基于LabVIEW的數(shù)字通信系統(tǒng)EVM和ACPR全自動化掃描測試

　　隨著無線數(shù)字通信的迅猛發(fā)展，對于集成電路設(shè)計和測試提出了更多的挑戰(zhàn)。在產(chǎn)品設(shè)計階段，為了保證系統(tǒng)中射頻和基帶芯片的協(xié)同工作能力和兼容性，需要對系統(tǒng)進行嚴格的性能測試。然而，日益復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制技術(shù)常常給面對緊湊的項目期限的設(shè)計團隊帶來更多的壓力。所以，設(shè)計人員不僅要在短時間內(nèi)完成系統(tǒng)的測試，還要盡快從測試結(jié)果中推斷出造成問題的可能原因。本文提出一種全自動化的掃描測試方案，可以對數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)射鏈路兩個關(guān)鍵參數(shù)EVM(ErrorVector Magni rude)和ACPR(Adjacent Channel PowerRatio)進行快速、準確地測量，以便在第一時間找到設(shè)計中問題所在。

　　1 數(shù)字通信發(fā)射鏈路測試

　　對于數(shù)字通信系統(tǒng)測試來說，絕大多數(shù)參數(shù)指標是在頻域完成的，這就需要通過控制頻譜分析儀和矢量信號分析儀進行測量。其中測量數(shù)字調(diào)制的質(zhì)量對于保證數(shù)字通信系統(tǒng)正常工作和信息準確傳遞有著重要的意義。數(shù)字通信系統(tǒng)的調(diào)制指標主要有EVM，相位誤差，IQ不平衡度等。

　　EVM是指某一瞬時理想?yún)⒖夹盘柡捅粶y量信號矢量差值的模值。采用安捷倫矢量信號分析儀89600可以提供快速、高分辨率的頻譜測量、解調(diào)和時域分析，來獲得EVM的測量結(jié)果。

　　ACPR測量的是某一通信頻段主信號能量有多少泄漏到相鄰頻段。它也是數(shù)字通信系統(tǒng)的重要指標，過大的功率泄漏會引起相鄰頻段之間的相互干擾。通常，我們最關(guān)注的是主要頻段的信號功率和鄰近頻段功率的比值，通過控制頻譜分析儀測量獲得。

　　數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)射鏈路掃描測試是指針對某個參數(shù)，如增益、頻點等的變化評估其對EVM和ACPR的影響。本文以發(fā)射鏈路增益自動功率控制掃描為例進行闡述。 APC(Automatic Power Control)自動功率控制掃描是對發(fā)射鏈路中功率放大器驅(qū)動和上變頻混頻器的增益進行掃描，這些控制位在集成電路中通過特定的寄存器位來進行設(shè)置，LabVIEW通過SPI和I2C總線以特定的時序訪問芯片上這些寄存器，實現(xiàn)讀寫控制功能，來改變發(fā)射鏈路增益，掃描測試框圖如圖1所示。

　　LabVIEW 通過GPIB總線對頻譜分析儀進行控制測量ACPR；使用ActiveX控件控制安捷倫89600矢量信號分析儀測量EVM參數(shù)。這個實時控制系統(tǒng)可以利用TCP／IP、GPIB協(xié)議功能來完成PC計算機和儀器間的雙向命令傳送。LabVIEW自動掃描程序前面板如圖2所示。

　　根據(jù)掃描測試操作順序面板分為兩個部分：左邊是從Excel表格讀人使發(fā)射鏈路功率線形衰減的控制寄存器值；右邊是對儀器參數(shù)進行的自定義設(shè)置以保證更高的測量精度。所以，整個LabVIEW程序操作可以分為4部分：從Excel表格中讀取發(fā)射鏈路不同增益衰減情況下的寄存器值；將這些值通過SPI總線寫入芯片相應(yīng)的寄存器中改變發(fā)射鏈路增益(功率)；接著，自動調(diào)整儀器設(shè)置并從中讀取測量參數(shù)EVM和ACP；將測量數(shù)據(jù)結(jié)果實時寫入指定的Excel文件并存儲以便后處理進行分析。

　　Excel Read.vi實現(xiàn)從打開的Excel文件指定工作表的指定行、列中讀取寄存器預(yù)設(shè)值，并存入到LabVIEW的一個二維數(shù)據(jù)表中緩沖。這樣的好處是可以及時更正APC的預(yù)設(shè)值，使測試靈活。本設(shè)計中這個動作通過圖2中的“從Excel讀取APC數(shù)據(jù)”按鈕進行觸發(fā)，使用一個LabVIEW的事件處理結(jié)構(gòu)進行處理。

　　SPI_ Write.vi和SPI_ Read.vi通過LabVIEW對PC計算機并行接口進行編程，通過SPI三線控制完成和芯片之間的通訊。其中，并行接口控制是通過LabVIEW中的強大的I／O程序模塊為基本操作單元實現(xiàn)的。

　　2 發(fā)射鏈路EVM自動化掃描

　　在通過更改寄存器值完成發(fā)射鏈路功率配置后，就需要控制矢量信號分析儀89600調(diào)整儀器設(shè)置，并讀取掃描得到的EVM數(shù)據(jù)。LabVIEW完成對89600初始化后，為保證EVM自動測試精度需要對其做出如下配置，如圖3所示。

　　首先，要激活89600顯示頻譜圖的Trace B，如圖4所示。并命令其縱軸進行自動調(diào)整以保證功率譜在儀器顯示的合適位置上。

　　接著，激活頻段功率測量模式(BandPower)，按照前面板設(shè)定的“頻帶寬”參數(shù)，對頻段功率的左、右邊界頻率進行設(shè)定。這時，LabVIEW就可以通過Band-PowerResult屬性節(jié)點準確讀取載波的的功率。