由於802.11ad須向下相容802.11ac、802.11n技術，因此須可支援2.4GHz、5GHz與60GHz頻帶，而頻帶涵蓋範圍如此寬廣也為訊號測試工作帶來新挑戰。藉由彈性的軟體測試工具與高效能的量測儀器，工程師將可順利解決802.11ad的測試難題。
國際電機電子工程師學會(IEEE)802.11ad標準是一項新興技術，可望為數據、顯示和語音應用，提供高達7Gbit/s的無線連接。根據2011年1月頒布的標準草案，802.11ad訊號將使用免授權的60GHz頻帶，而符合標準的裝置將可向下相容於802.11標準。因此，未來802.11三頻裝置將可在2.4GHz、5GHz和60GHz頻率下運作。
目前已有許多公司開始展開產品開發計畫，開發人員須面對從系統層級設計到驗證測試的各種挑戰。舉例來說，要完整測試802.11ad發射器與接收器，須具備三項基本要素：任意波形產生、頻率的轉換，以及訊號、調變和頻譜分析。本文指出一些主要的測試問題，並提出可完整測試及分析802.11ad裝置的系統配置。
三頻802.11ad裝置頻率/頻寬涵蓋廣
開發新的802.11ad產品時，必須對每個裝置的發射器與接收器進行測試。三頻裝置的訊號具有三大特性，第一可在2.4GHz、5GHz和60GHz頻率下運作，可採用不同的調變機制進行調變，第二頻寬可為20MHz(802.11a/g/n和802.11b/g)、40GHz(802.11n)、高達80/160GHz的連續或非連續範圍(802.11ac)、或2.0GHz(802.11ad)。第三個特性則是位於無線通訊方塊圖不同點上的訊號，可以在基頻、中頻(IF)或射頻(RF)範圍內運作。
如同一般的問題，IEEE 802.11ad標準草案規定量測必須包含測試發射器和接收器時預期得到的數值，例如接收器的最小靈敏度和發射器的誤差向量幅度(EVM)，如圖1所示。
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| 圖1 本圖EVM量測範例，使用與圖2類似的測試系統配置。 |
除了規格草案規定的測試之外，設計小組可能還得驗證802.11ad裝置的整體效能。在這種情況下，工程師會想觀測重要的量測結果，例如經由頻率轉換器得到的匹配、增益或損耗，以及在不同運作情況下執行的非線性測試，如P1 dB。
組建測試解決方案
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| 圖2 完整測試802.11ad發射器和接收器時所需的功能與測試架構。 |
要在基頻、中頻和射頻完整測試802.11ad發射器與接收器，必須具備任意波形產生、頻率轉換，以及訊號、調變和頻譜分析等三項基本要素。圖2是一個彈性且可配置的測試設定，能滿足以上所有的需求。
發射器端基頻元件以AWG模擬訊號
圖2上方顯示，利用專業軟體和任意波形產生器(AWG)在基頻頻率下產生波形。這裡使用一台4.2GSa/s AWG產生符合標準訊號的高準確度模擬，這些訊號可應用在發射器與接收器上。AWG的主要特性包括12位元解析度、高達64MSa的記憶體，以及先進的排序能力。這台AWG備有一或兩個輸出通道，連結兩台AWG可提供四個同步輸出。每個輸出通道提供高達1GHz的調變頻寬，在1.5GHz的載波頻率下可提供高達2GHz的I/Q調變。
為了確認裝置效能是否符合標準，還必須產生受損或修正過的訊號，以模擬衰減、失真、I/Q時序不對稱及載波雜訊比等真實的問題。為達此目標，可以使用可將波形載入AWG記憶體的波形產生軟體，例如安捷倫(Agilent)的SystemVue和Signal Studio(圖3)，以及The MathWorks的MATLAB。
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| 圖3 AWG記憶體波形產生軟體，可協助工程師確認裝置效能。 |
中頻/射頻元件透過升頻轉換器轉換頻率
繼續順著圖2往下看，這時必須透過升頻轉換器進行中頻頻率轉換。該配置使用向量訊號產生器(VSA)，以及選購的寬頻外部I/Q輸入。如圖2所示，AWG可被用來直接驅動訊號產生器的內部I/Q調變器，而I/Q調變頻寬可高達2GHz。
客製的升頻轉換器可提供射頻範圍的頻率轉換，高精密度的微波類比訊號產生器，可為升頻轉換器提供一個穩定的本地振盪(LO)訊號。
軟體工具分析接收器端中頻/射頻元件訊號
圖2下半部顯示，客製的降頻轉換器可將頻率轉換到中頻頻帶。此配置採用高效能示波器(類比頻寬高達32GHz)與先進的訊號分析儀(從射頻到毫米波的高階頻率)，提供訊號、調變與頻譜分析能力。
該配置還採用89600B向量訊號分析軟體，其支援三十多種硬體平台，可在個人電腦(PC)或更新型的Windows儀器上執行，此VSA軟體支援超過七十種訊號格式、提供先進解調能力，並可執行EVM及其他重要的訊號特性量測。
MATLAB是接收器測試解決方案的另一項重要元件。在此配置中，為量測自動化與資料分析提供一個強大的軟體環境。舉例來說，該軟體可用來自訂及執行量測、濾波器、運算處理與等化作業，當產業標準尚未確立時，這些能力特別實用。MATLAB也可依據量測所得到的資料，繪製二維(2D)和三維(3D)資料圖表。
為進一步分析10M67GHz的射頻訊號特性，微波網路分析儀為放大器、混頻器和頻率轉換器等主動元件提供單一連接量測。為簡化測試配置，內建的元件包含第二訊號源、結合器與內部訊號路徑切換器，量測範例包括轉換器和雙埠裝置的S參數、增益壓縮、雙音調量測，以及雜訊指數量測。
本文介紹的系統配置提供一系列的測試與分析能力，可解決開發802.11ad發射器與接收器時所產生的各項挑戰。測試配置中建議搭配使用彈性的軟體與高效能測試儀器，其易於擴充與重新配置的特性，可以協助工程師解決技術問題，並適用於未來的開發計畫。
(本文作者任職於安捷倫)