关于R&S TS8997认证级测试系统的介绍

　　大量无线电业务和发射技术
　　在免授权的2.4 GHz和5 GHz频段，各种各样的无线电业务正在持续高速增长。除了使用WLAN 802.11a/b/g/n和Bluetooth的系统外，在这些频段还工作着如无线视频传输和无线电远程控制等其他应用。大量用户共享这些频段，他们使用不同的带宽和发射技术，如宽带OFDM、MIMO、跳频（frequency hopping）和直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum， DSSS）。需要时刻牢记的是：必须尽可能减小相互间的干扰。
　　新的、增强的要求
　　为了在密集占用的频谱内尽可能减小无线电系统间的干扰，将来的无线设备必须通过规定的测试，以获得认证。测试用例在目前使用的、经过修订的ETSI EN 300328和EN 301893标准版本中定义；这两个标准也作为协调标准，包括在European R&TTE Directive项下。
　　EN 300328标准必须修订和扩展，才能引入允许不同应用共存于2.4 GHz频段的方法。该标准新版本（（V1.8.1）定义了自适应机制，使得当频段占用增加时，确保所有用户仍然可以访问到可用频率资源。当然，各个系统如果满足某些有关功率和时序行为的要求，可以不采用自适应工作方式。所有这些要求需要新的，并且部分内容较为复杂的测试方法。在前一版标准（V1.7.1）中，只提出了基本要求，没有定义测试方法。
　　引入了新的功率测量流程，从而能够测量随时间变化的发射功率。该功率测量流程能够确定许多信号参数，如，突发功率、工作比、发射序列、发射间隔和介质利用（Medium Utilization， MU）因子。修订的标准也涵盖多天线发射，例如MIMO，并且要求专用测试设备。此外，修订的标准还包括一系列测试，用于验证无线电系统适应环境条件的能力，例如，检测其他业务和避免冲突。ETSI EN 300328涵盖采用/不采用跳频以及先听后讲（Listen-Before-Talk， LBT）功能的被测设备。
　　另外，这些标准需要自动测试流程。虽然ETSI EN 300328先前版本（V1.7.1）仍然允许用户使用频谱分析仪手动执行测试，目前版本（V1.8.1）规定相关参数值必须根据上百万个个别测量值确定。一些测试是多级连续的，在某些情况，后续测量需要本级测量结果。这需要基于软件的测试流程。
　　涵盖所有认证要求的第一个测试系统
　　由罗德与施瓦茨公司研发的R&S TS8997测试系统（图1）涵盖2.4 GHz和5 GHz频段需要的所有测试。表1显示对于该测试系统涵盖的各个频段，在ETSI标准中规定的测试用例。IMST GmbH，一家拥有使用这些测试丰富经验的德国无线电技术中心，使用R&S TS8997，遵循ETSI EN 300328标准，在规定单个测试序列和验证测试用例过程中对罗德与施瓦茨公司提供了很大帮助。
　　
　　图 1 R&S TS8997测试系统
　　图2显示该测试系统构成。除了频谱分析仪（R&S FSV）、模拟信号发生器（R&S SMB100A）和矢量信号发生器（R&S SMBV100A）外，R&S TS8997包括开放的切换和控制平台（（R&S OSP120），该平台配备有针对新的、符合标准的功率测量流程的专用测量模块。采用专用测量选件（R&S EMC32-K97和-K971到-K975）的EMC测试软件（R&S EMC32）控制连续、全自动测量流程。
　　
　　图2 R&S TS8997规则测试系统组成框图。所有功率测量功能集成到专为R&S OSP120开放切换和控制平台研发的模块上。这个模块也处理用于功率测量的路径切换和射频信号调节，并且尽可能地用于其它测量。
　　专用、符合标准的功率测量
　　该标准要求专用的快速、宽带功率测量流程，这样的流程应具有f ≥ 1 Msample/s的高采样率、足够高的分辨率和几秒钟不间断的测量时间。可以使用专用模拟检测器和适当的示波器实现。然而，对于示波器，这将需要特别定制的数据采集和分析软件，需要有高效处理几百万测量值的能力。
　　使用R&S TS8997，所有功率测量功能都集成到为R&S OSP120开放切换和控制平台专门研发的模块（R&S OSP-B157）上。这个模块也处理用于功率测量的路径切换和射频信号调节，并且尽可能地用于其它测试。由于拥有大存储深度和高采样率，该模块对于重复率慢的复杂信号也能提供精确测量结果。EMC测量软件管控测试序列控制，以及结果分析和显示。
　　支持多天线系统
　　越来越多的无线装置使用MIMO或波束赋形多天线系统。对于这些装置，功率测量保持完美的时间同步和不被中断是必不可少的。R&S TS8997规则测试系统被设计成处理4信道功率测量，因此它支持对所有常用无线装置的测量，例如，采用4×4 MIMO的WLAN路由器。并行A/D转换器保持时钟同步。
　　高分辨率测量
　　ETSI EN 300328标准要求高达30000个分析仪扫描点。在该系统中的频谱分析仪满足这一要求。图3显示工作于2.4 GHz频段跳频被测设备的频谱。然而，对实际被测设备的测试表明，对某些无线电技术而言，该标准要求的点数是不够的，会导致较高的测量不确定性。因此，R&S TS8997准备提供额外的、作为替代的测试模式，该模式典型使用一百万个点。如果采纳标准的修订版，这种模式可作为软件选件。
　　
　　图3 工作于2.4 GHz频段跳频被测设备的典型频谱。
　　自动测试序列
　　标准要求的测试序列和分析程序在各种R&S EMC32测试软件选件中执行。该软件在许多执行MEC测量、辐射杂散发射（Radiated Spurious Emission， RSE）测量和等效全向辐射功率（Equivalent Isotropic Radiated Power， EIRP）测量的测试机构中使用，它现在也可用于这些测量。由此带来的一致的、集成的测试流程十分有用，例如，当必须根据测量的辐射EIRP值计算引导值时，或反过来时。
　　这些软件选件也处理所有测试序列的自动执行，包括查询相关设备参数和无线电标准，如图4和图5所示。这对用户很有帮助，因为特定测试仅是特定标准要求的，并且在有些情况，测量结果将用于下一项测试中。为了建立到被测设备的无线链路，可以使用罗德与施瓦茨公司的宽带无线电通信测试仪（如R&S CMW500），或者使用黄金设备（golden device）。
　　
　　图4 用于在R&S EMC32测试软件中实现不同测试用例自动执行的R&S TS8997图像用户界面。
　　
　　图5 在R&S TS8997中的R&S EMC32测试软件控制全部自动测量。图中显示（从顶部左侧到底部右侧）
　　在符合ETSI EN 300 328标准的Bluetooth模块上执行的2.4 GHz测量结果：
　　跳频序列是被测设备使用的所有跳频频率的频谱累加，
　　跳频分离（Hopping Frequency Separation， HFS）是两跳信道间的频率间隔，
　　占用带宽（Occupied BandWidth， OBW）低/高是在最高和最低有用频率上占用的带宽，
　　带外（Out-of-band， OOB）R/L是高于和低于频段的杂散辐射，
　　在发射和接收模式中的TX/RX杂散辐射是其他有害辐射（例如，谐波），图5中已超过上限。
　　总结
　　用于无线设备的R&S TS8997认证级测试系统，是全球首个支持由R&TTE Directive项下ETSI EN 300328 V1.8.1和ETSI EN 301893 V1.7.1标准规定的，测试用例测量和测试自动化全功能解决方案。由R&S EMC32测量软件提供的自动化测试帮助用户高效测试。