通信測試的幾個發展方向

——在八十年代，通信用測試儀器仍然是以硬件為主，測試儀器生產商生產儀器和編寫使用手冊，售后服務主要是維修供應選件。如何發揮儀器的作用和構建成自動測試系統，就要由通信設備測試工程師去實施了。進入九十年代，通信業出現了許多新的技術與標準。例如CDMA、DWDM等，而測試儀器只能提供調幅、調頻、調相等簡單功能．已經不能滿足實際需要。單臺儀器功能有限，在研發和生產中都需要多臺測試儀器構成自動測試系統，通過IEEE-488（GPIB）總線進行控制。整個系統由七、八種單臺儀器構成，堆疊成機架或立柜。稍后，VXI總線的模塊儀器系統具有結構簡單和虛擬面板，構成的自動測試系統體積縮小，自動控制能力增強，在許多領域代替GPIB總線系統。但是，在通信自動測試系統中，由于大部分是射頻／微波儀器組成，VXI總線的相應儀器模塊不多誦于通信的VXI總線自動測試系統還不能取代GPIB總線系統。

——近年由于移動電話和光纖通信的迅猛發展，測試儀器生產商紛紛開發新型的通信測試儀器，其技術發展趨向主要為：

——一機多用

——蜂窩電話測試需要載波信號源、調制信號源、頻率計數器、功率計、頻譜分析儀、供電電源、硬拷貝或磁盤記錄。安立公司的MT-88OZA就是一種典型產品，這種“單機測試器”是專為移動電話的測試而設計的無線通信分析儀，它集八種儀器于一身，在軟件的配合下。既可按IS-95標準測試CDMA手機，亦可改變成其它移動通信制式。如GSM、DcS一1800、PCS－1900等。它作為蜂窩站仿真站仿真器或人工基站，對CDMA手機完成呼叫。在呼叫過程中測量全部參數，從呼叫產生、通話仿真、回送、掛機、從網絡斷開以及從移動站斷開等步驟全部自動完成。

——這種一機多用的通信測試設備很適合生產車間的批量測試，儀器可用豐動方式設置測試參數，亦可接入總線由外部PC機控制，使測試速度極大提高。例如，采用軟件選件，只要幾條命令就可以切換不同的無線通信標準、對儀器校準、準備好測試另一種無線手機；這些儀器通常使用HPVEE或以LabVIEW圖形編程工具，并且提供標準驅動程序和虛擬儀器格式，可用于VXI總線測試系統組成混合結構。

——近年來，VXI總線的通信儀器模塊陸續登場，特別是Agilent公司開發的E6432A微波合成器，頻率范圍為10MHz～20GHz。結束了VXI總線系統缺少微波信號源的局面。NoiseCom公司生產的40GHz的噪聲源，Boonton公司的40GHz功率計，還有Agilent公司的矢量信號分析儀。頻率范圍DC-3GHz，主要針對移動通信測試之用。直至目前為止。VXI總線的通信測試模塊的品種和頻率范圍仍比臺式儀器少得多。但是，一個標準的VXI總線機箱有12個插槽，原則上可放置12個儀器模塊，因此它是名副其實的“一箱多用”的測試系統。

——至于基于PC的插卡儀器，由于缺少射頻特性的插卡，構建通信用的測試系統還有不少困難，但是采用PC總線構成的專用測試儀器越來越多。因為某些PC總線。如VME、PCI、CompactPCI等具有100Mb／s以上的傳輸速率，在此基礎上構成的測試儀器有邏輯分析儀、數字取樣示波器等，它們完全可與臺式儀器相媲美。相信不久基于PC總線的通信測試儀器將會面市。

——基于軟件的測試儀器

——“軟件即儀器”的口號是十年前National Instruments公司提出的，當時該公司提出虛擬儀器的概念，認為利用數據采集插卡為基礎，配合軟件程序可以構成數字電壓表、數字示波器、任意波形發生器等基礎儀器。這種測試系統既無物理面板，硬件實體亦少，軟件起著重要的作用，故稱為虛擬儀器。事實上，數字采集系統由模／數轉換器、緩存、數／模轉換器，甚至加上數字信號處理器（DSP）組成，它已具備起碼的測試條件。在軟件的參加下可靈活配置成倍號放大器、發生器、顯示器、電壓測量儀、頻譜分析儀等等。目前數據采集插卡當分辨率超過16位時，頻率范圍只有100MHz，只能處理音頻、視頻的信號，對于射頻、微波等通信設備來說，“軟件即儀器”的辦法尚難實現。

——“軟件即儀器”這一商業宣傳式口號，曾經引起測試儀器業界的注意，提醒大家重視軟件在測量中的重要作用?？谔栯m然有夸張的成分，但應該承認，充分利用軟件可使復雜的通信測量更快、更有效、更精密和更準確。傳統的手動切換和調節旋鈕通過程控來完成，測量結果的分析和處理均由軟件來執行，使測試系統更自動化和簡便。通信測試儀器目前仍然是臺式儀器為主，它們借助于GPIB總線構建測試系統。由于臺式儀器的頻率范圍寬和噪聲電平低，與基于各種總線和由PC機控制的測試系統相比，臺式儀器的準確度、重復性、可靠性仍然居于首位。軟件儀器對于通信測試還有一段距離，不是一、兩年內可解決的問題。

——199O年后，通信測試儀器的軟件能力明顯加強，專為移動電話測試用的軟件包大部分是在Windows平臺上編寫，可在PC機上運行。例如，TAS（通信分析系統）公司出售的CDMA和TDMA自動測試軟件包頗具代表性，它在PC機的圖形用戶接口（GUI）上顯示測試儀器的設置，測試人員無需編寫復雜的測試程序，根據菜單和圖表填充數字和選擇格式即可實現自動測試，軟件保證測試的一致性和手機的性能極限值。

——頻譜測試的新產品

——通信測試中最常用的儀器是頻譜分析儀，傳統的頻譜分析儀測量信號的功率和頻率分布。在近十年來，通信的調制方式已經不是簡單的調幅、調頻、調相和脈沖調寬。例如CDMA格式使用動態控制機理，可使功率輸出保持最低，降低多用戶的相互干擾，在第二代CDMA中，1．25MHz的帶寬內有55個用戶同時發射。對于平均值和峰值的測量，普通功率計可滿足要求。要確定通道中有多少功率在發射，需要借助頻譜分析儀。

——頻譜分析儀可測量rho值，即相關功率對總功率之比，表示調制質量的好壞。 rho從1.0減少時，更多的發射功率表現為干擾，通道內干擾增大時，在該頻帶內工作的其它CDMA發射機將會加大輸出功率來維持可接受的誤碼率，使背景噪聲增加。另一重要參數是相鄰通道功率（ACP），或通道內的功率與相鄰通道的功率進行比較。由于CDMA的偽隨機性，用傳統的頻譜分析儀測量ACP，會帶來2．OdB以上的誤差。而且所需校正量隨所用代碼類型和代碼多少而定。

——傳統的頻譜分析儀采用包絡檢波后再對數放大的辦法，將測得的射頻包絡幅度用Vrms刻度，然后轉換成功率刻度。為減少功率測量的誤差，一種改進方法是應用真正的均方根值檢波器，例如R／S公司的FSE型頻譜分析儀，對高動態范圍的線性檢波器的輸出用高速高分辨率的模／數轉換器作數字處理，由專用的集成電路將取樣樣本作均方根值運算。這種方法既準確又快速，新型的頻譜分析都在不同程度上引用數字處理的方法，例如Agilent公司的ESA系列頻譜分析儀可在5ms內獲得頻譜數據，儀器使用數字濾波器代替模擬示波器，使測量時間提高1O倍以上。

——特別值得一提的是實時頻譜分析儀，從信號輸入后即采用ADC取樣。再由快速傅里葉變換（FFT），將獲得的頻譜特性由彩色LCD顯示，顯示器還可分屏成四個畫面，分別表示頻域、時域、調制域和直方圖。傳統的頻譜分析儀測量中頻級的輸出，中頻級是連接在加有被測信號和掃頻本振的混頻級后面，儀器的顯示與本振鎖定。由于本振每次只能調諧一個頻率，這種方法在處理連續波或簡單的調制波時沒有問題，對于作快速變化的數字調制載波，可能丟失某些重要的瞬態過程。實時頻譜分析器可避免出現這種現象，它的本振設置為一個固定值，而寬帶帶通濾波器放在取樣檢波器及ADC前面，濾波器通帶內的全部信號都變換成數據樣本，作為FFT的輸入。實時頻譜分析儀由于ADC和FFT的頻率范圍和準確度受到集成電路性能的限制，目前儀器的頻率范圍最高達到36Hz，主要用于移動通信和擴頻通信的測量。傳統的頻譜分析儀顯然在頻率范圍仍然占有優勢，它們的頻率上限可達60GHz，外用混頻選件可擴展頻率至110GHz以上。

——光纖網絡測試儀器

——近十年來光纖通信取得驚人的成就，光纖網絡測試的儀器是各通信測試儀器供應商特別看重的產品，特別是對于密集波分復用（DWDM）的測試設備。早期的光測試儀器大部分在電測試儀器前添加光轉換器件構成，例如Tektronix公司的數字取樣示波器TDS8000，本身具有50GHz的電學等效帶寬，添加光電附件后光學帶寬變為3OGHz，可用于光元件和光集成電路的研發；添加時域反射附件后又可構成光時域反射計，可用于光纖鏈路的光信號完整性測試；配備一些專用軟件、光源和分光器等構成光通信測試系統（型號改為CSA8000），可用于DWDM的測試。利用類似的辦法，電學的頻譜分析儀亦可構成光譜分析儀。

——DWDM工作波段是1530～1565nm。在35nm通帶內可傳送8、16個或更多的波長，構成全球性的光纖網絡，相應的光放大器（如摻餌光纖放大器）、光轉換器（如微機電的鏡陣列）、光復用器（如衍射光柵）、光電集成電路（如光收發器）等純光學部件的問世，使得光纖網絡測試儀器從發射、傳輸、接收的全面考慮進行設計，制成以光學部件為主的測試儀器，例如采用衍射光柵構成的光譜分析儀，使波長分辨率達到1O～20pm，并能在850、1300、15OOnm的波段內測量單個載波功率、通道波長、通道間隔、總功率以及串擾等特性。光通信測試儀器的供應商中以Agilent和Anritsu公司的產品最多，指標也較高。由于光通信測試儀器的特殊性，目前仍以臺式儀器為主流產品。

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