對行動終端設備全部生產時間而言，測試時間是一項重要因素，因此業者不斷尋求方法減少測試時間及相關成本，而採用「非信令」測試法將可獲致重大進步，因為毋須運用專屬模式與通訊協定於測試晶片組，現在主要目標在於同時測試多個待測物(DUT)。本文將說明各種不同狀況的多待測物，包括各種設備配置、無線射頻(RF)路由與測試控制方案及其有關設計考慮與策略，並提出現成並行多DUT測試方案，以便大幅提升測試設備利用率。
射頻調控/軟體設計為關鍵
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| 圖 1 一般智慧型手機具備多個天線連接端，連接不同無線聯網技術。 |
對於並行多DUT測試而言，可以重新設計設備測試系統，主要環節包含射頻測試訊號源、射頻調控、RF測試夾具。
射頻測試訊號源對於大多數應用而言，其射頻訊號產生器與射頻訊號分析儀乃是測試儀非信令測試之重要儀器，因此，射頻測試訊號源是指下述儀器之一(射頻頻道是指一台射頻訊號產生器與一台射頻訊號分析儀的組合)，射頻訊號產生器用於刺激待測物及分析待測物輸出。
射頻調控是指射頻路由、射頻測試訊號源與DUT天線連接端之間相互連結。另外，射頻測試夾具是指其他額外的射頻測試路徑、待測物的分類設備或外部設備，被認為是外部測試設備，但是它仍是生產流程必要的設備。
並行多DUT測試關鍵在於設計射頻調控及其控制軟體，以提高並行多DUT測試系統效率。事實上，須要進行測試的設備具有多個天線連接端，每個適用於不同的無線技術或支援多樣化應用或多重輸入多重輸出(MIMO)技術(圖1)，引起其他挑戰。
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| 圖2 使用多個RF頻道測試多部行動裝置 |
並行多DUT測試方案分析
本文分析多種並行多DUT測試方案，包括多個RF頻道、射頻訊號源多工化、共享RF訊號源、射頻訊號源多工與共享結合。
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每個RF頻道為一對一對應於特定待測物，以非同步方式測試每部待測物，如圖2所示。本方法最適合使用模組測試設備，必要時可以增加頻道，RF訊號調控也可適用於特定待測物需求。雖然傳統單機測試(One-box-test)方法可行，但可能缺乏彈性，例如可能無法提供RF訊號調控多種選項，這意味著將須要從外部供應至測試儀器，通常需要其他額外治具，圖2顯示一台個人電腦(PC)控制器可控制多個RF頻道配置，此控制器可以外部安裝或內建測試儀器，任一頻道可以平均共用一個專用PC控制器。
若從單一RF頻道改變為多頻道，此時須要審慎設計避免干擾，也必要考慮當每個測試站已增加頻道數，執行測試時如何辨識任一測試流程的特定待測物。
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係指不同DUT之間依序多工使用RF訊號源，圖3顯示兩個實例，圖3(a)顯示全雙工依序測試任一待測物，適用於分頻多重存取(Frequency Division Multiple Access, FDMA)裝置，可以平行測試發射器和接收器，圖3(b)顯示測試一部待測物接收器，同時也測試另一部待測物的發射器，接著再反向連接完成測試，有時稱為Tx/Rx乒乓測試，這種狀況時，任一待測物可以使用一個獨立的RF訊號源，例如半雙工測試適用於分時雙工(TDD)/分時多重連結(TDMA)裝置。共享RF訊號源的測試架構則可見圖4。 |
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圖5顯示於射頻調控內的最後狀況：結合多工與共享射頻訊號源，它顯示廣播式下行鏈結(能夠並行接收器測試)及切換上行鏈結射頻訊號源利用率很高。 |
選用高彈性測試平台 並行多DUT測試達陣
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| 圖3 多工使用RF訊號源依序測試行動裝置，(a)為全雙工；(b)為半雙工(乒乓測試)
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為實際執行並行多DUT測試，必須選用足夠彈性的測試平台架構，以滿足並行多DUT測試不同狀況的需求。首先，測試系統必須能夠擴大規模，增加一個RF頻道，可以增加彈性及擴充性，但不會增加占用空間；其次，須要有能力動態分配與取消分配射頻訊號源的能力，測試執行程序(整合軟體模組控制測試儀器)負責控制測試流程及其彈性，使得其平台架構或應用程式介面(API)不會抑制上述能力。
另外，先決條件是須要有能力一致且獨立的測試參數，使得軟體與硬體結構彈性更強。
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| 圖4 多DUT之間同時分享射頻訊號源 |
電子式射頻可調控能力
如上所述，DUT有多個天線連接端，如圖1所示，因此必須了解如何運用射頻調控連結多個端孔。如果測試供應商可以提供射頻調控模組多項方案，系統工程師將能更彈性思考設計，而當這個調控方案是一項可整合於系統，並以電子方式調控的元件時，工程師將可在實測時，控制RF路由，而成為整個系統一部分。
簡化執行並行測試多部待測物不僅取決系統硬體設計規格，也取決於測試供應商提供並行測試多部待測物，及可支援領先手機晶片組驅動程式模組套件的能力。若可以供應這些模組套件，則可以大幅降低研發與生產大量晶片組，須要開發多DUT技術花費時間。
模組化軟體結構有助客製化
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| 圖5 多工與分享射頻訊號源組合 |
此外，軟體結構模組化還有些更普遍的優點，可以幫助測試工程師超越支援或插入不同晶片組的能力。軟體結構對於系統測試工程師相當重要，以便控制及指定測試滿足個別需要。複雜的測試解決方案納入許多系統組件，通常是封閉式架構，不能客製化設計，但是軟體結構模組化可以提供客製化設計。
同樣，測試工程師須要遵守簡化程序並尋求決策平衡點，以便迅速導入市場，避免可能須要大費周章且繁複地測試整合，從特定射頻調控/路由、電源供應裝置與設備萃取精簡，測試工程師能夠開發客製化設計模組，圖6顯示軟體結構模組化。傳統上，絕大多數邏輯都內建於客戶應用裝置或測試執行程序，軟體操控使用儀器，驅動程式API呼叫系統執行測試。
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| 圖6 多DUT使用者控制一般軟體架構 |
商業化並行多DUT測試系統
上述設計考量皆已落實在新一代無線裝置ATE系統PXI Maestro，其可用於並行測試多個待測物。PXI 3000手機與無線測試平台具有多待測物測試能力，PXI Maestro提供生產完整的測試系統，並整合控制特定待測物的晶片組，降低測試及其系統研發成本，它也為非信令模式RF測試系統整合與執行測試確立測試速度新指標。
PXI Maestro運用雙頻道多用戶裝置(UE)架構，並結合多路徑主動式RF合成器模組，任一頻道支援連接至多四部待測物，於單一機箱(尺寸19")內有能力進行平行測試至多八部待測物，相較於串列測試類似方法，這種方法提高產量幾乎四倍，但是成本幾乎相同。
系統臻於最適速度，不論單一測試或並行測試多個裝置/設備，射頻測試系統效率的關鍵不僅在於原始測試速度，也在於測試設備最適利用率。研發效率化測試系統能夠於量測程序及其全部程序內降低設備閒置時間。PXI Maestro配置多導程智慧型程序控制器，利用現代多核心電腦優點，確保於量測程序及其全部程序內重疊處理或同時執行不同工作，而不同於傳統測試儀器按順序執行不同工作。多導程以密切連結方式管理設備控制、測試設備裝置並進行量測，若於相同測試條件進行多個不同測量時，則PXI Maestro節省時間及並行處理相同已擷取的資料。
當考慮並行多DUT測試系統設計時，有各種不同的解決方案，可以使用硬體與軟體模組，上述已說明商業化生產準備就緒的ATE系統與多設備平行測試，包括整合晶片控制，同樣有利於大型及小型製造廠商，化解系統工程複雜度日益增加的壓力與挑戰，並滿足市場對測試效率的殷切需求。
基於成熟且已獲驗證的生產測試平台，ATE系統提供前所未有的速度與彈性，同時可以並行測試至多八部行動裝置，提高測試產量約四倍。
(本文作者任職於Aeroflex)