。須在自動測試設備上設置與試驗台測試設置調變方式相同的頻率產生器後，才能夠真正比較系統性能。

觀察調變波形

大多測試設置使用如真實應用的調變技術，例如一個涵蓋數個資料封包(Packet)或資料訊框(Frame)的應用。由於測試時間和硬體記憶體的限制，要在自動測試設備上追溯並測量這些資料是不實際的。對於這個應用，一個完整的資料訊框將展現96毫秒(ms)的傳輸時間並需要12Mbytes的記憶體。因此，研究人員決定使用資料的兩個符號來形容調變訊號。這相當於320kbytes記憶體，對自動測試設備來說，這仍然是相當大的捕獲陣列。在此選擇具有最大峰均比(Peak-to-average Ratio)的兩個符號來檢測其在設備上的最大影響。

射頻產生器須要根據訊號的峰均比進行調整以達到所需的輸出功率。圖1顯示從試驗台波形中所提取的兩個差分四相相移鍵控(DQPSK)群集特徵。

圖1　DQPSK群集圖顯示了所有從試驗台波形中提取的群集點

就待測設備(Device Under Test)中心頻率的dBm/Hz而言，將產生器的功率設為與試驗台ACR測試相同，就有辦法測量特定頻寬下的功率密度。本例中的射頻接收器設計演示了一個ACR為35dB的設備在1.3MHz頻寬下的功率密度大約為-156dBm/Hz。圖2顯示一個標準的正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)調變頻譜的功率測量。