基于LabVIEW的數字通信系統EVM和ACPR全自動化掃描測試

　　隨著無線數字通信的迅猛發展，對于集成電路設計和測試提出了更多的挑戰。在產品設計階段，為了保證系統中射頻和基帶芯片的協同工作能力和兼容性，需要對系統進行嚴格的性能測試。然而，日益復雜的數字調制技術常常給面對緊湊的項目期限的設計團隊帶來更多的壓力。所以，設計人員不僅要在短時間內完成系統的測試，還要盡快從測試結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，可以對數字通信系統發射鏈路兩個關鍵參數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計中問題所在。

　　1 數字通信發射鏈路測試

　　對于數字通信系統測試來說，絕大多數參數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。其中測量數字調制的質量對于保證數字通信系統正常工作和信息準確傳遞有著重要的意義。數字通信系統的調制指標主要有EVM，相位誤差，IQ不平衡度等。

　　EVM是指某一瞬時理想參考信號和被測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、解調和時域分析，來獲得EVM的測量結果。

　　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。它也是數字通信系統的重要指標，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。

　　數字通信系統發射鏈路掃描測試是指針對某個參數，如增益、頻點等的變化評估其對EVM和ACPR的影響。本文以發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射鏈路中功率放大器驅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，實現讀寫控制功能，來改變發射鏈路增益，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。這個實時控制系統可以利用TCP／IP、GPIB協議功能來完成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表格讀人使發射鏈路功率線形衰減的控制寄存器值；右邊是對儀器參數進行的自定義設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總線寫入芯片相應的寄存器中改變發射鏈路增益(功率)；接著，自動調整儀器設置并從中讀取測量參數EVM和ACP；將測量數據結果實時寫入指定的Excel文件并存儲以便后處理進行分析。

　　Excel Read.vi實現從打開的Excel文件指定工作表的指定行、列中讀取寄存器預設值，并存入到LabVIEW的一個二維數據表中緩沖。這樣的好處是可以及時更正APC的預設值，使測試靈活。本設計中這個動作通過圖2中的“從Excel讀取APC數據”按鈕進行觸發，使用一個LabVIEW的事件處理結構進行處理。

　　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的。

　　2 發射鏈路EVM自動化掃描

　　在通過更改寄存器值完成發射鏈路功率配置后，就需要控制矢量信號分析儀89600調整儀器設置，并讀取掃描得到的EVM數據。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)，按照前面板設定的“頻帶寬”參數，對頻段功率的左、右邊界頻率進行設定。這時，LabVIEW就可以通過Band-PowerResult屬性節點準確讀取載波的的功率。