安捷倫科技新一代 WLAN 生產測試解決方案

應用手冊

無線區域網路（或 WLAN）是行動通訊成長最快速的領域，在接下來的幾年當中，

大部分的筆記型電腦以及愈來愈多的 PC、PDA、行動電話和其它商用企業產品都將配備

無線通訊技術。近幾年來，採用 IEEE 802.11b 標準的無線網路發展得相當成功，主要是

拜家庭和辦公室能夠享有更加方便又經濟的網際網路服務所賜。儘管如此，市場還是持

續需要更高容量的網路、更大的無線通訊範圍、以及更快的傳輸速度，而 IEEE 802.11a

和 IEEE 802.11g 技術就是為了滿足這樣的需求而發展出來的，可提供比 802.11b 還要高的

資料速率，相較於 802.11b 的 11 Mb/s，其最高的資料速率可達 54 Mb/s。在此同時，標準

的演進也相對提高了 WLAN 產品的複雜度，如果要達到預期的效能要求，而且雙頻

（dual band）操作或支援多重格式的產品在市場上要持續成長的話，這些複雜的設計勢必

會需要更精密且徹底的生產測試方法。

這本應用手冊一開始會先簡單地介紹 IEEE 802.11 技術，接著說明以黃金射頻樣品

（golden radio）為主的測試系統，及其在 WLAN 生產製造上的主要限制，最後再介紹採

用整合式測試機組的系統，並說明它與使用黃金射頻樣品的方法相較的主要差別及優

點。

2

目錄 WLAN 簡介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

WLAN 生產製造概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

使用黃金射頻樣品的 WLAN 生產測試系統 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

什麼是黃金射頻樣品 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

採用整合式測試機組的 WLAN 生產測試系統 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

可程控向量信號產生器的優點 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

寬頻接收器的優點 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

整合式測試系統提供的量測功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

整合式測試系統與黃金射頻樣品測試系統的比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

發射調變準確度：EVM vs. PER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

頻域雜訊遮罩測試 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

單次擷取可以進行多項量測 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

接收器的靈敏度測試 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

頻帶外的旁生雜訊測試 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

測試系統的彈性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

建議使用的安捷倫設備 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

GS-8300 N4993A WLAN 生產線功能測試系統 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

GS-8300 N4994A WLAN 整合式套裝解決方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

N4010A WLAN 測試儀器選項 102/103 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

86901 A向量信號分析軟體 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

相關的參考文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3

WLAN 簡介 無線區域網路（WLAN）是一套透過無線的方式傳送數位資料封包的系統，基本上是

有線區域網路功能的延伸。WLAN 可讓移動的電腦使用者不需要真正用線連接網路，即

可與網路連線並存取各種網路資源。

過去幾年中，已發展出好幾套不同的 WLAN 技術和標準，目前所生產的產品大多是

採用 IEEE 802.11 標準，包括：802.11a、802.11b 和 802.11g。

IEEE 802.11 WLAN 標準各有不同的調變方式、資料速率和頻率範圍，摘要如下表。

這些 IEEE 802.11 系統不是採用直接序列展頻（DSSS）技術，就是正交分頻多工

（OFDM）方法。

另外，為了擴大範圍或提高傳輸速度，也採用一些特殊或某個地區特有的方法，例

如，在日本就提出了 802.11j 標準，以利用 4.9 到 5 GHz 不需執照就能使用的頻譜，且所

採用的頻道和編碼方式就是為了提供比 802.11 a/b/g 標準還要高的涵蓋範圍。

發射方式 調變格式

IEEE

標準頻段

最高資料速率

（Mb/s）DSSS OFDM BPSK QPSK 16QAM 64QAM

802.11b 2.4 GHz 11 DIFF1 DIFF1

802.11g 2.4 GHz 36（選項可達 54） DIFF1 DIFF1

802.11a/h 5-6 GHz 36（選項可達 54）

1. DIFF = 差動式調變編碼方法

4

IEEE 802.11b 工作於 2.4 GHz 頻段，採用 DSSS 技術將單一個載波上的能量分散在更

寬的頻譜內。802.11b 使用兩種編碼方式來擴展單一個載波的頻譜，其中互補碼移位鍵

（CCK）是必備的，而封包二進位迴旋乘積編碼（PBCC）則是可選用的編碼方式。CCK

可透過 DQPSK 調變，將 802.11 原來的最高資料速率提高到 11 Mb/s，PBCC 則利用前向

錯誤修正（forward error correction）方法來提高受到雜訊所限制的連結效能。

802.11g 標準是 802.11b 標準的延伸，802.11g 標準將 802.11a 中的 OFDM 傳輸模式加

到802.11b 標準中，因此可以在 2.4 GHz 的頻段提供 802.11a 的資料傳輸速度。除了

802.11a 的 OFDM 模式之外，802.11g 也定義了可提高資料傳輸速度的選用模式：採用

8PSK 的 PBCC 和一個選用的 CCK-OFDM 模式，此模式乃是結合 802.11b 的前導資訊

（preamble）與OFDM 的封包，但 CCK-OFDM 模式在目前的系統中很少使用。

802.11a 則是在 5 GHz 的頻段運作，與 802.11g 一樣，採用 OFDM 做為傳輸的機制。

OFDM 使用很多個載波，就 802.11a 而言，總共有 52 個載波，其中 48 個用來承載資料，

另外 4 個則是做為指引信號（pilot）。802.11h 是 802.11a 標準的延伸，為的是符合歐洲 5

到 6 GHz 頻段的安規要求。

這些方法中的 RF 載波都必須經過調變，此處介紹的所有 WLAN 系統的前導資訊都

使用固定的調變格式，只要改變封包資料傳送部份的調變格式即可改變資料速率。叢發

信號前面的部份通常會使用諸如 BPSK 等較簡單的調變格式，而叢發的部份則會包含頻

率和叢發信號長度等重要的資訊，且比較不會出現位元錯誤。802.11b 和 802.11g 使用

(D)BPSK 和 (D)QPSK 做為資料傳送的方式，802.11a/h 和 802.11g OFDM 模式在較低的資

料速率會使用 BPSK 和 QPSK 來調變資料符號碼，而在較高的位元速率則使用正交振幅

調變（QAM）方法。

如需有關 WLAN 標準中使用之調變方法更詳細的資訊，請參考應用手冊 1380-1 RF

Testing of Wireless LAN Products。

5

WLAN 生產製造概述

使用黃金射頻樣品的 WLAN生產測試系統

WLAN 接取點（access point）和網路介面卡大部分是由接單生產廠商（CM）和專業

代工設計製造商（ODM）來生產製造的，對這些 CM 和 ODM 廠商而言，既要維持低的

測試成本，又要兼顧 WLAN 產品在效能上的穩定一致性是非常重要的。要將測試的成本

降到最低需考量幾個關鍵的因素：

• 測試設備的資本支出

• 同一套系統可以測試的不同種 WLAN 產品的數目

• 待測品（DUT）的合格數目或良率

• 測試系統的開發與支援（從啟動測試到校準和維護等）

如需有關 WLAN 生產測試及流程更詳細的資訊，請參考應用手冊 1380-3 802.11a/g

Manufacturing Test–A Guide to Getting Started。

目前許多的 WLAN 生產測試都採用以黃金射頻樣品為主的系統。以黃金射頻樣品為

主的系統會包含一個已知良好（又稱為”黃金”樣品）的 WLAN 無線通訊產品，通常還

會有一部頻譜分析儀、功率錶和電源供應器。此外，也需要使用測試控制軟體，以便將

DUT 調到特殊的測試模式以及控制黃金射頻樣品。

圖 1：以黃金射頻樣品為主的生產測試系統

6

什麼是黃金射頻樣品？

系統所需的信號源和接收器乃是透過黃金射頻樣品來提供的。黃金射頻樣品本身也是

另一個 WLAN 產品，同樣來自於待測品的生產廠商，此樣品會經過一些調整以提供所需

的連結和測試信號，且必須由晶片組廠商來提供和支援。黃金射頻樣品可用來產生 RF 信

號以測試 DUT 的接收器，以及接收 DUT 送出的封包。黃金射頻樣品必須放置在有 RF 屏

蔽的隔離箱（enclosure）中，才能確保測試結果的穩定一致性，且由切換式衰減器來提供

黃金射頻樣品的功率控制。

這種系統一般會需要用到兩部工業電腦：一部用來控制黃金射頻樣品，另一部用來控

制待測品和系統的其它組件。

頻譜分析儀是進行發射器測試的主要儀器，可量測頻譜遮罩和功率位準，功率錶和感

測器則用來進行總和功率量測和校準。

雖然從資本支出的角度來看，以黃金射頻樣品為主的系統通常被認為是比較經濟的測

試系統，但這種系統也存在著一些根本的問題，包括這些系統都是特殊而專用

（proprietary）的，需要很多的系統維護工作，而且無法量測 EVM，因此較不適合用在雙

頻操作或支援多重格式的無線通訊產品上。

以黃金射頻樣品為主的測試系統只能用在特定一家 WLAN 晶片組製造商的產品上

以黃金射頻樣品為主的系統本質上就是一種特殊的專用系統，會使用與 DUT 相同的

晶片組/元件，因此 ODM 和 CM 廠商需要仰賴晶片組供應商提供所需的支援，以及校

準、操作和維護這些黃金射頻樣品系統的程序。

一條可以測試多種晶片組的生產線會需要用到同樣多種的黃金射頻樣品，而且每當生

產線有一批不同的晶片組需要測試時，都必須重新調整設定。

以黃金射頻樣品為主的測試系統可能需要相當多的維護工作

所需進行的校準次數取決於黃金射頻樣品的效能，以及相關的 RF 接線、衰減器和組

合器（combiner）等。隨著需要測試的產品數量和種類日增，支援這些系統所需的工程花

費也會增加。

以黃金射頻樣品為主的測試系統無法量測 EVM802.11b 採用相對較簡單的調變格式，因此其效能並不全然仰仗調變的品質，資料符

號碼（data symbol）在出現位元錯誤或封包錯誤之前，可以忍受相當程度的誤差。在低位

元速率的系統中，未達到調變準確度的測試限制範圍之前，發射器的效能變差通常就會

開始出現在頻譜遮罩內了。

802.11a/g 中使用的是較高階的調變格式，如 64QAM，因此調變的品質就很重要了。

調變中產生的誤差可能導致資料符號碼的解譯出現錯誤，最後造成傳輸範圍或資料傳輸

速率受到限制。因此，調變準確度的測試對支援多重格式的無線通訊產品而言相當重

要，而且 802.11a/g 的規格中亦規定要利用誤差向量大小（EVM）量測來測試發射器的調

變品質。EVM 可以量測出調變過的載波和理想的參考信號之間的差異，是設計和開發

WLAN 晶片組的過程中，用來量測調變準確度的方法。

7

雙頻操作或支援多重格式的無線通訊產品如果要能成功地與其它無線通訊產品相容互

運的話，生產製造商就必須確保發射器的品質夠高，也就是需要測試其 EVM。然而，對

成本很敏感的製造商所面臨的一個難題是：直到最近，市面上買得到、可在 WLAN 要求

的高頻寬範圍內量測EVM 的測試設備一直相當地昂貴，因此，這些製造商只好試著調整

和延伸其黃金射頻樣品系統所使用的程序來測試調變的品質。

以黃金射頻樣品為主的系統無法量測 EVM，而是會進行一種稱為發射封包錯誤率

（TxPER）的測試，這種測試的目的與 EVM 測試很類似，都是為了驗證發射器的調變品

質。TxPER 測試需要控制 DUT 發射一串預先定義好的資料封包，然後利用黃金射頻樣品

中的接收器來蒐集這些資料，再將這些資料與參考資料相比較，以檢查封包錯誤率

（PER）是否有惡化的現象。這種方法的問題在於它會因供應商的不同而不同，且因使用

不同的黃金樣品，所以很難重製測試系統。即使發射器的效能維持不變，黃金射頻樣品

的接收器效能若有改變，也可能得到不同的 PER 結果。這樣一來，可能會造成生產線上

出現“不合格誤判”（也就是好的產品被誤判為不合格）、不同生產線產出的產品品質不

一致、以及生產良率不穩定等情形，這些狀況會為想要維持穩定的產出速度和一致的生

產品質的製造商帶來極大的挑戰。

黃金射頻樣品無法產生與研發階段所做的量測相同的結果

變更設計之後，在開始進行大量生產之前，通常需要在開發測試系統的過程中透過人

工來操作和除錯，以確保產品能如預期地動作。由黃金射頻樣品所得到的結果無法直接

與研發或驗證時使用標準測試設備所得到的結果相比較，造成解決問題的時間拖得更

久。

大小誤差

誤差向量

誤差向

量大小

(EVM）

量測

到的

信號

“理

想”

的參

考信

號相位誤差

圖 2：誤差向量大小（EVM）

8

採用整合式測試機組的 WLAN生產測試系統

有別於黃金射頻樣品為主的測試系統，安捷倫科技推出一種更加符合成本效益且彈性

十足的整合式測試系統，可以提供量測 EVM 所需的頻寬。此 WLAN 生產測試系統採用

整合式的寬頻測試機組，可讓不同供應商的晶片組測試變得更加方便容易，且能提供比

目前盛行的黃金射頻樣品系統更高的品質和效能。

在這套系統中，黃金射頻樣品、功率錶、頻譜分析儀、以及相關的接線和 RF 切換等

功能全都已整合到單一部儀器中，也就是 N4010A 無線連接測試儀器，此測試儀器可以大

幅降低系統的複雜度，以及克服黃金射頻樣品系統帶來的相關限制。

N4010A 無線連接測試儀器（搭配 WLAN 選項 102/103）包含一部可程控的向量信號

產生器和一部準確度接近功率錶的寬頻接收器。此測試儀器具備優異的 RF 性能，因此不

需要使用黃金射頻樣品系統中通常必須要有的功率錶和感測器。

內建的向量信號產生器可以產生所需的資料數碼以測試 DUT 的接收器，也可以經過

設定後，模擬出各種的信號，因此能針對接收器測試提供非常彈性的激發信號。

寬頻接收器（22 MHz 的數位轉換器）可在校準和最終測試時，準確地擷取發射出來

的信號，其 WLAN 量測核心軟體和驅動程式可以計算並報告發射器的效能。

這套系統只需要使用一部 PC 來執行 DUT 控制軟體、N4010A 驅動程式和 WLAN 量

測核心軟體。夾具通常還是需要加以 RF 隔離，測試系統中包含一部直流電源供應器，可

進行發射和接收電流測試。

圖 3：整合式的 WLAN 生產測試系統

無線連接測式器

待測物 電源

供應器

9

可程控向量信號產生器的優點

擁有一部可程控的向量信號產生器意味著可以用同一部信號產生器來產生任何的測試

信號序列，因此不會受限於黃金射頻樣品特殊而專用的信號序列，這樣的獨立特性使得

此測試機組可適用於多種晶片組，也表示它可以取代多個黃金射頻樣品。

彈性的信號產生能力是功能超強的工具，例如，可以產生一個有缺陷的信號以測試接

收器在非理想條件下的動作狀況。這樣的功能非常適合用於設計驗證、模組整合、以及

相容互運性測試，而且可以進行更有效的生產測試。

寬頻接收器的優點

整合式測試系統中 22 MHz 的寬頻接收器具有可以擷取整個 802.11a、b 或 g 頻道的優

點，也就是說系統保證可以量測到會影響 DUT 效能的任何失真、頻道間 roll-off、或不想

要的旁生雜訊信號等狀況。

上圖是利用 N4010A 測試儀器和 89601A 向量信號分析軟體，量測一個真實的 DUT

所得到的結果，可以看出若要觀察 WLAN 信號的完整特性，就必須將整個頻道擷取下

來。如果只使用有限的頻寬，可能就無法擷取和診斷出失真的效應或功率相對於時間的

特性（如壓縮）。

無線連接測試儀器中的寬頻接收器可在生產線上使用真實的“叢發式”WLAN 信

號，利用信號的功率相對於時間的特性，或是讓產品在 Tx 和 Rx 路徑間切換，才能真正

評估出 DUT 在真實操作條件下的效能。

圖 4：利用全部的頻道頻寬來量測 WLAN

10

整合式測試系統與黃金射頻

樣品測試系統的比較

N4010A 測試儀器也可以搭配 89601A 向量信號分析軟體使用，以分析和偵測各種信

號格式和狀況的問題。89601A 可為 N4010A 無線連接測試儀器的核心功能再增添彈性的

數位解調和發射器分析能力。

整合式測試系統提供的量測功能

採用整合式測試機組的系統可進行下列量測：

使用黃金射頻樣品的系統與使用整合式測試系統所進行的量測有許多不同之處。

發射調變準確度：EVM vs. PER如前所述，EVM 是非常重要的發射器品質量測項目，可確保雙頻操作或支援多重格

式的無線通訊產品能夠與其它無線通訊產品成功地相容互運。然而直到最近，市面上買

得到、可在 WLAN 要求的高頻寬範圍內量測 EVM 的測試設備一直相當地昂貴，因此，

生產製造商只能利用黃金射頻樣品系統中的發射封包錯誤率（TxPER）來測試調變的品

質。TxPER 測試需要控制 DUT 發射一串預先定義好的資料封包，然後利用黃金射頻樣品

中的接收器來蒐集這些資料，再將這些資料與參考資料封包相比較，以檢查封包錯誤率

（PER）是否有惡化的現象。當 WLAN 接收器無法修正傳送進來之信號的所有錯誤時，就

會報告封包錯誤的狀況。

發射器量測

調變準確度/星座圖誤差（EVM）

輸出功率

頻譜遮罩

中心頻率誤差容許度

頻譜平坦度

載波抑制

中心頻率洩漏

天線多向性（diversity）

發射模式電流1

接收器量測

靈敏度

RSSI 校準

天線多向性

休眠模式電流1

接收模式電流1

1. 在測試系統內使用 DMM/PSU 所進行的電流量測

圖 5：整合式測試系統所涵蓋的 WLAN 測試項目

11

PER 只能指出通訊連結中的某個地方出現錯誤，但是無法提供叢發信號錯誤相對於個

別位元錯誤的資訊。這樣一來會造成一個結果：為了提高量測的信心度，必須要分析許

多的封包以得出低 PER 的結果，因而需要很長的測試時間。

PER 也會用在半功能性的通過/不通過檢查上，雖然 EVM 無法提供這種端對端的功能

性測試，但是在進行 Rx 靈敏度測試時所得到的 RxPER 結果亦可用來進行通過/不通過的

檢查。

EVM 是專為量測調變品質而設計的，是一種經業界驗證過的量測項目，N4010A 測試

儀器就運用了 89601A 向量信號分析軟體首創的技術來量測 WLAN 的 EVM，這項發射器

調變品質量測也可以讓我們對接收器接收和解譯信號的能力好壞有一個清楚的概念。整

體而言，低的 EVM 與低的位元錯誤率（BER）是相互關聯的，發射器的 EVM 變差將會

在接收端造成更多的錯誤，導致相容互運以及服務品質的問題。

就調變品質而言，EVM 量測比 PER 較可預測。圖 8 是量測一 802.11g 產品（54

Mbps、64QAM、OFDM 信號）所得到的結果，隨著 DUT 輸出信號的功率位準和失真提

高，TxPER 也會突然由相對低點變成高錯誤率，但 EVM 的變化則比較線性，因此用在生

產測試上比較可以預測。

1. DUT 發射出預先定義好的

封包序列。2. 將 RF 信號衰減

以符合黃金射頻

樣品接收器的殘

存 BER 範圍。

3. 透過黃金射頻樣品的 RF硬體及供應商特有的 DSP演算法，解出資料位元。

4. 利用供應商特有的

PER 量測應用軟體

來計算結果。

圖 6：量測發射封包錯誤率

圖 7：量測發射器的 EVM

1. DUT 發射出預先定義

好的封包序列。

2. RF 信號經過取樣 [擷取]，然後送到量測用 PC 上執行

的應用軟體中。

3. 依照擷取到的資料批次

進行量測結果的處理。

12

IEEE 802.11 標準中規定，54 Mb/s 資料速率的相對星座圖誤差不可超過 -25 dB，大約

等於 5.6% 的 EVM 讀值。由上面的圖可以注意到，即使 EVM 超過了 5.6 %的限制，PER

還是相當的低。如果直接使用 PER 來決定發射器品質的話，測試系統很可能就無法偵測

出不合乎規格的產品，而導致相容互運與服務品質的問題。

EVM 量測在校準程序中將會變得愈來愈重要

WLAN 產品需要在不同的功率位準、頻道和位元速率下進行校準，也是生產過程中

最耗時的部份。校準的步驟一般會需要將輸出功率調到一個特定的絕對位準，或是達到

容許的最高失真程度的位準，以校準 DUT 中的功率放大器（PA）。

在採用黃金射頻樣品的系統中，這種失真量測通常需要提高 DUT 的功率位準，一直

到發射信號的一些特性（如頻譜旁波瓣）達到預先定義的限制為止。由於這種測試方法

比起直接量測 EVM，通常較不準確也比較無法預測（對位元速率較高的 802.11a/g 系統來

說更是如此），因此功率位準一般要調得比最高位準稍微低一些。這樣做雖然能確保產品

可以正常地運作，但卻無法讓產品的效能達到最佳的狀態。

如果使用整合式的測試系統，則功率、EVM以 及其它諸如 IQ 偏移和頻率誤差等量測

都可以透過單一次的資料擷取來進行，能夠快速又準確地量測出發射器的效能。準確度

和穩定一致性提高後，就可以使用 DUT 放大器的完整放大範圍，因此也可以將發射的品

質最佳化。此外，高準確度和穩定一致性也能降低量測的不確定度，也就是說，可將測

試限制的安全防護範圍（guard band）調得較小，達到更高的生產良率。

圖 8：從一個 802.11g WLAN 產品測得的 TxPER 和 EVM 相對於功率位準的特性

即使 EVM 已經超過了規格的限制，PER 還是判定為”合格”

54 Mb/s 的 EVM 規格限制

13

在生產線上量測 EVM 也意味著較容易將不同生產線和生產基地的調變準確度量測結

果相互關聯起來，而且所得到的量測結果也會與模組設計階段在研發實驗室所做的量測

一致。

頻域雜訊遮罩測試

頻域雜訊測試或頻譜遮罩測試規定，發射的信號不可超過特定的頻譜遮罩，而頻譜遮

罩是相對於中心頻率±9 MHz 範圍內（也就是佔用的頻道）的最高功率頻譜密度來定義

的。此遮罩規定了距中心頻率載波最多±30 MHz 遠的功率限制，這種測試通常會在三個

頻道上進行，例如在頻帶中的高、中和低頻率進行。校準 WLAN 產品時，一些供應商會

建議提高發射功率，直到達到頻譜遮罩的限制，或是較高階之調變格式（如 64QAM）的

EVM 限制值為止。

在採用黃金射頻樣品的系統中，會使用頻譜分析儀來掃描所有的頻道和兩個相鄰的頻

道（亦即 60 MHz 的掃描），然後量測主要波瓣以及第一和第二個旁波瓣的功率。接著調

整 DUT 的輸出功率位準，以確保旁波瓣的功率位準不會超過預先定義的限制值。整合式

測試系統則是透過寬頻的擷取以及具頻率選擇性的功率量測來進行頻帶內和相鄰頻道的

量測，而非使用掃頻式的量測。

進行頻譜遮罩測試時，此測試系統會擷取中心的頻道，並進行兩次額外的擷取（一個

比中心頻段高，另一個則比它低），得出 60 MHz 的頻距。量出中心頻率以及兩個相鄰頻

道的功率位準後，測試系統接著就可以判斷是否有超過第一個和第二個旁波瓣的限制

值。此測試系統也可以計算在中心“頻帶內”擷取得之信號的平均輸出功率以及佔用的

頻寬大小。

其顯著的優點是：透過整合式測試系統，可以對 WLAN 的叢發信號進行時閘式的分

析，也就是說，頻譜分析量測可以代表 DUT 在真實操作條件下的實際效能。

時閘式分析

整合式測試系統讓時閘式分析邁入了新的紀元。

圖 9 是利用 89601A 向量信號分析軟體測得的 OFDM 叢發信號頻譜圖（相對於時間的

頻譜繪圖），在叢發信號開始的地方可以清楚地看到前導資訊中簡短的同步部份，這些就

是一根一根的“手指”。

下表摘要整理了 PER 和 EVM 之間的主要差異。

TxPER Tx EVM

測試目標

量測結果可以提供的資訊

全產業的支援

1. DUT 的調變品質是否 OK

2. 半功能性的檢查

無法從合格的封包得到個別位元錯

誤的資訊，因此需要擷取很多個封

包才能避免掉過度的量測變動。

量測結果會因供應商的不同而不

同，且會取決於黃金射頻樣品的效

能。

1. DUT 的調變品質是否 OK

2. 相容互運性測試

每個叢發信號都能提供效能的資料，

有時候只要一到兩個叢發信號就能提

供足夠的資訊。

即使是不同的設計也可以得到一致的

結果。

14

如果在偏離中心頻率的位置，對這部份的掃頻結果進行時閘式的頻譜分析，可以看到

不想要的 OFDM 旁波帶，這是因發射鏈路上的失真所造成的，如以下兩張圖所示。

利用頻帶功率游標可以進行簡單的旁波帶功率量測，藉以瞭解所發生的失真程度。由

圖 10a 可以看出次載波的間隔在旁波帶中是如何再度跑出來的，不想要/想要功率的比值

為 -34 dB。在圖 10b 中，輸出功率提高了 4 dB，不想要/想要功率的比值現在變成 -30

dB，可以注意到旁波帶中形成了“多出來”的次載波。

“手指”指出了OFDM 叢發信號開始處的前導資訊

圖 9：OFDM 叢發信號的頻譜圖

圖 10：時閘式的頻譜量測

15

雖然在生產環境中不會使用上面的頻譜圖和頻譜分析圖，但 89601A VSA 軟體確實是

一套功能強大的工具，就 OFDM 頻譜分析而言，只要使用非常短的時間（在此例中，只

需 8μs 來擷取前導資訊），即可成功地分析出旁波帶的失真，有助於大幅縮短整體的測試

時間。

雖然 DSSS 方法的格式不同，但 DSSS 的前導資訊看起來可能很類似，在此情況下，

只要一個穩定的定量信號就可以確保一致的結果。時閘的長度可以選擇，且可以經過最

佳化，以便在連續的叢發信號上測得相同段的信號。透過時閘式的頻譜量測，可以快速

但穩定地量測出旁波帶的失真程度，就如同 OFDM 一樣。

單次擷取可以進行多項量測

此測試系統只要擷取一次資料，即可進行多項發射器量測。擷取一次資料可以進行的

發射器解調量測包括：

• 頻譜平坦度

• 頻率誤差

• 中心頻率洩漏

• EVM

也可以針對同一次擷取到的資料進行下列的 RF 頻譜以及與功率相關的測試：

• 頻譜遮罩

• 平均功率

• 佔用的頻寬

從單一次的資料擷取可以得出多項量測結果或許可以改變產品測試的方式，例如，可

以大幅減少測試中使用的資料或叢發信號量，進而縮短測試時間。

16

接收器的靈敏度測試

接收器的靈敏度測試需要在特定的資料速率和功率位準下，量測接收器的封包錯誤

率。採用黃金射頻樣品的系統會利用黃金射頻樣品的發射器來產生封包（如 1000 個封

包），然後用 DUT 的接收器來接收。

DUT 的控制和量測軟體會比較發射出來和接收到的封包，然後計算接收器的封包錯

誤率（Rx PER）。

如應用手冊 Using the E4438C ESG Signal Generator and Signal Studio for 802.11 WLAN

Receiver Testing（文件編號：5989-0075EN）中所述，PER 會隨功率位準的改變而改變，

因此進行 PER 測試時，使用準確且經校準過的 RF 位準是非常重要的。

整合式測試系統中的信號源所扮演的角色基本上與黃金射頻樣品的發射器一樣，不同

之處在於它可以針對功率、頻率和溫度進行校準，以產生確知良好的信號。

1. 黃金射頻樣品發射出封包序列。

2. 利用 DUT 的 RF 硬體和 DSP演算法解出資料位元。

3. 透過執行 DUT 軟體的 PC計算出 PER。

圖 11：使用黃金射頻樣品進行接收器的靈敏度測試

17

整合式測試系統中的信號源具有可以模擬任何 WLAN 信號的彈性，因此多了一個不

限用於任何一種特定的 WLAN 晶片組的優點，適合用來取代黃金射頻樣品。接收器的

PER 也可以用來進行 DUT 的功能測試，相當類似於黃金射頻樣品系統中所使用的發射

PER 測試。

頻帶外的旁生雜訊測試

頻帶外的旁生雜訊測試是為了確保無法預期的零組件效能變動和交互作用不會造成超

過頻譜安規限制的結果。雖然一開始試產時可以進行這項測試以協助建立規格，但因它

執行起來太過耗時了，因此在大量生產時很少進行這項測試。如果需要進行頻帶外的旁

生雜訊測試的話，整合式測試機組的系統中必須再增加一部頻譜分析儀，以提供所需的

頻率涵蓋範圍到 26.5 GHz。

測試系統的彈性

由於黃金射頻樣品是一種特殊的專用系統，因此要調整適用於新的技術或頻率範圍不

是一件容易的事情，而且需要使用多種不同的黃金射頻樣品，才能測試各種不同的晶片

組。另外，也很可能需要使用其它的硬體，使得系統配置變得更加複雜，且會增加校準

和支援的間接成本。

就頻率範圍和頻寬的基本要素來說，採用整合式測試機組的系統是一套很容易因應不

斷改變或特殊技術、多重格式、以及未來測試需求的解決方案。有愈來愈多的消費性產

品將不同的技術（如 Bluetooth 和 WLAN）整合在其中，如此一來就需要進行更徹底的

RF 參數測試，以確保各個組成的零組件不會相互影響。可適用於多種技術的測試系統

（如此才能降低資本投資的支出）才是比較具吸引力的解決方案，特別對需要面對多種技

術和產品的接單生產廠商來說更是如此。

當模組設計階段或生產製造廠房的重工（re-work）區需要更多的 RF 分析能力時，

N4010A 測試儀器可以搭配安捷倫科技彈性十足的 89601A VSA 軟體使用，以精確地找出

問題點。89601A 選項 B7R 特別設計了多種預設的狀態，可協助解調出 WLAN（802.11

a/b/g）的信號，並進行各種複雜的量測。這套功能超強的工具可偵測和排除 WLAN 設計

的問題，並且徹底連接貫通從研發到生產製造的整個過程。

1. 測試系統產生 WLAN封包。

2. 利用 DUT 的 RF 硬體和DSP 演算法解出資料位元。

3. 透過執行 DUT 軟體的 PC 計算出 PER。

圖 12：利用整合式測試系統進行接收器的靈敏度測試

18

摘要 採用整合式測試機組的系統可以獨立於任何廠商的晶片組之外，而且符合準確度、頻

寬和頻率範圍等基本要素的需求，非常適合用於目前的 WLAN 生產製造技術中。與採用

黃金射頻樣品的系統不同的是，這套解決方案：

• 不限用於特定一家 WLAN 晶片組的供應商

• 可提供符合經濟效益的 EVM 量測能力

• 可降低系統的複雜度以及校準和維護的間接成本

這套系統的架構也可以提供測試 WLAN 產品的新方法，且更容易調整因應未來的技

術所需。在許多的生產製造環境中，測試的彈性是極其重要的，因此這套系統在不斷演

進的市場上，必定可以成為一套持久有效的解決方案。

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建議使用的安捷倫設備 GS-8300 N4993A WLAN 生產線功能測試系統

GS-8300 N4993A WLAN 生產線功能測試系統是一套可以量身打造的測試平台，能讓

WLAN模組製造商快速達到量產的規模、提高生產產品的良率、以及降低整體的測試成

本。GS-8300 N4993A 是一套完全整合的全方位解決方案（turnkey solution），可測試各種

802.11b 和 g WLAN 晶片組的設計。這套系統可針對不同應用的需求量身定製，且提供全

球的支援。GS-8300 採用標準的平台，可擴充適用於未來的需求，不僅能將測試成本降到

最低，而且還能加快上市時間、量產時間、以及獲利時間。這套系統包含一部整合式的

單機測試儀器、數種夾具的選項、以及容易使用的 Wireless Test Manager（無線通訊測試

管理員）軟體（或透過系統定製方式提供的其它測試執行程式）。此系統不需使用黃金樣

品，可進行經濟有效的 EVM 量測，達到更高的產出速度。GS-8300 的設計可廣泛地應用

於多種通訊格式，適合 WLAN 晶片組和參考設計的製造商以及 WLAN 模組的開發和生

產測試使用。

特色

• 標準的 802.11b 和 g 測試平台可針對特定的需求量身打造。

• 專為支援 RF 大量生產的功能驗證需求而設計。

• 系統軟體包括量測程式庫、測試計畫樣板（test plan template）、圖形化使用者操作介

面、以及自我測試軟體。

• 提供系統診斷軟體以解決系統的問題。

• 不需使用黃金樣品，是一套整合式的單機測試系統，外加多種夾具的選擇。

• 提供的服務包括：產能移轉、最佳化、安裝、訓練、RF 專業協助、諮詢顧問、以及專

案管理等，並提供客戶單一的聯絡窗口。

• 安捷倫科技全球化的在地支援服務（含檢驗、維護及備用零件供應等）可確保系統維持

最長的正常運轉時間。

GS-8300 N4994A WLAN 整合式套裝解決方案

Agilent GS-8300 N4994A WLAN 整合式套裝解決方案是專為想要將現有的系統升級，

或是需要單機式信號源和分析儀解決方案的製造商所設計的。Agilent GS-8300 單機式測

試系統以經濟的價位，提供測試儀器等級的信號源和分析儀給 WLAN 生產測試使用，其

信號源使用的是低 EVM 的高品質調變器，可提供最佳的 DUT 接收器靈敏度量測能力，

以及減少不合格誤判的情形。除了進行 RF 頻譜分析以保證發射品質符合安規標準之外，

GS-8300 的 RF 分析儀也可以透過 EVM 量測，提供調變品質的分析，如此一來，就可以

直接測試產品是否符合 WLAN 標準，其速度也比其它方法快許多。

GS-8300 WLAN 套裝解決方案可以量身定製，以協助 802.11b 和 g 晶片組和參考設計

的製造商降低整體的測試成本，同時加快產品推出上市的時間。GS-8300 套裝解決方案具

有完全整合之 GS-8300 WLAN 測試解決方案的許多優點，包括全球化的支援，而且可以

支援多種的 WLAN 晶片組，也能針對不同的應用需求量身定製。

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N4010A WLAN 測試儀器選項 102/103N4010A WLAN 測試儀器選項 102/103 可用來驗證 802.11a/b/g 模組和產品是否符合其

RF 設計要求。

N4010A 選項 102/103 包含整合式硬體，可在 2.4 GHz（選項 102）和 4.8 到 5.875

GHz（選項 103）頻段進行 RF 發射器和接收器量測。需外接一部 PC 來執行無線通訊量

測核心軟體，此軟體可用來分析資料。

加入選項 101，N4010A 也可以用來進行 Bluetooth 量測。如需 Bluetooth 量測和功能

的完整介紹，請參見 N4010A 的產品網頁，網址是：

www.agilent.com.tw/find/n4010a。

特色

• 支援 2.4 GHz 和 4.8 到 5.875 GHz 頻段的發射器與接收器測試。

• 22 MHz 的數位轉換器頻寬可進行完整的信號擷取分析。

• 寬頻基頻信號產生器（信號源）可用於 WLAN 信號模擬。

• WLAN 量測核心軟體使用領先業界的 89601A VSA 軟體。

• 彈性的硬體架構可測試 WLAN 和 Bluetooth 模組的 RF 效能。

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86901A 向量信號分析軟體

86901A 向量信號分析軟體是一套彈性的工具，可用來進行數位通訊信號的 RF 與調變

品質量測。

運用 89601A 軟體中的各項調變分析工具，可以快速地評估及偵測和排除數位調變信

號的問題。Trellis 圖/眼圖可以檢查符號碼的行為特性；星座圖和向量圖是信號行為的整

體指標，可以提供找出問題成因的線索；善用 EVM、EVM 頻譜、以及 EVM 時間等功

能，則可以更深入地檢查出各種的信號錯誤。

利用 89601A 軟體的 RF 示波器功能，可以進行時域的分析；透過主要時間顯示可以

評估脈衝形狀的好壞；時閘功能可讓使用者選擇叢發信號的特定部份來加以分析；運用

諸如 CCDF 和 CDF 等統計工具，則可以量測出最新通訊信號類似雜訊的特性。

89601A 選項 B7R - WLAN 調變分析

OFDM 模式

使用 OFDM 模式可解調和分析 802.11a、802.11g 和 HiperLAN2 相容的信號到位元的

層級。所提供的多種顯示功能包括可讓您觀察訊框中所有調變格式的複合星座圖顯示，

以及可針對訊框中的每個符號碼，觀察指引信號次載波的相位和振幅大小特性的共同指

引信號誤差（common pilot error）顯示。

DSSS/CCK/PBCC模式

使用 DSSS/CCK/PBCC 模式可以自動偵測、解展頻、解擾碼、以及解調所有 802.11b

和 802.11g 格式的實體資料（payload）。顯示功能包括星座圖、EVM 頻率誤差及增益不平

衡等。

89601A 選項 B7R WLAN 調變分析

22

89607A WLAN 測試套件軟體

89607A 依循標準的測試套件軟體可提供自動化、單鍵式測試設定和執行的便利性，

並且讓您依照 IEEE 802.11a/b/g 標準所訂的方法、參數和規格來測試設計的結果，因此更

加值得信賴。

89607A WLAN 測試套件軟體很適合用來量測 WLAN 發射器整體的實體（PHY）層

效能。您可以依據 IEEE 的標準來評估發射器的設計；善用標準化的測試可以進行零件合

格與否的篩檢或驗收測試。您也可以將這套軟體用在生產測試上，您甚至可以修改合格/

不合格的限制條件，在 IEEE 要求和您所進行的測試之間增加一些邊限（margin）。

N4010A/89601A/89607A 的組合

透過 N4010A 加選項 89601A-B7R 或 89607A 軟體，N4010A/89601A 或 89607A 的組

合即可用來測試和排除 WLAN 模組和產品的問題。N4010A 加上選項 89601A-B7R 可提

供彈性的調變分析能力，協助您快速地找出設計的問題。N4010A 搭配 89607A 軟體則可

以依照 IEEE 802.11a/b/g 標準所訂的規格，透過單鍵式的合格/不合格測試來量測 WLAN

模組。

89601A/89607A 軟體可在透過 LAN 或 USB 連接到 N4010A 的 PC 上執行，提供硬體

控制、調變分析、評估、問題偵測和排除、以及完整的結果顯示等功能。使用

89601A/89607A 軟體時，N4010A 的控制和顯示功能會自動停止動作。

23

相關的參考文件 Agilent GS-8300 WLAN Manufacturing Functional Test System，產品簡介，

文件編號： 5989-0225EN

Agilent GS-8300 WLAN Manufacturing Functional Test System，規格資料，

文件編號： 5988-9413EN

Agilent N4010A Wireless LAN Tx/Rx Option for the GS-8300 N4993A and N4994A，

技術簡介，文件編號：5989-0145EN

RF Testing of Wireless LAN Products，應用手冊 1380-1，文件編號：5988-3762EN

IEEE 802.11 Wireless LAN PHY Layer (RF) Operation and Measurement，

應用手冊 1380-2，文件編號：5988-5411EN

802.11a/g Manufacturing Test Application Note – A Guide to Getting Started，

應用手冊 1380-3，文件編號：5988-6788EN

Making 802.11g Transmitter Measurements，應用手冊 1380-4，

文件編號：5988-7813EN

Using the E4438C ESG Signal Generator and Signal Studio for 802.11 WLAN Receiver

Testing，應用手冊，文件編號：5989-0075EN

Wireless LAN and Bluetooth. Test Products, Systems, and Services，

文件編號：5988-4438EN

如需有關 GS-8300 WLAN 生產線功能測試系統更詳細的資訊，請造訪：

www.agilent.com.tw/find/gs-8300

如需有關 N4010A 無線連接測試儀器更詳細的資訊，請造訪：

www.agilent.com.tw/find/n4010a

如需有關安捷倫科技提供之所有 WLAN 解決方案更詳細的資訊，請造訪：

www.agilent.com.tw/find/wlan

Bluetooth™ 是美國 Bluetooth SIG 公司所擁有的商標，

已授權安捷倫科技使用。

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服務及協助

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