笔者曾在某美资无线通信芯片公司专门从事WLAN部分的威廉希尔官方网站
支持。继上一篇在融创芯城刊登的关于WLAN RF PCB设计之文之后， 笔者此文再来谈谈WLAN测试， 这几乎是所有的无线终端设备测试中必要环节。此文着重谈一下WLAN射频部分测试基本要点，希望对刚刚涉及WLAN领域的朋友有一 定的帮助。另外此文主要着重于WLAN芯片的初期射频测试，关于工程大规模自动化测试（类似batch处理等）不在此文讨论范围。 关于如何调试优化WLAN的RF性能， 笔者将在往后的文章里另外详细介绍。
关于测试， 我们从测试的硬件，软件设置，测试环境构建及测试项目来着重谈一下。
第一部分， 测试设置
WLAN芯片的DUT，常见的基本是单功能的测试板或者是终端设备。 终端设备的WLAN射频性能测试也一般都放在产品初期开发阶段实施，目的是为了降低不良率带来的成本损失。
单功能的测试板一般需要连接到电脑上的转接卡。一般可以向芯片原厂索取或购买。现在随着便携式电脑的兴起， 测试电脑用类似于树莓派的简易系统增多。笔者就曾见过有客户专门用Armadillo平台来搭建测试平台。操作系统常用的为linux系较多。 当然如果是基于windows系统（手机，电脑等）开发，用Win系统的也很常见。 关于硬件的设置，下面两点经常需要注意， 第一是电源及Reg开关的引线的设置，WLAN芯片一般都有模拟和数字部分的电压线，建议分布引出方便后面的电压测试。Reg开关比如你只需要测试WLAN的话，需要把Combo芯片里BT的Reg引线接地，避免不必要的漏电流产生。 第二是注意I/F部分的设置，比如PCIE的接口的话， 需要关注一下设置是不是支持sleep模式（L1SS等）。
除了硬件设置，在软件方面，我们也需要安装一些常用的工具比如测试吞吐速率（Tput）的Iperf，接入远程手机的teraterm或者putty等工具。还有一些常用编写测试程序的语言工具（C#，python，Perl等）也经常用的。
第二部分， 测试环境 根据笔者对802.11ac/n的测试经验， 下面是一些常用的测试仪器。 CMW270 R&S FSW/FSV （固件升级后可以现在可以支持11ac 160MHz模式） Litepoint IQXel系列 IQ2010等 Keysight N441x, N9x系列的Power meter DC source N6705 Keysight的N4010 （只支持到11n） Reference router （厂商众多，不一一列举了）
上面是一个不完整列表， 比如我们还经常用到数字程序衰减器，debug时常用的示波器等。
第三部分， 测试项目
这也是此文要重点谈一下的部分。 接触过WLAN测试的朋友都知道，射频电流部分的测试，使用的固件由于芯片自身的ROM，RAM大小的限制不同于面向客户的固件。 一些测试用的命令，功能通常只在测试版固件中得到支持。 而一些系统性的项目比如Tput，IEEE PS电流等，常常用面向客户的固件来测。
1、发送端的测试:
根据IEEE 802.11标准，发送端常用的测试项目包括
Tx EVM, Power, Transmit Spectrum Mask（22.3.18.1VHT） , ramp-up/down 时间，IQimbalance, Tx frequency accuracy等。 接收端常测的项目包括 Rx Sensitivity(Rxper) , Receiver adjacent channel rejection (ACI), RSSI. 此外我们还经常要测试LO leakage性能(22.3.18.4.2)。
除了上述射频性能， 后面也简单谈一下Tput和电流的测试。
现代WLAN芯片，一般来说Tx比Rx更难调试，调试测试往往从Tx端开始的居多。 这里有个前提先讨论一下， 很多芯片现在都是MIMO即2端口以后的居多。但是射频测试初期阶段我们往往先看单数据流(nss=1)模式的射频性能。根据经验， 一般开启多个数据流的情况下，射频性能也往往趋于变坏，各端口不仅芯片内外易受干扰，芯片温度的上升也会导致性能变差。 比如下面就是2x2的测试实例，1个链路ON(siso)和2个链路（CDD，STBC模式）的性能在high power处还是有微小区别的。
· Transmitting modulation accuracy (EVM)
下面是IEEE 802.11对发送端的标准要求。
从上面spec可以看出，基本上11a/g/n/ac的low rate的功率不受EVM要求限制， high rate的功率往往受EVM要求限制。 一般来说我们需要对CCK, 11a/g的54Mbps, 11n的mcs7, 11ac的mcs8nss1, mcs9nss1的rate测试。对CCK/DSSS rate来说， 各家wlan芯片表现不经相同，有的是EVM限制power，有的则是spectrum mask限制power。 在边缘channel如channel1， 11，13则会受到FCC band-edge power mask的限制。 11b rate又是2.4G beacon的默认rate，为了保持良好的接入率， 各家终端厂商及运营商对11b rate的power要求一般都很高。IEEE对 11b rate的EVM规格，从1999年版， 到2007年版，然后又在2012年版里做了3次修改。 细心的朋友可以去翻一下IEEE规格， 对比一下各测试仪的手册，了解到底是用哪个版本做的测试。
对于11ac的high rate， 常常还会碰到EVM floor margin不够的问题，除了芯片自身及板子调试的问题后，测试工程师还需要检查测试仪器的设置， 比如channel estimation的设定会显著影响OFDM rate的EVM性能。关于EVM性能的调试， 涉及到芯片固件或者BOM的影响， 我们将在后面的WLAN 射频调试里另篇分析。
· Transmit spectrum mask及带内平坦性
IEEE 802.11 对各个band，各个带宽都做了详细定义。
如果你所购买的仪器里没有类似的mask定义， 可以向厂商索取文件。 前面已经谈到，low rate的最高power更多是受mask限制。所以常常要测11b的各rate， 11a/g的6Mbps~9Mbps, 11n的mcs0, 11ac的mcs0nss1 rate。
带内平坦度的话，特别要看一下edge channel的性能，一般来说芯片厂商也提供可调的nvram参数， 可以配合测试。 从芯片设计的角度来说， mask和EVM一般都存在折中的关系， 要想mask好， 带内filter cut-off提升， sub carrier的EVM性能受到影响。
2、接受端的测试。
· Rx PER 首先要测的就是接受灵敏度。 推荐在金属shield环境下用conduct连接测试。
前文已经谈到，low rate，legacy模式如CCK的1/2Mbps敏感度对有些客户来说，要求比较苛刻。 现代CMOS工艺往往不能满足低噪声要求， 一般会在外面接LNA。 我原先所在的公司的WLAN芯片， OFDM rate相对IEEE要求（见下图）， 一般有10dB的margin，可以来说问题都不大。 但是需要注意的是， 测试阶段最好花时间测一下所有的channel。 芯片的晶振，VCO干扰或者是数字部分的clock噪声都有可能落在某个channel里，产生的spur直接对灵敏度有杀伤性作用。
还有当然要看一下channel之间的性能差是不是和Tx的Power能相关起来， 如果反应的不是一样的频率特性， 则需要仔细检查一下了。
· RSSI（received signal strength indicator）
RSSI其实是反映系统的一个指标， 往往用customer 固件测试比较多。 但是在RF测试阶段，常常需要校正其值，使RSSI值在整个power 变化范围内误差小于4dB（weak/strong level是6dB）。 另外根据设计不同， 比如你用外部LNA和内部LNA， 测出来的RSSI特性是不一样的，用外部LNA，可能需要校正power两头的RSSI。 RSSI值是被客户和芯片厂商用来直接作为系统控制引用的参数，认真的客户一般都会在终端上（含天线），测试over the air的RSSI值。 其值和吞吐率的RvR(Rate vs Range)是密切相关的。
3、接下来我们再谈一下LO leakage的测试。
LO leakage 推荐刚入门的朋友仔细读一下IEEE标准。 LO leakage的规格是独立出来单独定义的。（下图）下面highlight的目的是说芯片的LO leakage信号是在其他Spectrum mask测试中可以忽略不计的。所以看到OFDM输出的中心频带有LO的信号不必大惊小怪， 只要其不影响EVM性能就好。
4、最后我们再谈一下吞吐速率(Tput)和电流的测试。
下面是一例简单的测试连接图和一个2x2 MIMO WLAN的Tput结果。 Tput的性能，有时候也和参考路由器有关。建议使用WLAN厂商推荐的型号。
电流的测试其实工程也挺浩大，主要包括IEEE定义的PM0， PM2模式及芯片的sleep模式，Tx，Rx等模式的电流。 随着Tput上升，遇到PCIE接口， 还有设计到PCIE sleep控制等。
下图是一例控制芯片从sleep模式恢复到wake up。 电流一般是数uA级别的值， 需要高精度的DC source。在实际情况中，运营商常常对手机WLAN模式电流也有一定的要求。 所以推荐使用客户固件来测试。
题外篇 WLAN的测试里面，最初让笔者感到困扰的是FCC及ETSI的Regulatory测试了。 关于这部分要写的话，最好是另起篇幅细述较好。 比如FCC的Band-edge测试，朋友们都知道么其实有2种测试方法，15.205的方法和15.247的方法。 当然这只是笔者写此文（2016年）时的情况， 将来可能会有变化。一般来说我们只用15.205方法就好。 15.205里面又有Bandedge average detection和bandedge peak detection两种。 Average看-41.3dBm的limit线， peak看-21.3dBmde 线。FCC的KDB文件（558074）对测试时频谱仪的具体设置（VBW，RBW，trace mode， Dectector选取等）有较详细的说明。偶尔，笔者也曾遇到过15.205测试通过的power level会在15.247(d)项目中fail.
小结 此文介绍了WLAN射频测试的一些主要项目。包括测试设置，接收发的项目。基本涵盖了初期需要了解的部分。限于篇幅限制，此文没有介绍工厂产品测试，里面会设计如何优化测试速度，以及在接受发送之间的switching控制。 -------------------------------------融创芯城---------------------------------
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