關(guān)于WI-FI檢測(cè)板測(cè)試以及常見(jiàn)故障淺析

作者/ 張秀鳳 張成成 劉可江 程磊 何洪峰 格力電器(合肥)有限公司(安徽 合肥 230088)

摘要：家電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，智能家居越來(lái)越成為主流。作為空調(diào)的智能控制部件的檢測(cè)板，其生產(chǎn)逐漸常態(tài)化和普遍化。在逐漸成熟的檢測(cè)板生產(chǎn)過(guò)程中也面臨不少制造問(wèn)題。本文介紹了測(cè)試的基本原理以及檢測(cè)板常見(jiàn)的故障分析，便于總結(jié)生產(chǎn)質(zhì)量隱患，降低檢測(cè)板故障率。

前言

　　WIFI檢測(cè)板為空調(diào)智能控制的部件，在應(yīng)用時(shí)需連接當(dāng)前環(huán)境的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)用戶手機(jī)上的APP與該檢測(cè)板綁定，實(shí)現(xiàn)手機(jī)控制空調(diào)的目的。用戶不在家中時(shí)也可利用手機(jī)提前對(duì)空調(diào)進(jìn)行控制，達(dá)到遠(yuǎn)程操作的目的。檢測(cè)板便利的用戶的操作，但因其體積小，元器件封裝小的特點(diǎn)， 在生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量控制就成為了難題。焊接以及AOI外觀檢驗(yàn)均存在難度。本文在簡(jiǎn)述其原理后，對(duì)易出現(xiàn)的故障進(jìn)行了淺析和總結(jié)，便于生產(chǎn)控制異常，降低檢測(cè)板故障率。

1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)概念與WI-FI原理概述

1.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)概念

　　802.11a/b/g/n，其實(shí)指的是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，細(xì)分為802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等。這幾種不同的無(wú)線協(xié)議都是由802.11演變而來(lái)的。802.11是IEEE最初制定的一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中的用戶與用戶終端的無(wú)線接入;802.11a工作在5G頻段，最高速率54Mbit/s，主要用于遠(yuǎn)距離的無(wú)線連接;802.11b工作在2.4GHz，最高速率11Mbit/s，已逐步淘汰;802.11n為雙頻工作模式(包含2.4GHz和5GHz兩個(gè)工作頻段)，最高速率可達(dá)到600Mbit/s。802.11 a/b/g/n協(xié)議調(diào)試方式、覆蓋范圍和兼容性等對(duì)比如表1。

1.2 WI-FI的原理

　　無(wú)線信號(hào)基本架構(gòu)主要由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩個(gè)構(gòu)成，發(fā)射機(jī)主要將數(shù)據(jù)包經(jīng)編碼、調(diào)試、混頻后，經(jīng)振蕩器調(diào)試到無(wú)線電波信號(hào)上，再由二級(jí)功放器發(fā)出;接收機(jī)將受到的無(wú)線電波調(diào)解，即還原原始數(shù)據(jù)。

　　1)發(fā)射機(jī)準(zhǔn)則:在有限的頻帶內(nèi)傳輸最多的信息，接收機(jī)最容易解調(diào)。帶內(nèi)信號(hào)功率滿足要求，帶外雜散信號(hào)鄰信道泄露功率小。如圖1所示。

　　2)接收機(jī)準(zhǔn)則：放大有用信號(hào)，減小接收帶寬，抑制無(wú)用的鄰道信號(hào)和雜散信號(hào)，最大限度地對(duì)發(fā)射信號(hào)無(wú)誤解地解析如圖2所示。

　　3)我司W(wǎng)IFI檢測(cè)板使用的是QCA4004系列，該芯片集成了當(dāng)前所有主流通信接口：UART、SPI、IIC、IIS、USB2.0以及WIFI，內(nèi)置802.11協(xié)議，應(yīng)用包括主流電器(例如空調(diào)、洗衣機(jī)、熱水器等)、消費(fèi)電子產(chǎn)品、以及用于家庭照明、安全監(jiān)控設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的傳感器、智能插座，被譽(yù)于物聯(lián)網(wǎng)神器。

2 測(cè)試原理和測(cè)試方案

2.1 測(cè)試原理

　　1)校準(zhǔn)測(cè)試

　　Calibration(校驗(yàn))是無(wú)線測(cè)試環(huán)境架設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它關(guān)系到測(cè)試出的產(chǎn)品是否符合產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)性，測(cè)試環(huán)境的穩(wěn)定性、標(biāo)準(zhǔn)性會(huì)影響產(chǎn)品合格率。因此要提高認(rèn)識(shí)，重視線損的校驗(yàn)，確保操作規(guī)范及校準(zhǔn)值的精確性。

　　假設(shè)：校準(zhǔn)范圍：18-19，TX范圍：17-20，實(shí)際線損為10dB，C為軟件中填寫(xiě)的線損。

　　校準(zhǔn)方法：首先電腦通過(guò)廠測(cè)軟件，控制DUT發(fā)送power，假設(shè)POWER為A，則IQXEL檢測(cè)到的POWER為B:A-10=B;然后電腦通過(guò)廠測(cè)軟件將B+C=D(D=A-10+C)，然后我們看到的顯示值就是D，D要處于我們所要求的范圍內(nèi)(18-19之間)。

　　如果C與10dB相等，則D與A的結(jié)果就相等;如果C比10dB大，在D保持在一定范圍內(nèi)的情況下，則A就會(huì)相應(yīng)地減小，這就導(dǎo)致DUT實(shí)際發(fā)射的功率偏小;如果C比10dB小，在D保持在一定范圍內(nèi)的情況下，A就會(huì)相應(yīng)地增大，這就導(dǎo)致DUT實(shí)際發(fā)射的功率偏高。

　　2)發(fā)射測(cè)試

　　通過(guò)ATsuite軟件控制DUT發(fā)射固定模式、信道、速率和功率的信號(hào)，但是這個(gè)發(fā)送的信號(hào)是依據(jù)之前校準(zhǔn)值來(lái)發(fā)送的。如之前校準(zhǔn)時(shí)的增益為32，TX就會(huì)根據(jù)這個(gè)值來(lái)通知DUT發(fā)送信號(hào)，IQXEL對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析，例如EVM、Spectrum mask、TX 功率、頻偏等。

　　3)接收測(cè)試(接收靈敏度)

　　通過(guò)ATsuite軟件控制IQXEL向DUT發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包，有DUT反饋出接收到與丟失包的數(shù)量，該功率既為DUT接收靈敏度。

2.2 測(cè)試方案

　　我司使用ATsuite_3.0測(cè)試軟件配合IQxel無(wú)線綜測(cè)儀和測(cè)試工裝對(duì)WIFI檢測(cè)板性能測(cè)試，整個(gè)測(cè)試分為33個(gè)步驟，具體測(cè)試步驟如下：

　　1)ATC_CONNECT_TESTER，連接測(cè)試設(shè)備，判斷測(cè)試儀型號(hào)及序列號(hào)等;

　　2)ATC_INSERT_DUT，加載檢測(cè)板的測(cè)試DLL組件和固件版本;

　　3)ATC_INITIALIZE_DUT，加載檢測(cè)板驅(qū)動(dòng)程序，確定檢測(cè)板與電腦正常連接，若正常連接對(duì)檢測(cè)板進(jìn)行初始化，將檢測(cè)板調(diào)試成網(wǎng)卡模式;

　　4)WIFI_11AC_TX_CALIBRATION，WIFI模塊發(fā)射頻率校準(zhǔn)，包括發(fā)射功率及頻偏的校準(zhǔn) ;

　　5-16)WIFI_11AC_TX_VERIFY_ALL，2.4GHz頻段WIFI總共有14個(gè)信號(hào)頻道，1-14信道頻率：2412+(n-1)*5 MHz，每個(gè)信道的帶寬是22MHz，但整個(gè)2.4GHz頻段內(nèi)只有3個(gè)互不重疊的信道：1、6、11 (或者2、7、12…)。

　　測(cè)試軟件在模擬在Tx Power(發(fā)射功率)、Bandwidth(帶寬)變化的情況下信號(hào)頻道內(nèi)低(2412)、中(2437)、高(2472)頻率是否符合802.11協(xié)議要求的發(fā)射測(cè)試項(xiàng)目，發(fā)射(TX)測(cè)試項(xiàng)目和指標(biāo)范圍如下：

　　EVM(發(fā)射機(jī)星座圖差錯(cuò)/發(fā)射調(diào)制精度) 合格指標(biāo) (-10.0 dB ~ -80.0 dB)

　　Freq Error(發(fā)射中心頻偏)

　　Sym Clk Error(符號(hào)時(shí)鐘容限)

　　Power(功率) 合格指標(biāo) (19.5 dBm ~ 16.5 dBm)

　　LO Leakage(本振泄露) 合格指標(biāo) (-15.0 dBc ~ -100.0 dBc)

　　Spectrum Mask(頻譜模板) 合格指標(biāo) (2.0 %~ 0.0%)

　　17-28)WIFI_11AC_RX_VERIFY_PER，測(cè)試軟件模擬在Data Rate(傳輸速率)、Bandwidth(帶寬)變化的情況下信號(hào)頻道內(nèi)低(2412)、中(2437)、高(2472)頻率是否符合802.11協(xié)議要求的接收測(cè)試項(xiàng)目，接收測(cè)試項(xiàng)目主要為接收靈敏度/誤報(bào)率(PER)，誤碼率不超過(guò)8%~10%。

　　接收測(cè)試過(guò)程：IQxel無(wú)線測(cè)試儀發(fā)送數(shù)據(jù)包給檢測(cè)板，控制軟件統(tǒng)計(jì)檢測(cè)板接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量，計(jì)算出誤報(bào)率。例如發(fā)1000個(gè)數(shù)據(jù)包，產(chǎn)品收到950個(gè)良好的數(shù)據(jù)包，那么誤報(bào)率PER為 (1000-950)/1000*100%=5%。

　　29)ATC_WRITE_MAC_ADDRESS，寫(xiě)入MAC地址;

　　30)ATC_WRITE_EEPROM，寫(xiě)入發(fā)射功率及頻偏的校準(zhǔn)值;

　　31)ATC_READ_MAC_ADDRESS，校驗(yàn)MAC地址碼是否一致;

　　32)ATC_TESTER_RELEASE_CONTROL，釋放測(cè)試儀的測(cè)試RF端口控制權(quán);

　　33)ATC_REMOVE_DUT，斷開(kāi)WI-FI檢測(cè)板連接。