ZVC功耗測試解決方案

編者按：隨著IoT技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，移動通信IoT產(chǎn)品電池需要待機(jī)10年，電源的功耗測試就變得越來越重要。隨著智能手機(jī)各種APP的應(yīng)用，也要求在手機(jī)節(jié)電方面進(jìn)行各種新功能的功耗測試。針對這些功耗測試需求，R＆amp;S公司給出了ZVC功耗測試解決方案：ZVC+CMW500+CMWRun。羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司周貴喜所撰《ZVC功耗測試解決方案》一文對R＆amp;SZVC功耗測試解決方案ZVC+CMW500+CMWRun進(jìn)行了詳細(xì)介紹。R＆amp;SZVC+CMW500+CMWRun自動化功耗測試解決方案已經(jīng)逐步走進(jìn)市場，為廣大用戶所熟知并接受。

1 引言

在當(dāng)今IoT的時代，移動通信IoT產(chǎn)品電池需要待機(jī)10年，電源的功耗測試就變得越來越重要。規(guī)范對于超低功耗IoT產(chǎn)品的功能有了新的定義，在R12和R13版本中，標(biāo)準(zhǔn)定義了PSM和eDRX兩個功能，盡可能降低IoT產(chǎn)品的功耗。隨著智能手機(jī)各種APP應(yīng)用，也要求在手機(jī)節(jié)電方面進(jìn)行各種新功能的功耗測試。針對這些功耗測試的需求，R＆amp;S公司給出了ZVC功耗測試解決方案：ZVC+CMW500+CMWRun自動化功耗測試解決方案（見圖1）。

2 R＆amp;S?RT-ZVC02/R＆amp;S?RT-ZVC04 雙通道/四通道功耗探測盒子

最新的耗電測試規(guī)范不僅要求測試電流還要求測試電壓，包括以高采樣速率計算瞬間功率。這種測試用例要求被測件必須工作在實際場景之中，這就需要用電池或者USB真實供電，而不能采用假電替代。ZVC的高精度和全功能等特點(diǎn)，正是解決這種測試用例的不二之選。

從圖2可以看出，ZVC每個通道從上到下分別有兩路對待測信號進(jìn)行采樣，上面一路是對電壓信號進(jìn)行采樣，下面一路是對電流信號進(jìn)行采樣。兩路ADC采樣器分別達(dá)到18bit位，從而保證了每路信號5MSample/s的高采樣速率。電壓V和電流I的采樣信號分別以5MSample/s的速率進(jìn)行乘法器運(yùn)算，從而可以得到所需要的瞬時功率信號P，3個采樣信號分別作為Input輸入到接下來的Arithmetics數(shù)學(xué)運(yùn)算器里進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而得到所需的電壓、電流和功率的測試結(jié)果，這些測試結(jié)果包括Min、Max、Average和RMS值。之后，將這些測試結(jié)果通過Decimation抽樣平均后以最高50kSample/s的速率通過USB3.0總線傳輸給安裝在本地電腦的CMWRun軟件，進(jìn)行圖形化顯示。

圖1 ZVC+CMW500+CMWRun自動化功耗測試解決方案

圖2 R＆amp;S?RT-ZVC02/R＆amp;S?RT-ZVC04兩路對待測信號進(jìn)行采樣

圖3是ZVC的詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)。圖4是ZVC的兩種型號：ZVC02和ZVC04。

3 R＆amp;SCMW500綜合測試儀

CMW500作為業(yè)界無線綜合測試儀的標(biāo)桿，已被廣大用戶所使用。CMW500以其操作簡單靈活、使用穩(wěn)定、多功能于一身的特點(diǎn)被廣大用戶們所喜愛。從圖5可以看出，CMW500所支持的無線通信制式已經(jīng)涵蓋了所有的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。其中，包括Cellular部分的2G、3G、4G標(biāo)準(zhǔn)；NonCellular部分的WLAN和藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)（WLAN可以支持到11ac，藍(lán)牙可以支持到BLE5.0）；還有2018年很熱的新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)NB-IoT和eMTC；以及數(shù)據(jù)應(yīng)用層的語音VoLTE和數(shù)據(jù)流量的測試。

有了這些功能的支持，就可以構(gòu)建被測件和CMW500之間的各種測試環(huán)境，從而進(jìn)行相應(yīng)測試環(huán)境下的功耗測試。比如，可以通過CMW500模擬一個LTE小區(qū)，通過CMW500對被測試數(shù)據(jù)卡進(jìn)行上行功率的控制，在各個不同的手機(jī)發(fā)射功率點(diǎn)進(jìn)行耗電測試。在這個過程中，對CMW500 LTE小區(qū)的配置以及ZVC的配置，都可以通過CMW-Run這款自動化測試軟件來完成。

圖3 ZVC的詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)

圖4 ZVC的兩種類型：ZVC02和ZVC04

4 R＆amp;SCMWRun

CMWRun是一款自動化測試軟件，需要安裝在本地電腦，要求至少在1.8.8版本及以上，安裝過程中需要勾選R＆amp;SRT-ZVC選項（見圖6）。CMWRun進(jìn)行功耗測試的選件是KT051，這個選件可以幫助我們通過CMWRun收集到從ZVC處測試得到的電壓值、電流值以及計算出的瞬時功率值，并將這些測試結(jié)果通過時間軸的形式顯示出來。在測試序列的編輯中，可以指定信令觸發(fā)事件，比如LTEAttached、Connected、Idle Stateor IMS Registration，當(dāng)信令事件被觸發(fā)后，測量將會以更多的采樣數(shù)據(jù)、更精細(xì)的測試結(jié)果顯示，幫助工程師們更為深入具體地分析測試結(jié)果。

CMWRun同樣準(zhǔn)許ZVC進(jìn)行真實場景的耗電測試，比如被測試件可以用正常的工作方式進(jìn)行供電：電池供電（不是假電）、USB線供電或者是ACAdapter交流轉(zhuǎn)換器供電等。

圖5 R＆amp;SCMW500綜合測試儀

圖6 R＆amp;SCMWRun

同樣因為ZVC的多通道，可以通過CMWRun監(jiān)測各個通道的耗電情況，這樣就可以監(jiān)測被測試件板級各個組件的獨(dú)立耗電情況，比如ZVC的通道1可以監(jiān)測板子的射頻部分耗電、通道2可以監(jiān)測板子處理器的耗電、通道3可以監(jiān)測整塊板子的耗電等。工程師們通過對測試結(jié)果的對比分析，就可以進(jìn)行有目的的降低功耗改進(jìn)了。

CMWRun通過網(wǎng)口或者GPIB的控制方式與CMW500進(jìn)行通信，通過USB3.0數(shù)據(jù)線與ZVC進(jìn)行通信，被測件LTE數(shù)據(jù)卡通過一個USBAdapter（R＆amp;S 演示用設(shè)備，方便ZVC電壓表與電流表接線），LTE數(shù)據(jù)卡通過USB正常供電，因為CMW500自帶USB接口，所以方便起見，直接將供電USB線接到CMW500自帶U口上。這樣，耗電測試的環(huán)境Setup完成（見圖7）。

接下來要通過CMWRun編輯測試序列、自動化控制CMW500和ZVC進(jìn)行功耗測試。圖8包含兩個測試序列，左邊序列是LTE信令測試環(huán)境配置序列，控制CMW500配置LTE數(shù)據(jù)卡不同的發(fā)射功率點(diǎn)：0、10和23dBm；右邊是控制ZVC的功耗測試序列，詳細(xì)的配置參數(shù)可以通過雙擊此序列打開（見圖9），這個序列是通過左邊LTE配置序列黑框中的測試步驟調(diào)用執(zhí)行的。LTE測試序列執(zhí)行時，也在并行的調(diào)用功耗測試序列，從而對LTE數(shù)據(jù)卡3個不同發(fā)射功率點(diǎn)的功耗進(jìn)行測試，已到達(dá)功耗測試的目的。

圖7 耗電測試的環(huán)境Setup完成

圖8 兩個測試序列

圖9 詳細(xì)的配置參數(shù)通過雙擊序列打開

圖10是CMWRun自動化功耗測試的結(jié)果。橫軸是電壓、電流和功率單位，縱軸是時間單位。從上到下的4條線分別是Channel Reconfig，ULpower=0、10和23dBm的信令事件觸發(fā)標(biāo)記點(diǎn)。觸發(fā)之后，采樣點(diǎn)也從原來的100ms采樣一個點(diǎn)變成了10ms一個，數(shù)據(jù)變得更為精細(xì)。并且測試報告中會給出每兩個觸發(fā)事件之間功耗測試結(jié)果的平均值、最大值和最小值，方便工程師們對測試結(jié)果總結(jié)和分析。從測試報告中可以明顯看出，隨著LTE數(shù)據(jù)卡上行發(fā)射功率的增加，電源功耗也有明顯增加的跡象，這些都屬于功耗的正常行為。

5 結(jié)束語

R＆amp;SZVC+CMW500+CMWRun自動化功耗測試解決方案已經(jīng)逐步走進(jìn)市場，為廣大用戶所熟知并接受。R＆amp;S公司也將繼續(xù)致力于無線測試解決方案的研發(fā)與推廣，與廣大無線通訊領(lǐng)域用戶一起前進(jìn)，再創(chuàng)佳績。

圖10 CMWRun自動化耗測試結(jié)果