[信息与通信]111中高速设备的测试方案.doc
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1、中高速传感器网络系统设备、接入设备研制与规模化制造技术(近距离、规模性组网)课题编号:2009ZX03006-003-01测试方案版本1.0中国科学院上海微系统与信息技术研究所二一二 年 一 月36目录一、概述1二、测试方式1三、测试内容1四、测试方案31.测试系统设备和接入设备的信道带宽32.测试系统设备和接入设备的接收机灵敏度43.测试系统设备和接入设备的接收机基带输出最小信噪比54.测试系统设备和接入设备的解调门限75.测试系统设备和接入设备的接收机动态范围86.测试系统设备和接入设备的AGC稳定时间107.测试系统设备和接入设备的PA稳定时间118.测试系统设备和接入设备的功放三阶互调
2、129.测试系统设备和接入设备的本振相位噪声1310.测试系统设备和接入设备的发射功率1411.测试系统设备和接入设备的数据速率1612.测试系统设备和接入设备的传输距离1613.测试系统设备和接入设备一体化集成高性能计算组件的计算能力1714.测试系统设备和接入设备一体化集成高性能计算组件支持远程开关机和降低CPU工作频率的功能1815.测试2G接入设备支持接入2G 网络1816.测试3G接入设备支持接入3G 网络2017.测试光纤接入设备支持接入光纤网络2118.测试低功耗传感网接入设备支持接入低功耗传感网和数据汇聚2219.测试支持视频数据的实时采集、预处理和聚合2420.测试支持声阵列
3、数据的实时采集、预处理和聚合2421.测试支持震动波数据的实时采集、预处理和聚合2522.验证支持万节点级低功耗传感节点混合组网仿真2623.测试产品正样样机的输出指标27一、 概述根据国家科技重大专项项目(课题)验收管理暂行管理办法有关规定,结合项目(课题)责任专家意见,对 “中高速传感器网络系统设备、接入设备研制与规模化制造技术(近距离、规模性组网)”课题的研究任务采用第三方机构进行测试,该课题承担单位为中国科学院上海微系统与信息技术研究所,第三方测试单位为工业与信息化部电子工业标准化研究所。二、 测试方式本测试方案依据“中高速传感器网络系统设备、接入设备研制与规模化制造技术(近距离、规模
4、性组网)”(编号:2009ZX03006-003-01)课题任务合同书规定的相关研究内容、预期目标及考核指标确定。第三方测试采用以现场测试为主,实地考察为辅的方法,第三方测试单位严格依照测试方案,全程指导和监督现场测试,并根据现场测试实测和实地考察情况,形成第三方测试报告。三、 测试内容依据“中高速传感器网络系统设备、接入设备研制与规模化制造技术(近距离、规模性组网)”(编号:2009ZX03006-003-01)课题任务合同书规定的相关研究内容、预期目标及考核指标,第三方测试的主要内容和要点如下:1. 系统设备和接入设备通信指标,包括:信道带宽、接收机灵敏度、接收机动态范围、接收机基带输出最
5、小信噪比、解调门限、AGC和PA稳定时间、功放三阶互调、本振相位噪声、数据传输速率、传输距离、发射功率;2. 系统设备、接入设备一体化集成高性能计算组件的计算能力,及计算组件支持远程开关机和降低CPU工作频率的功能;3. 接入设备支持接入蜂窝通信网(2G、3G)、光纤、低功耗传感网的功能;4. 接入设备采用一体化双模技术支持低功耗传感器网络节点接入和数据汇聚;5. 设备支持万节点级低功耗传感节点混合组网;6. 支持视频、声阵、震动波等多元化高数据量感知信息的实时采集、预处理和聚合;7. 新产品输出指标(正样样机),包括:1) 提供5套集成开发平台和物理开发平台,主要用于开发、验证最小规模网络设
6、备;2) 提供10种以上,不少于100套中高速传感器网络系统设备,主要包括3种应用子集设备,8种通用类系统设备,用于不同应用的系统示范验证,满足最小网络系统验证规模要求;3) 提供4种各20套中高速传感器网络接入设备,用于不同应用的系统示范验证,满足最小网络系统验证规模要求;4) 建立一个低功耗节点与中高速节点进行百节点规模混合组网的应用示范场景。四、 测试方案1. 测试系统设备和接入设备的信道带宽 测试条件1) 由220V AC/电池给待测设备供电;2) 待测设备正常工作; 测试框图 测试步骤1) 待测设备的射频发射端口通过100W/30dB固定衰减器接E4440A频谱分析仪;2) 待测设备
7、上电,约1分钟运行稳定;3) E4440A频谱分析仪中心频率设为340MHz,Span设为10MHz,RBW设为100KHz,VBW设为1MHz;4) 通过E4440A频谱分析仪测量占用带宽MEASURE/ Occupied BW;5) 更换待测设备,重复步骤15; 预期结果待测设备的信道带宽不超过8MHz。2. 测试系统设备和接入设备的接收机灵敏度 测试条件1) 由220V AC/电池给待测设备供电;2) 待测设备正常工作; 测试框图 测试步骤1) PC机通过网口与信号源连接,并将OFDM基带数据写入信号源;信号源输出连接到待测设备的射频输入口;待测设备的射频输出口通过可调衰减器连接到频谱分
8、析仪;2) 校准待测设备到频谱分析仪之间,以及信号源到待测设备之间的链路衰减;3) 由于电路板的零频信号存在直流分量且无测试点,为准确测量基带信噪比,选择两块相同的待测设备A和B,待测设备A断开收发切换使能信号,在I、Q两路加隔直电容,用于测量信噪比,待测设备B不做改动,用于测量误码性能;4) 待测设备A上电,约1分钟系统设备运行稳定;5) 校准待测设备A与信号源之间的频率偏差,调整信号源输出中心频率,使之与待测设备一致;6) 信号源中心频率设为340MHz,采样频率设为76.8MHz,输出功率设为-90dBm,产生一组固定数据的OFDM信号;7) 直流稳压源给待测设备A的AGC供电端加载1.
9、4VDC;8) 频谱仪射频输入口接50射频同轴点测线,频谱仪中心频率设为0MHz,Span设为20MHz,用50射频同轴点测线点测待测板的去耦电容输出端,再点击频谱仪RF/COUP按钮,通过频谱仪读出基带信号信噪比;9) 待测设备A断电,待测设备B上电,约1分钟系统设备运行稳定;10) 重复步骤5、6;11) 通过测试软件比较解调数据和本地固定数据,计算误码性能,通过主控芯片传至PC,由PC软件界面给出误码率统计结果;12) 更换待测设备,重复步骤111; 预期结果待测设备的接收机灵敏度不超过-90dBm(输出信噪比12dB)。3. 测试系统设备和接入设备的接收机基带输出最小信噪比 测试条件1
10、) 由220V AC/电池给待测设备供电;2) 待测设备正常工作; 测试框图 测试步骤1) PC机通过网口与信号源连接,并将OFDM基带数据写入信号源;信号源输出连接到待测设备的射频输入口;待测设备的射频输出口通过可调衰减器连接到频谱分析仪;2) 校准待测设备到频谱分析仪之间,以及信号源到待测设备之间的链路衰减;3) 由于电路板的零频信号存在直流分量且无测试点,为准确测量基带信噪比,选择两块相同的待测设备A和B,待测设备A断开收发切换使能信号,在I、Q两路加隔直电容,用于测量信噪比,待测设备B不做改动,用于测量误码性能;4) 待测设备A上电,约1分钟系统设备运行稳定;5) 校准待测设备A与信号
11、源之间的频率偏差,调整信号源输出中心频率,使之与待测设备一致;6) 信号源中心频率设为340MHz,采样频率设为76.8MHz,输出功率设为-90dBm,产生一组固定数据的OFDM信号;7) 直流稳压源给待测设备A的AGC供电端加载1.4VDC;8) 频谱仪射频输入口接50射频同轴点测线,频谱仪中心频率设为0MHz,Span设为20MHz,用50射频同轴点测线点测待测板的去耦电容输出端,再点击频谱仪RF/COUP按钮,通过频谱仪读出基带信号信噪比;9) 待测设备A断电,待测设备B上电,约1分钟系统设备运行稳定;10) 重复步骤5、6;11) 通过测试软件比较解调数据和本地固定数据,计算误码性能
12、,通过主控芯片传至PC,由PC软件界面给出误码率统计结果;12) 更换待测设备,重复步骤111; 预期结果待测设备接收机输出基带信噪比不超过12dB。4. 测试系统设备和接入设备的解调门限 测试条件1) 由220V AC/电池给待测设备供电;2) 待测设备正常工作; 测试框图 测试步骤1) PC机通过网口与信号源连接,并将OFDM基带数据写入信号源;信号源输出连接到待测设备的射频输入口;待测设备的射频输出口通过可调衰减器连接到频谱仪;2) 校准待测设备到频谱分析仪之间,以及信号源到待测设备之间的链路衰减;3) 在信号源和频谱仪上补偿链路衰减值;4) 待测设备上电,约1分钟系统设备运行稳定;5)
13、 校准待测设备与信号源之间的频率偏差,调整信号源输出中心频率,使与待测系统一致;6) 信号源中心频率设为340MHz,产生一组8MHz带宽的固定数据的调制信号,输出功率设为-30dBm;7) 在信号源中添加高斯白噪声,信号与噪声功率比为12dB;8) 待测设备接收机解调信号源发出的固定数据,并将数据通过网口上传到PC机,通过PC机计算误码率;9) 手动修改信号源中信噪比参数,确定接收机的解调门限,若误码率由0增加至10-5,即测得接收机解调门限;10) 更换待测设备,重复步骤19; 预期结果待测设备的解调门限为12dB误码率10-5,则信号源输出减少1dB,再次测量误码率,直至误码率满足10-
14、5,记录此时的信号源输出功率值;9) 若误码率10-5,记录此时信号源的输出功率值;10) 通过将信号源最终的输出功率值减去-90dBm,即得到系统的动态范围;11) 更换待测设备,重复步骤110; 预期结果待测设备的接收机动态范围不低于50dB 。6. 测试系统设备和接入设备的AGC稳定时间 测试条件1) 由220V AC/电池给待测设备供电;2) 待测设备正常工作; 测试框图 测试步骤1) PC机通过网口与信号源连接,并将OFDM基带数据写入信号源;信号源输出连接到待测设备的射频输入口; 2) 待测设备上电,约1分钟系统设备运行稳定;3) 校准待测设备与信号源之间的频率偏差,调整信号源输出
15、中心频率,使与待测系统一致;4) 将焊接的AGC电压测试脚接到示波器输入引脚上;5) 将FPGA JTAG下载器连接到待测设备上,下载AGC测试程序;6) 调节信号源输出功率,将信号源输出功率从-31dBm改变至-35dBm,合理设置示波器时间和幅度量程,观察AGC电压变化并通过触发模式进行捕捉;7) 从示波器上读出AGC变化及稳定需要的时间;8) 更换待测设备,重复步骤17; 预期结果待测设备的AGC稳定时间不超过30us 。7. 测试系统设备和接入设备的PA稳定时间 测试条件1) 由220V AC/电池给待测设备供电;2) 待测设备正常工作; 测试框图 测试步骤1) 信号源输出连接待测功放
16、的射频输入口;待测功放的射频输出口通过100W/30dB衰减器连接示波器1端口,示波器的2端口探头连接待测功放的收发切换接口;2) 待测设备上电,约1分钟系统设备运行稳定;3) 信号源中心频率设为340MHz,由PC机产生一组8MHz带宽的固定数据的OFDM调制信号,输出功率设为-50dBm;信号源发射此OFDM信号给功放模块;4) 基带切换模块给功放模块提供收发切换信号;5) 功放放大输出接衰减器后输入给示波器一路,示波器另一路探头点测基带切换信号,由示波器触发跟踪这两路信号,用示波器沿触发的方式检测功放开启和关断的时延;6) 更换待测设备,重复步骤15; 预期结果待测设备的PA稳定时间不超
17、过30us。8. 测试系统设备和接入设备的功放三阶互调 测试条件1) 由220V AC/电池给待测设备供电;2) 待测设备正常工作; 测试框图 测试步骤1) 信号源输出连接待测功放的射频输入口,待测功放的射频输出口通过100W/30dB衰减器连接频谱仪;2) 待测设备上电,约1分钟系统设备运行稳定;3) 校准待测系统到频谱分析仪之间,以及信号源到待测设备之间的链路衰减;4) 在信号源和频谱仪上补偿链路衰减值;5) 通过信号源产生双音信号,双音信号分别以340MHz为中心频点,左右各偏差5KHz,信号功率为1W。Amplitude设为0dBm,MODE/More/Multitone/Initia
18、lize Table/Number of Tones设为2,点击Done,再将Multitone设为On,再将RF设为On;6) 通过频谱仪测试功放的三阶互调分量(IMD3),设置频率340MHz为中心频点,AMPLITUDE调整到适当位置,SPAN设置为50KHz,Peaksearch/Marker/Delta/旋转另一个光标点到三阶主频的顶点,读出屏幕右上方的差值即三阶互调;7) 更换待测设备,重复步骤16; 预期结果待测设备的功放三阶互调不低于40dBc。9. 测试系统设备和接入设备的本振相位噪声 测试条件1) 由220V AC/电池给待测设备供电;2) 待测设备正常工作; 测试框图 测
19、试步骤1) 待测射频模块的射频输出口通过100W/30dB衰减器连接到频谱仪,射频模块输出本振连接到信号源分析仪;2) 待测设备上电,约1分钟系统设备运行稳定;3) 通过信号源分析仪测试射频模块的本振相位噪声,在Meas/View/Freq&Power/Trigger/Mode下选择Tester/Setup,选择FreqencyBand为10MHz1.5GHz,选择Freq Resolution为10Hz,点击Trigger/Trigger to Freq&power完成设置;4) 50射频同轴点测线连接到信号源分析仪的射频输入端,点测线一端接待测设备系统地,一端点测待测设备收发本振测试口进行
20、测试;5) 更换待测设备,重复步骤14; 预期结果待测设备的本振相位噪声不超过90dBc/Hz1KHz。10. 测试系统设备和接入设备的发射功率 测试条件1) 由220V AC/电池给待测设备供电;2) 待测设备正常工作; 测试框图 测试步骤1) 将待测设备的射频发射端口通过100W/30dB固定衰减器及连接线缆连接到频谱分析仪;2) 待测设备上电,约1分钟后系统设备运行稳定;3) 校准待测系统的射频发射端口到频谱分析的链路衰减,将所有与待测设备连接的连接线及连接头、大功率衰减器用射频转接头连接起来,再分别将它们连接在信号源与频谱仪两端,测试它们的插入损耗;4) 将频谱分析仪中心频率设为340
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- 信息与通信 信息 通信 111 高速 设备 测试 方案
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