通信测试的几个发展方向

——在八十年代，通信用测试仪器仍然是以硬件为主，测试仪器生产商生产仪器和编写使用手册，售后服务主要是维修供应选件。如何发挥仪器的作用和构建成自动测试系统，就要由通信设备测试工程师去实施了。进入九十年代，通信业出现了许多新的技术与标准。例如CDMA、DWDM等，而测试仪器只能提供调幅、调频、调相等简单功能．已经不能满足实际需要。单台仪器功能有限，在研发和生产中都需要多台测试仪器构成自动测试系统，通过IEEE-488（GPIB）总线进行控制。整个系统由七、八种单台仪器构成，堆叠成机架或立柜。稍后，VXI总线的模块仪器系统具有结构简单和虚拟面板，构成的自动测试系统体积缩小，自动控制能力增强，在许多领域代替GPIB总线系统。但是，在通信自动测试系统中，由于大部分是射频／微波仪器组成，VXI总线的相应仪器模块不多诵于通信的VXI总线自动测试系统还不能取代GPIB总线系统。

——近年由于移动电话和光纤通信的迅猛发展，测试仪器生产商纷纷开发新型的通信测试仪器，其技术发展趋向主要为：

——一机多用

——蜂窝电话测试需要载波信号源、调制信号源、频率计数器、功率计、频谱分析仪、供电电源、硬拷贝或磁盘记录。安立公司的MT-88OZA就是一种典型产品，这种“单机测试器”是专为移动电话的测试而设计的无线通信分析仪，它集八种仪器于一身，在软件的配合下。既可按IS-95标准测试CDMA手机，亦可改变成其它移动通信制式。如GSM、DcS一1800、PCS－1900等。它作为蜂窝站仿真站仿真器或人工基站，对CDMA手机完成呼叫。在呼叫过程中测量全部参数，从呼叫产生、通话仿真、回送、挂机、从网络断开以及从移动站断开等步骤全部自动完成。

——这种一机多用的通信测试设备很适合生产车间的批量测试，仪器可用丰动方式设置测试参数，亦可接入总线由外部PC机控制，使测试速度极大提高。例如，采用软件选件，只要几条命令就可以切换不同的无线通信标准、对仪器校准、准备好测试另一种无线手机；这些仪器通常使用HPVEE或以LabVIEW图形编程工具，并且提供标准驱动程序和虚拟仪器格式，可用于VXI总线测试系统组成混合结构。

——近年来，VXI总线的通信仪器模块陆续登场，特别是Agilent公司开发的E6432A微波合成器，频率范围为10MHz～20GHz。结束了VXI总线系统缺少微波信号源的局面。NoiseCom公司生产的40GHz的噪声源，Boonton公司的40GHz功率计，还有Agilent公司的矢量信号分析仪。频率范围DC-3GHz，主要针对移动通信测试之用。直至目前为止。VXI总线的通信测试模块的品种和频率范围仍比台式仪器少得多。但是，一个标准的VXI总线机箱有12个插槽，原则上可放置12个仪器模块，因此它是名副其实的“一箱多用”的测试系统。

——至于基于PC的插卡仪器，由于缺少射频特性的插卡，构建通信用的测试系统还有不少困难，但是采用PC总线构成的专用测试仪器越来越多。因为某些PC总线。如VME、PCI、CompactPCI等具有100Mb／s以上的传输速率，在此基础上构成的测试仪器有逻辑分析仪、数字取样示波器等，它们完全可与台式仪器相媲美。相信不久基于PC总线的通信测试仪器将会面市。

——基于软件的测试仪器

——“软件即仪器”的口号是十年前National Instruments公司提出的，当时该公司提出虚拟仪器的概念，认为利用数据采集插卡为基础，配合软件程序可以构成数字电压表、数字示波器、任意波形发生器等基础仪器。这种测试系统既无物理面板，硬件实体亦少，软件起着重要的作用，故称为虚拟仪器。事实上，数字采集系统由模／数转换器、缓存、数／模转换器，甚至加上数字信号处理器（DSP）组成，它已具备起码的测试条件。在软件的参加下可灵活配置成倍号放大器、发生器、显示器、电压测量仪、频谱分析仪等等。目前数据采集插卡当分辨率超过16位时，频率范围只有100MHz，只能处理音频、视频的信号，对于射频、微波等通信设备来说，“软件即仪器”的办法尚难实现。

——“软件即仪器”这一商业宣传式口号，曾经引起测试仪器业界的注意，提醒大家重视软件在测量中的重要作用。口号虽然有夸张的成分，但应该承认，充分利用软件可使复杂的通信测量更快、更有效、更精密和更准确。传统的手动切换和调节旋钮通过程控来完成，测量结果的分析和处理均由软件来执行，使测试系统更自动化和简便。通信测试仪器目前仍然是台式仪器为主，它们借助于GPIB总线构建测试系统。由于台式仪器的频率范围宽和噪声电平低，与基于各种总线和由PC机控制的测试系统相比，台式仪器的准确度、重复性、可靠性仍然居于首位。软件仪器对于通信测试还有一段距离，不是一、两年内可解决的问题。

——199O年后，通信测试仪器的软件能力明显加强，专为移动电话测试用的软件包大部分是在Windows平台上编写，可在PC机上运行。例如，TAS（通信分析系统）公司出售的CDMA和TDMA自动测试软件包颇具代表性，它在PC机的图形用户接口（GUI）上显示测试仪器的设置，测试人员无需编写复杂的测试程序，根据菜单和图表填充数字和选择格式即可实现自动测试，软件保证测试的一致性和手机的性能极限值。

——频谱测试的新产品

——通信测试中最常用的仪器是频谱分析仪，传统的频谱分析仪测量信号的功率和频率分布。在近十年来，通信的调制方式已经不是简单的调幅、调频、调相和脉冲调宽。例如CDMA格式使用动态控制机理，可使功率输出保持最低，降低多用户的相互干扰，在第二代CDMA中，1．25MHz的带宽内有55个用户同时发射。对于平均值和峰值的测量，普通功率计可满足要求。要确定通道中有多少功率在发射，需要借助频谱分析仪。

——频谱分析仪可测量rho值，即相关功率对总功率之比，表示调制质量的好坏。 rho从1.0减少时，更多的发射功率表现为干扰，通道内干扰增大时，在该频带内工作的其它CDMA发射机将会加大输出功率来维持可接受的误码率，使背景噪声增加。另一重要参数是相邻通道功率（ACP），或通道内的功率与相邻通道的功率进行比较。由于CDMA的伪随机性，用传统的频谱分析仪测量ACP，会带来2．OdB以上的误差。而且所需校正量随所用代码类型和代码多少而定。

——传统的频谱分析仪采用包络检波后再对数放大的办法，将测得的射频包络幅度用Vrms刻度，然后转换成功率刻度。为减少功率测量的误差，一种改进方法是应用真正的均方根值检波器，例如R／S公司的FSE型频谱分析仪，对高动态范围的线性检波器的输出用高速高分辨率的模／数转换器作数字处理，由专用的集成电路将取样样本作均方根值运算。这种方法既准确又快速，新型的频谱分析都在不同程度上引用数字处理的方法，例如Agilent公司的ESA系列频谱分析仪可在5ms内获得频谱数据，仪器使用数字滤波器代替模拟示波器，使测量时间提高1O倍以上。

——特别值得一提的是实时频谱分析仪，从信号输入后即采用ADC取样。再由快速傅里叶变换（FFT），将获得的频谱特性由彩色LCD显示，显示器还可分屏成四个画面，分别表示频域、时域、调制域和直方图。传统的频谱分析仪测量中频级的输出，中频级是连接在加有被测信号和扫频本振的混频级后面，仪器的显示与本振锁定。由于本振每次只能调谐一个频率，这种方法在处理连续波或简单的调制波时没有问题，对于作快速变化的数字调制载波，可能丢失某些重要的瞬态过程。实时频谱分析器可避免出现这种现象，它的本振设置为一个固定值，而宽带带通滤波器放在取样检波器及ADC前面，滤波器通带内的全部信号都变换成数据样本，作为FFT的输入。实时频谱分析仪由于ADC和FFT的频率范围和准确度受到集成电路性能的限制，目前仪器的频率范围最高达到36Hz，主要用于移动通信和扩频通信的测量。传统的频谱分析仪显然在频率范围仍然占有优势，它们的频率上限可达60GHz，外用混频选件可扩展频率至110GHz以上。

——光纤网络测试仪器

——近十年来光纤通信取得惊人的成就，光纤网络测试的仪器是各通信测试仪器供应商特别看重的产品，特别是对于密集波分复用（DWDM）的测试设备。早期的光测试仪器大部分在电测试仪器前添加光转换器件构成，例如Tektronix公司的数字取样示波器TDS8000，本身具有50GHz的电学等效带宽，添加光电附件后光学带宽变为3OGHz，可用于光元件和光集成电路的研发；添加时域反射附件后又可构成光时域反射计，可用于光纤链路的光信号完整性测试；配备一些专用软件、光源和分光器等构成光通信测试系统（型号改为CSA8000），可用于DWDM的测试。利用类似的办法，电学的频谱分析仪亦可构成光谱分析仪。

——DWDM工作波段是1530～1565nm。在35nm通带内可传送8、16个或更多的波长，构成全球性的光纤网络，相应的光放大器（如掺饵光纤放大器）、光转换器（如微机电的镜阵列）、光复用器（如衍射光栅）、光电集成电路（如光收发器）等纯光学部件的问世，使得光纤网络测试仪器从发射、传输、接收的全面考虑进行设计，制成以光学部件为主的测试仪器，例如采用衍射光栅构成的光谱分析仪，使波长分辨率达到1O～20pm，并能在850、1300、15OOnm的波段内测量单个载波功率、通道波长、通道间隔、总功率以及串扰等特性。光通信测试仪器的供应商中以Agilent和Anritsu公司的产品最多，指标也较高。由于光通信测试仪器的特殊性，目前仍以台式仪器为主流产品。

原文转自：http://www.ltesting.net