中 華 大 學 碩 士 論 文
自動化測試設備 Wi-Fi 射頻收發射器之測試 ATE Testing for Wi-Fi RF Transceiver
系 所 別：電機工程學系碩士班 學號姓名：E09801006 張志偉 指導教授：田慶誠 博士
中 華 民 國 100 年 8 月
摘要
本論文主要針對無線收發器(Transceiver)的量產的測試技術作完整地的敘述並 加入實機量測加以驗證，並且對測試電路部份進行設計實現。此電路著重於無線 通信收發器的各項基本測試項目以及 802.11 b/g/n 的 EVM 量測方法在自動化量 測機台之實現。在自動化測試量產有別於一般儀器測量，要在最短的測試時間內 以節省測試成本，且要上所有測試再同一片測試電路板上完成。此論文採用 LTX-Credence CX 作為測試機台。
關鍵字:量產測試，自動化測試，無線通訊收發機。
ABSTRACT
This treatise is focus for RF transceiver mass-production test method. It is included the introduction of ATE (Automatic Testing Equipment) structure, additional a really case that implement the testing board and development the testing program on the ATE. The major testing circuit is for RF transceiver basic testing items, especially for 802.11b/g/n EVM test method implement on ATE. The ATE testing is different from general purpose RF testing instrument. It should design a test board which can test all testing items on testing board and finish all items testing at one time. The testing time also requested as shorter as possible, normally it is around several seconds. The used ATE is LTX-Credence CX tester.
Keywords: Transceiver，ATE，802.11n
誌謝
在兩年的學習研究中，感謝指導教授 田慶誠 博士指導相關測試理論及理 念，讓我了解更多自動化測試背後的涵義，也感謝田老師對在職專班學生的包容 與體諒。
接下來要感謝我的公司長官，能允許我利用時間進修，與完成論文研究。感謝前 公司副總 李子復 先生 當時鼓勵我繼續進修，還有我的家人，這兩年對我的體 諒及支持我完成學業，經過兩年的學習及累積能量，我相信在日後的工作上會有 很大的幫助。
目錄
摘要 ...i
ABSTRACT ...ii
誌謝 ...iii
目錄 ... iv
圖目錄 ... vi
表目錄 ...viii
第一章 緒論... 1
1.1 研究前言: ... 1
1.2 研究目的: ... 1
1.3 研究方法與流程: ... 1
第二章 自動化測試機台系統架構說明 ... 3
2.1 自動化測試機台簡介: ... 3
2.2 自動化測試機台結構外觀: ... 3
2.3 直流系統: ... 7
2.4 數位邏輯系統:... 8
2.5 類比信號系統:... 8
2.6 射頻子系統:...11
第三章 802.11 n 系統簡介...18
3.1 802.11n 是什麼? ...18
3.2 802.11n 的相關規格:...19
3.3 802.11n 的使用頻率: ...20
3.4 802.11 的歷史: ...21
3.5 802.11n 的技術: ...22
第四章 802.11n 射頻收發器電路架構與測試 ...23
4.1 射頻收發器電路架構: ...23
4.2 測試項目: ...23
4.3 Phase Noise: ...24
4.4 Suppression:...26
4.5 EVM: ... 30
4.6 TX power Mask :...34
4.7 RSSI:...36
第五章 測試電路與實體設計...37
5.1 802.11n 射頻收發器電路架構: ...37
5.2 實體電路: ...37
5.3 相關冶具: ...40
第六章 測試電路實機驗證...42
6.1 自動測試機台的設定: ...42
6.2 自動化測試機 EVM (向量誤差度量測信號) 驗證: ...43
6.3 接收機 EVM (向量誤差度量測信號)驗證: ...44
6.4 TX Suppression (抑制度)驗證: ...46
6.5 I Q Gain 量測: ...47
6.6 量測結果與分析: ...49
第七章 結論與未來展望 ...52
參考文獻 ...53
圖目錄
圖 2.1 為 LTX-Credence CX 的自動化機台的外 ... 4
圖 2.2 為測試頭內的示意圖... 5
圖 2.3 為測試頭內 RF Module 提供射頻測試使用... 6
圖 2.4 為整體自動化測試機的示意圖 ... 6
圖 2.5 自動化測試機台的量測概念圖 ...11
圖 2.6 RF Vector Brick RF Cabling ...12
圖 2.7 RF16 odd brick...12
圖 2.8 RF16 Vector Port Module ...13
圖 2.9 RF16 Vector Port Module ...13
圖 2.10 RF Module Support Board...14
圖 3.1 Digital Cellular Evolution ...18
圖 3.2 頻譜上的 OFDM ...22
圖 3.3 輸入多輸出技術（Multi-Input Multi-Output，MIMO）...22
圖 4.1 802.11n 射頻收發器電路架構...23
圖 4.2 頻譜上 Phase Noise 的量測...25
圖 4.3 正交調變系統方塊圖... 26
圖 4.5 Side band Suppression vs. Amplitude Error...29
圖 4.6 Phase Error Sideband Suppression vs. Phase Error...30
圖 4.7 訊號映射示意圖(a)...31
圖 4.8 M=4 的 QPSK 信號 QAM 圖 ...31
圖 4.9 訊號映射示意圖(b)...32
圖 4.10 訊號映射示意圖(c) ... 32
圖 4.12 EVM (Error Vector Magnitude, EVM) 定義圖 ...33
圖 4.14 802.11a Transmit Mask ...35
圖 4.16 802.11b Transmit Mask ...36
圖 5.1 802.11n 射頻收發器電路架構...37
圖 5.2 測試電路載板正面 ...38
圖 5.3 測試電路載板反面 ...38
圖 5.4 除頻電路...39
圖 5.5 I/Q DC Calibration Board ...40
圖 5.6 RF Cable S11...40
圖 5.7 RF Cable S21...41
圖 5.8 RF 測試載板...41
圖 6.1 為自動化測試機台的設定 ...43
圖 6.2 ATE 64QAM EVM Loopback =0.8% ...44
圖 6.3 EVM time domain (1.48%)...44
圖 6.4 EVM 64 QAM(1.48%) ...45
圖 6.5 EVM 16 QAM (1.4%) ...45
圖 6.6 5.18GHz 的 TX Suppression ...46
圖 6.7 5.18GHZ+5MHz...46
圖 6.8 LO 5.18GHZ+5MHz ... 47
圖 6.9 I Q Gain time domain...48
圖 6.10 基頻 I Q 輸出功率...48
表目錄
表 2.1 直流電源系統的電壓電流規格 ... 7
表 2.2 Dynamic Digital Pin Card 規格... 8
表 2.3 任意波型產生器總表... 9
表 2.4 任意波型產生器規格... 9
表 2.5 數化器規格總表 ...10
表 2.6 數化器規格 ...10
表 2.7 射頻系統所有特性規格...17
表 3.1 Wifi，WiMAX，LTE 比較表...19
表 3.2 Simplified WLAN OFDM packet timing...20
表 3.3 802.11 a/b/g/n/p 發展表 ...20
表 4.1 測試項目...24
表 6. 1 TX measure...49
表 6. 2 RX measure ...51
第一章 緒論
1.1 研究前言:
隨著無線多媒體設備的普及以及高頻寬應用的增加，WLAN 必須具備更高的
數據率。為此，IEEE 成立了 802.11n 工作組，著手開發新的 WLAN 標準。802.11n 支援許多不同模式，並可透過定義相容舊有系統。工作在 2.4GHz 頻段上的 802.11n 必須支援 802.11g 和 802.11b。工作在 5GHz 頻段上的 802.11n 必須支援 802.11a。802.11n 最低數據率為 6.5Mbps，與 802.11g/a 的 6Mbps 非常接近。802.11n 的關鍵應用在於視訊，特別是 HDTV。由於 802.11n 可平行處理 HDTV 串流，故 VoIP 電話及網際網路上的文件交換可在同一網路上進行，且不會降低多媒體品 質。
1.2 研究目的:
傳統的 RF 儀器量測，需用到不同的儀器 如頻譜分析儀，網路分析儀，信號
產生器，電源與相關電路。
目前 RF SOC(System on chip) 產品越來越多，單靠 LAB 儀器測試繁雜且測試時 間長，在大量量產測試會是問題。使用 ATE 測試的好處在於，ATE 含有 ADC、
DAC、Base Band、RF、Digital instruments 可以透過 C 語言與 GPIB 的功能達到 自動化測試。
本篇論文主要研究目的是在自動化測試機台上實現 802.11n 無線電收發機的量產 測試，以及相關測試技術的實現及驗證，此測試著重於無線通信收發器的各項基 本測試項目以及 802.11n EVM 量測方法。
1.3 研究方法與流程:
要在自動化機台上開發測試解決方案，首先要對測試機台有相當的認識。所
以本論文第二篇針對自動化測試機台的基本組成結構及相關規格做介紹。針對待 測物 : 802.11n 無線收發器，我們必須要知道相關測試項目的測試原理，802.11 為新的規格。所以第三張針對 802.11 的相關基本規格作介紹。第四章對待側物 802.11n 無線電收發器的結構與測試項目作介紹，在了解自動化測試機的架構與 待測物的結構還有相關測試需求後，我們必須與測試電路相結合才能做測試。第 五章是介紹如何實現電路板的設計與實做。第六張是在自動測試機台上實際寫程 式進行實做驗證相關測試項目及所得參數。
第二章 自動化測試機台系統架構說明 2.1 自動化測試機台簡介:
自動化測試機台整合了直流電源供應器、電流表、電壓表、邏輯信號產生器、
邏輯信號分析儀、任意波型產生器、數化器、可程式控制介面等功能。近年來，
射頻積體電路測試需求越來越高，所以自動化測試機台，把射頻信號產生器、頻 譜分析儀、網路分析儀、信號產生器、向量信號產生器、向量信號分析儀也整合 進去。以下就用 LTX-Credence CX RF 自動測試機台做介紹。此機台規格非常多，
這裡只做重要部分摘要作簡介。
2.2 自動化測試機台結構外觀:
圖 2.1 為 LTX-Credence CX 的整體外觀，左到右分別為顯示器 ，工作站 (包含 RF Generator)，測試頭，其中測試站與測試頭使用 GBIP 傳輸與連接。
主要使用空氣冷卻的方式散熱。
圖 2.1 為 LTX-Credence CX 的自動化機台的外
測試頭可提供類比信號量測，邏輯信號量測，直流電源量測，RF 量測。
示意圖，如圖 2.2。
圖 2.2 為測試頭內的示意圖
射頻模組:主要的功能在擴充射頻量測時能使用的數量，與提供射頻參數量 測的功能。
圖 2.3 為測試頭內 RF Module 提供射頻測試使用
圖 2.4 為整體自動化測試機的示意圖
此自動化測試機可提供 16 射頻通道，128 組的數位邏輯通道，任意信號 產生器與數化器通道 每片 2 個通道 ，最多 6 片，128 組直流電源。因為測試頭 的插槽有限制，測試頭插槽，最大為 21 個 Slot，即代表所有的板卡，最多 21 片。
此設計用意，在於可彈性的因應客戶需求與成本之間作考量，以最少的成本提供 出最大的效能。
2.3 直流系統:
表 2.1 為此無線電收發機直流系統的電壓電流規格。每個通道最大的電流
為 1A 電壓為正負 16V，最小的電流輸出檔位為 5 μΑ，最大誤差 5nA。
且每片包含 8 個 CBIT 使用者使用
表 2.1 直流電源系統的電壓電流規格
2.4 數位邏輯系統:
在此系統上稱為 DDP(Dynamic Digital Pin)，每片卡提供 16 組通道，最大可擴 充到 128 組。傳輸速率最大 80Mbps，相關規格如表 2.2。
表 2.2 Dynamic Digital Pin Card 規格
2.5 類比信號系統:
此自動化測試機台，任意波型產生器、數化器有以下幾種型號，主要差異在
於取樣速度與取樣點數。如表 2.3。任意波型產生器，此無線收發機在此自動化 測試機台的主要使用型號為 AWGHS 。取樣頻率由 25~125 Ms/s，14Bit 的解析 度，輸出電壓為 2Vpp，內建帶通濾波器 70MHz，10MHz/22MHz 的低通濾波器。
表 2.3 任意波型產生器總表
表 2.4 任意波型產生器規格
數化器使用型號為 DIGHS 。取樣頻率由 25~125 Ms/s，12Bit 的解析度，
輸出電壓為 1Vpp，內建帶通濾波器 100MHz，32MHz/65MHz 的低通濾波器。
信號接收電路 : 用數化器轉成數位資料驗透過快速傅立葉轉換(FFT)等數 位信號處理程序來取得所需的量測參數。
表 2.5 數化器規格總表
表 2.6 數化器規格
2.6 射頻子系統:
下圖為 ATE 整體概念圖，由左到右分別為 RF Source、RF Brick、任意波型 產生器、電流電壓源與 Base band 量測元件
圖 2.5 自動化測試機台的量測概念圖
RF Brick 主要是將 RF Source 透過電磁式開關，將 RF Source 擴充到 16 個 RF Port。下圖為 RF 示意圖與實體圖
圖 2.6 RF Vector Brick RF Cabling
圖 2.7 RF16 odd brick
圖 2.8 RF16 Vector Port Module
RF Power 的提供:
自動化測試機在提供 RF 部分會透過 Mux Modul，達到擴充 RF port 與 0~31 dB 衰減器。且當不需用到時都會搭到 50 歐姆、以保障待測物 RF 測試電路的特信
圖 2.9 RF16 Vector Port Module
RF 信號量測:
當信號經由 Vector Port Module 降到中頻後，由 RF Module Support Board LPF 到數化器取樣。
圖 2.10 RF Module Support Board
System Modes
■ Single Tone Source
■ Single Tone Aux Source
■ Two Tone Source From One Port (Main Source + Aux Source Combined)
■ Two Tone Source From Two Ports (Main Source + Aux Source Separated)
■ Modulation Source
■ Scalar Measure
■ Vector Analyzer
■ Noise Measure
■ Frequency Measure.
射頻系統所有特性規格請參閱下表:
RF16 Single Tone Source (Continued)
RF16 Two Tone Source
RF16 Modulation Source
RF16 Scalar Measure
表 2.7 射頻系統所有特性規格
第三章 802.11 n 系統簡介 3.1 802.11n 是什麼?
隨著無線多媒體設備的普及以及高頻寬應用的增加，WLAN 必須具備更高
的數據率。為此，IEEE 成立了 802.11n 工作組，著手開發新的 WLAN 標準。802.11n 支援許多不同模式，並可透過定義相容舊有系統。工作在 2.4GHz 頻段上的 802.11n 必須支援 802.11g 和 802.11b。工作在 5GHz 頻段上的 802.11n 必須支援 802.11a。802.11n 最低數據率為 6.5Mbps，與 802.11g/a 的 6Mbps 非常接近。802.11n 的關鍵應用在於視訊，特別是 HDTV。由於 802.11n 可平行處理 HDTV 串流，故 VoIP 電話及網際網路上的文件交換可在同一網路上進行，且不會降低多媒體品 質。
圖 3.1 Digital Cellular Evolution
3.2 802.11n 的相關規格:
802.11n 與先前無線網路規格最大的不同是使用了 MIMO-OFDM 的技術, MIMO-OFDM 之中的 MIMO 指的是 multi input multi output, 也就是說此類的系 統擁有多根天線可以提供多輸入多輸出， 這是由很久以前一個叫陣列天線的技 術演變而來的， 多輸入多輸出的好處有兩種， 一個是增加傳輸速率， 在 802.11n 的規格中使用四根天線， 規格中允許四支天線都傳輸不一樣的資料， 在理論上 速度可以提升四倍， 然而實際上並沒有辦法達成， 原因有很多, 其中最主要的 原因就是天線之間的距離太近而互相干擾， 接收時並無法將各個訊號解析出來，
造成速率上的降低。
另外在多輸入多輸出(MIMO)的系統中另一個好處是增加訊號的品質， 他可以藉 由多跟天線來產生一個具有指向性的波束， 稱為 beamforming， 也有人稱為 smart antenna， 這樣的技術可以將能量集中在欲傳輸的方向上， 而不是將能量 分散在各方位亂竄， 當然這是其中的一個功能， 平常還是可以以全向性的方式 來傳輸。
表 3.1 Wifi，WiMAX，LTE 比較表
表 3.2 Simplified WLAN OFDM packet timing
3.3 802.11n 的使用頻率:
IEEE 802.11n，是 2004 年 1 月時 IEEE 宣布組成一個新的單位來發展的新 的 802.11 標準，目前在市面上零售的相關產品版本為草擬版本 2.0。傳輸速度理 論值為 300Mbit/s，因此需要在物理層產生更高速度的傳輸率，此項新標準應該 要比 802.11b 快上 50 倍，而比 802.11g 快上 10 倍左右。802.11n 也將會比目前的 無線網絡傳送到更遠的距離。
表 3.3 802.11 a/b/g/n/p 發展表
3.4 802.11 的歷史:
IEEE 802.11 ，1997 年，原始標準（2Mbit/s，工作在 2.4GHz）。 IEEE 802.11a，1999 年，物理層補充（54Mbit/s，工作在 5GHz）。 IEEE 802.11b，1999 年，物理層補充（11Mbit/s 工作在 2.4GHz）。
IEEE 802.11c，符合 802.1D 的媒體接入控制層橋接（MAC Layer Bridging）。 IEEE 802.11d，根據各國無線電規定做的調整。
IEEE 802.11e，對服務等級（Quality of Service, QoS）的支持。
IEEE 802.11f，基站的互連性（IAPP，Inter-Access Point Protocol），2006 年 2 月 被 IEEE 批准撤銷。
IEEE 802.11g，2003 年，物理層補充（54Mbit/s，工作在 2.4GHz）。
IEEE 802.11h，2004 年，無線覆蓋半徑的調整，室內（indoor）和室外（outdoor）
信道（5GHz 頻段）。
IEEE 802.11i，2004 年，無線網絡的安全方面的補充。
IEEE 802.11j，2004 年，根據日本規定做的升級。
IEEE 802.11l，預留及準備不使用。
IEEE 802.11m，維護標準；互斥及極限。
IEEE 802.11n，草案，更高傳輸速率的改善，支持多輸入多輸出技術（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。
IEEE 802.11k，該協議規範規定了無線局域網絡頻譜測量規範。該規範的制訂體 現了無線局域網絡對頻譜資源智能化使用的需求。
IEEE 802.11p，這個通訊協定主要用在車用電子的無線通訊上。它設定上是從 IEEE 802.11 來擴充延伸，來符合智慧型運輸系統（Intelligent Transportation Systems，ITS）的相關應用。
3.5 802.11n 的技術:
802.11n 使用 OFDM 格式，在發射與接收使用 MIMO 技術增加資料傳輸量
圖 3.2 頻譜上的 OFDM
圖 3.3 輸入多輸出技術（Multi-Input Multi-Output，MIMO）
第四章 802.11n 射頻收發器電路架構與測試 4.1 射頻收發器電路架構:
如圖 4.1 待測物為一顆 802.11n 射頻收發器。有兩組收發器。每組支援 Dual Band 2.4GHz 與 5GHz 兩個頻段。
圖 4.1 802.11n 射頻收發器電路架構
4.2 測試項目:
相關射頻測試項目如下表。
表 4.1 測試項目
4.3 Phase Noise:
在 RF 系統中鎖相迴路電路中包含壓控震盪器(VCO)，將 VCO 線性的非最 小化以滿足 Phase noise，也是振盪器電路最重要的指標，它代表訊號頻率輸出訊 號的純度和穩定度。無論振盪器是在發射時，用來當做載波使用，或作為接受器 的本地振盪訊號源，對於相位雜訊（Phase Noise）皆有一定的要求，因為關係到 整個傳輸系統的品質，也直接影響到訊號對雜訊比（Signal to Noise ratio，S/N），
如圖 4.2 為頻譜分析儀，量測 Phase Noise。
Ps 代表 carrier level， Pssb 代表 Single Side band noise level ， RBW 代表 Resolution bandwidth of the spectrum analyzer
C 為常數 2.5dB
L (Noise/1Hz/SSB) = Pssb – 10log(RWB) + C
(L Noise/1Hz/SSB) = - 132db – 10log(100) + 2.5dB= -149.5dBm
PN (1kHz offset) = L(Noise/1Hz/SSB) – Ps
= -149.5dBm – (-48.4dBm)
= -101.1dBc/Hz
圖 4.2 頻譜上 Phase Noise 的量測
4.4 Suppression:
下圖為正交調變系統方塊圖。
圖 4.3 正交調變系統方塊圖
此電路透過 Local Oscillator 增加相同且相差 90 度的信號 RF 信號為這些信號的 總和。
輸入信號 I/Q 定義如下:
DC offset: D
代表在 I 與 Q 信號的 DC offset，在理想的情形下，是不需要 DC offset，
但是在現實的調變電路。
I 與 Q 相位差 90 度
FR 輸出即為
使用三角函數可以得到 upper sideband 與 lower sideband
經過整理可得:
使用三角函數整理可得
與
最後得到的 upper sideband 與 lower sideband
我們可以用實數與虛數，組合成為一個信號:
可得ψ(t)
最後可得:
我們可以得到 Sideband Suppression vs. Amplitude Error，如圖 4.4。
與 Phase Error Sideband Suppression vs. Phase Error with no Amplitude Error，
如圖 4.5。
圖 4.4 Side band Suppression vs. Amplitude Error
圖 4.5 Phase Error Sideband Suppression vs. Phase Error
4.5 EVM:
一個OFDM訊號由一組子載波訊號相加所組成，每個子載波訊號包含M相位位 移鍵訊號(M-PSK)或正交振幅調變訊號(QAM)。
調變類型
相位位移鍵(PSK) 正交振幅調變(QAM)
子載波訊號
圖 4.6 訊號映射示意圖(a)
以下圖為例 M=4 的 QPSK 信號
圖 4.7 M=4 的 QPSK 信號 QAM 圖
經過串列轉並列與訊號映射得到映射值
圖 4.8 訊號映射示意圖(b)
映射後再經過反快速博立葉轉換，，得到 M=4 的 QPSK QAM 圖。
圖 4.9 訊號映射示意圖(c)
數位解調變的性能好壞則由誤差向量振幅值(Error Vector Magnitude,EVM) 來量化作判斷與表示調變訊號的品質，其定義如圖 4.11。
圖 4.10 EVM (Error Vector Magnitude, EVM) 定義圖
EVM(dB)=10*log10(P error / P reference) EVM(%)=√(P error / P reference)*100%
4.6 TX power Mask :
IEEE 802.11a:
802.11a 是 802.11 原始標準的一個修訂標準，於 1999 年獲得批准。802.11a 標準 採用了與原始標準相同的核心協議，工作頻率為 5GHz，使用 52 個正交頻分多 路復用副載波，最大原始數據傳輸率為 54Mb/s，這達到了現實網路中等吞吐量 (20Mb/s)的要求。如果需要的話，數據率可降為 48，36，24，18，12，9 或者 6Mb/s。802.11a 擁有 12 條不相互重疊的頻道，8 條用於室內，4 條用於點對點傳 輸。它不能與 802.11b 進行互操作，除非使用了對兩種標準都採用的設備。
由於 2.4GHz 頻帶已經被到處使用，採用 5GHz 的頻帶讓 802.11a 具有更少衝突 的優點。然而，高載波頻率也帶來了負面效果。802.11a 幾乎被限制在直線範圍 內使用，這導致必須使用更多的接入點；同樣還意味著 802.11a 不能傳播得像 802.11b 那麼遠，因為它更容易被吸收。
在 52 個 OFDM 副載波中，48 用於傳輸數據，4 個是引示副載波(pilot carrier)，
每一個頻寬為 0.3125MHz（20MHz/64），可以是二相移相鍵控（BPSK），四相移 相鍵控（QPSK），16-QAM 或者 64-QAM。總頻寬為 20MHz，占用頻寬為 16.6MHz。
符號時間為 4 毫秒，保護間隔 0.8 毫秒。實際產生和解碼正交分量的過程都是在 基帶中由 DSP 完成，然後由發射器將頻率提升到 5GHz。每一個副載波都需要用 複數來表示。時域信號通過逆向快速傅利葉變換產生。接收器將信號降頻至 20MHz，重新採樣並通過快速傅利葉變換來重新獲得原始係數。使用 OFDM 的 好處包括減少接收時的多路效應，增加了頻譜效率。
802.11a 產品於 2001 年開始銷售，比 802.11b 的產品還要晚，這是因為產品中 5GHz 的組件研製成功太慢。由於 802.11b 已經被廣泛採用了，802.11a 沒有被廣泛的 採用。再加上 802.11a 的一些弱點，和一些地方的規定限制，使得它的使用範圍 更窄了。802.11a 設備廠商為了應對這樣的市場匱乏，對技術進行了改進（現在 的 802.11a 技術已經與 802.11b 在很多特性上都很相近了），並開發了可以使用不
止一種 802.11 標準的技術。現在已經有了可以同時支持 802.11a 和 b，或者 a,b,g 都支持的雙頻，雙模式或者三模式的無線網卡，它們可以自動根據情況選擇標 準。同樣，也出現了移動適配器和接入設備能同時支持所有的這些標準。
802.11a 的頻譜遮蔽需求為：在中心頻率±11 MHz 處，至少衰減 20 dB，±22 MHz 處要衰減 28 dB，±30 MHz 處要衰減 40 dB，如圖 4.13。
圖 4.11 802.11a Transmit Mask
IEEE 802.11b:
是無線區域網的一個標準。其載波的頻率為 2.4GHz，傳送速度為 11Mbit/s。IEEE 802.11b 是所有無線區域網標準中最著名，也是普及最廣的標準。它有時也被錯 誤地標為 Wi-Fi。實際上 Wi-Fi 是無線區域網聯盟（WLANA）的一個商標，該 商標僅保障使用該商標的商品互相之間可以合作，與標準本身實際上沒有關係。
在 2.4-GHz-ISM 頻段共有 14 個頻寬為 22MHz 的頻道可供使用。IEEE 802.11b
的後繼標準是 IEEE 802.11g，其傳送速度為 54Mbit/s。
802.11b 的頻譜遮蔽需求為：在中心頻率±11 MHz 處，至少衰減 30 dB，±22 MHz 處要衰減 50 dB，如圖 4.15。
圖 4.12 802.11b Transmit Mask
4.7 RSSI:
接收機測量電路所得到的接收機輸入的平均信號強度指示。這一測量值一般不包 括天線增益或傳輸系統的損耗。
RSSI（Received Signal Strength Indicator）是接收信號的強度指示，它的實 現是在反向通道基帶接收濾波器之後進行的。
用途是讀取空中傳輸訊號的功率電平。可使用接收通道強度指標 RSSI 來預 先測量空中傳輸通道的功率，如果功率電平在一段時間內過高，則會切換到另一 個更乾淨的通道上。
第五章 測試電路與實體設計 5.1 802.11n 射頻收發器電路架構:
圖 5.1 802.11n 射頻收發器電路架構
5.2 實體電路:
實體電路如圖 5.2，有關射頻的電路我們會把放在靠近待測試物，已確保射
頻電路輸入與輸出的特信
待測物
圖 5.2 測試電路載板正面
圖 5.3測試電路載板反面
除頻電路:
為確保待測物輸出頻率的精確度，除頻電路，由機台提供信號參考，達到與 自動化測試機同步目的，如圖 5.4。
圖 5.4 除頻電路
自動化測試機 I 與 Q 信號 直流校正:
再測試待測物前，須確認 I 與 Q 信號直流成分是否平衡。
在自動化測試機 Load 程式時，我們先把 OFDM 的 I 與 Q 信號送給待測電路，
並測量 I 與 Q 信號此時的 DC 成分經過計算後把直流成份校正。
圖 5.5 I/Q DC Calibration Board
5.3 相關冶具:
Cable line 為影響測試最大的關鍵，所以我們需要知道所用的相關 Cable
圖 5.6 RF Cable S11
圖 5.7 RF Cable S21
測試載板:
圖 5.8 RF 測試載板
第六章 測試電路實機驗證 6.1 自動測試機台的設定:
在射頻的部份，待測物 RX 部分所需要的信號，由自動化測試機 RF Source 提供，其中所需要的 I 與 Q 信號由 AWGHS 提供經由 R&S SMATE up convert 到所需的頻段，並供給待測物。
射頻量測的部份，射頻信號由待測物打出後，經過 LO 後 Down convert 到中 頻，並用 DIGHS 取樣 進而取得量測值。
40MHz 的參考頻率，由自動化測試機打出高頻訊號經過除頻電路降到 40MHz 後供給待測物。
RX Base band 量測部分，當代測物收到自動化測試機射頻信號後，經過待 測物將信號轉換為 IQ Base Band 信號，此時我們可以直接用 DIGHS 去量測 Base Band 信號。
O/I 控制信號，自動化測試機台透過 DDP 就可以控制待測物。
圖 6.1 為自動化測試機台的設定
6.2 自動化測試機 EVM (向量誤差度量測信號) 驗 證:
圖 6.2 為自動化測試機經過基頻迴路，自打自收量 EVM 約在 0.8%，符合小於 1%的要求
我們也可以由此驗證自動化測試機 Base band 是否正常
圖 6.2 ATE 64QAM EVM Loopback =0.8%
6.3 接收機 EVM (向量誤差度量測信號)驗證:
在 TX power -37d 時，分別測 64QAM 與 16QAM 自動化測試機得到 EVM 64QAM 為 1.58%
16QAM 為 1.4%
圖 6.3 EVM time domain (1.48%)
圖 6.4 EVM 64 QAM(1.48%)
圖 6.5 EVM 16 QAM (1.4%)
6.4 TX Suppression (抑制度)驗證:
下圖 6.6 為 TX Mode 時,量測到 5.18GHz 的 TX Suppression 訊號:
圖 6.6 5.18GHz 的 TX Suppression
自動化測試機量測結果:
由待測物，提供 RF Power，經由自動化測試機由將射頻訊號降 IF 後，由數化器 取樣，經過 FFT 運算得到 5.18GHZ+5MHz 與 5.18GHZ power。
圖 6.7 5.18GHZ+5MHz
圖 6.8 LO 5.18GHZ+5MHz
6.5 I Q Gain 量測:
當射頻信號輸入功率為-30dBm 時，IC 功率放大器的增益是否有達到標準。
當輸入功率為-30dBm 時，基頻 I Q 的功率量測到:
I Power= -13.78 dBm Q Power= -13.61 dBm
Base Band IQ Gain= Pout-Pin
圖 6.9 I Q Gain time domain
圖 6.10 基頻 I Q 輸出功率
6.6 量測結果與分析:
TX measure 結果如表 6.1。
表 6. 1 TX measure
RX measure 結果如表 6.2。
表 6. 2 RX measure
第七章 結論與未來展望
在自動化測試機台開發射頻 IC 量產測試，自動化測試機台在經過仔細的驗證調 校之後，可以得到快速穩定的量測結果而能適用於量產生產，而且可透過減少測 試時間來達到降低測試成本的目的。此次量測，待測物為 RF SOC，包含了數位 邏輯測試。由於使用很多的數位邏輯量測，且載板空間有限，只能做到 Single Site 測試。未來如有機會可以使用其他種自動化測試機，應該可以達到 2 至 4 site 量 產。此論文研究也驗證了自動化測試機是否有能力準確量測與大量量產，本論文 在此只為拋磚引玉，希望對相關測試有所貢獻。
參考文獻
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