Introduction about Production Test
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简述
📘 Massive MIMO与RRU生产测试流程详解与案例
这份PPT系统介绍了无线通信设备（特别是Massive MIMO有源天线系统和传统RRU）在生产环节的测试流程、系统架构、硬件配置及测试工装设计。下面我将为你逐部分详细阐述，并配以具体案例，帮助你理解从单板到整机的完整生产测试体系。
Massive MIMO生产测试概述
Massive MIMO
Massive MIMO（大规模多输入多输出） 是 5G 及 6G 移动通信的核心关键技术，通过在基站侧配置成百上千根天线阵列，同时服务多个用户终端，实现频谱效率、系统容量和通信可靠性的数量级提升，是支撑 “万物互联” 的核心技术之一。
Massive MIMO 是传统 MIMO 技术的超大规模扩展，核心是利用天线阵列的空间维度资源，通过算法实现对信号的精准调控，其关键机制包括:
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空间复用
基站通过精确的信道估计，区分不同用户的空间信道特征，在同一时频资源上同时向多个用户发送独立数据流，或同时接收多个用户的信号，从而大幅提升频谱利用率。相比传统
MIMO仅支持数对数据流，Massive MIMO可支持数十甚至上百对并行数据流。 -
波束成形（
Beamforming）通过对天线阵列中各天线的信号相位和幅度进行加权调控，将发射能量聚焦成窄波束精准指向目标用户，同时抑制对其他用户的干扰。这种 “定向传输” 特性，不仅提升了接收信号强度，还能减少小区间干扰，尤其适用于毫米波等高频段通信（高频信号衰减快，需波束聚焦补偿）。
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空间分集
大量天线的配置大幅提升了信道的分集增益，即使部分天线受遮挡或干扰，剩余天线仍能保持稳定通信，显著提高了信号传输的可靠性，降低了误码率。
主控板测试与测试类型演变
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核心内容：
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主控板测试 (
MB Test)：Massive MIMO系统的“大脑”测试，包含数字基带功能测试(Digital cases)和基础收发信机功能测试(Basic TX/RX RF cases)。 -
测试类型演变：生产测试正经历从传导测试 (
Conducted Test) 向空中下载测试 (OTA Test) 的演进。-
传导测试：通过射频电缆、连接器（如
SMA）直接连接被测设备进行测试。这是最传统、基础的方式。 -
OTA测试：在微波暗室中，通过空间无线链路对包含天线的完整设备进行测试。这是Massive MIMO等一体化有源天线产品的最终测试形态，因为它能最真实地反映整机辐射性能。
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| 对比维度 | 数字基带功能测试 | 基础收发信机功能测试 |
|---|---|---|
| 测试范围 | 仅数字基带模块，数字域 | 基带 + 射频整机，数字域 + 模拟射频域 |
| 信号类型 | 基带数字信号（如 IQ 数据） | 射频模拟信号 + 基带数字信号 |
| 核心关注点 | 数字信号处理逻辑、协议正确性 | 射频发射 / 接收性能、整机链路指标 |
| 测试工具 | 示波器、逻辑分析仪、基带测试仪 | 频谱分析仪、矢量网络分析仪、综测仪 |
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详细解释与案例：
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为什么需要演变？
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传导测试：需要为天线阵列的每一个通道（如64T64R）提供射频连接，夹具复杂、成本高、测试效率低，且无法验证天线性能。
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OTA测试：无需物理连接每一个天线单元，可以一次性测量整个波束赋形系统的性能，更高效且更贴近实际使用场景。
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案例：测试一款64通道的
Massive MIMO产品（如AIR 3268）。-
传导测试阶段（早期/研发）：需要一个极其复杂的测试夹具，提供64个射频连接头，通过开关矩阵逐一连接到测试仪器。主要用于验证单个收发通道的硬件基本功能。
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OTA测试阶段（量产）：将整机放入暗室，测试系统通过空间辐射，测量其发射功率、接收灵敏度、波束指向精度、
EVM等关键指标。这验证的是整个“天线+射频+基带”系统的综合性能。
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射频夹具的工作原理
射频夹具的工作原理主要基于电磁波的传输特性。当射频信号经过夹具时，夹具内的电缆和连接器要保证信号的完整性，避免信号衰减和失真。夹具的设计需要考虑到多种因素，包括频率范围、阻抗匹配、减小回波损耗等。通过合理的结构设计，射频夹具能够提供最小化的反射和损耗，从而实现高效的信号传输。夹具的质量和材质直接影响到其使用频率范围，以及在高频下的性能表现，因此选择合适的夹具对于确保测试精度至关重要。
测试硬件设置
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基础仪器：
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PSU(电源)：为DUT供电。案例：提供+24V直流电源。 -
DMM(数字万用表)：测量电压、电流。案例：监控DUT的功耗和关键电源轨电压。
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射频仪器（根据测试需求选配）：
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SG(信号发生器)：产生测试用的射频信号。案例：为接收机测试提供特定频点、功率的模拟基站下行信号。 -
RFSC(射频开关控制器)：控制射频信号的路由，实现多通道自动化测试。案例：在64通道传导测试中，控制开关矩阵将仪器信号依次切换到每个待测通道。 -
VSA(矢量信号分析仪) /SA(频谱分析仪) /PM(功率计)：用于分析发射信号质量。案例：VSA测量发射信号的EVM（误差矢量幅度），以评估调制精度。 -
IPC(工控机)：运行测试程序（PCSW），控制所有仪器并执行测试序列。
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OTA测试系统详解
传导测试 (Conducted Test)
这是一种传统的、基于电缆直连的测试方法。如图左侧所示，测试仪器通过射频电缆、连接器（如SMA）和复杂的射频开关矩阵，直接连接到被测单元每一个独立的天线端口或射频通道上。
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发射测试：信号发生器产生测试信号，通过射频开关控制器路由到指定的AAS通道。功率计或矢量信号分析仪在另一端测量输出信号的质量。
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接收测试：信号从SG注入，AAS接收后通过数字接口将数据回传给工控机进行分析。
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辅助与控制：电源供电，数字万用表监控电压/电流，工控机运行测试程序控制整个流程，CT11是爱立信内部常用的通信与控制模块。
目的：验证单个射频通道的硬件基础性能，如发射功率、接收灵敏度、增益、线性度等。它是一种“白盒”测试，可以精准定位到具体哪个通道的哪个元件有问题。
案例：在AIR 6449主控板的早期研发阶段，工程师需要验证其64个收发通道中每一个的功放性能。他们使用传导测试夹具，将64根射频线缆逐一连接到测试系统，运行脚本依次测试每个通道的饱和输出功率和效率曲线。
优点：测量精确，直接控制，适合硬件调试和故障定位。
局限：
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夹具极其复杂昂贵：对于64T64R设备，需要64个连接点，开关矩阵规模庞大。
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无法测试天线和波束赋形性能：信号不经过空间辐射，无法验证整机的辐射方向图、波束指向精度、EVM over-the-air等关键指标。
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测试效率低：串行或有限并行的测试方式，不适合大规模量产。
OTA测试 (Over-the-Air Test)
这是一种在微波暗室中通过空间无线链路进行的测试方法。被测AAS作为一个完整的、带外壳和天线的整机放入暗室。测试系统通过一个或多个定位在空间中的测试天线（探头）与其进行无线通信。
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信号路径：测试信号经
RFSC后，馈送至暗室中的发射探头，辐射至AAS。AAS发射的信号由暗室中的接收探头接收，再传回VSA/PM分析。电缆连接只到暗室壁，不再直接连接DUT。 -
测试内容：除了基础的发射/接收性能，更侧重于系统级性能：如等效全向辐射功率、接收机灵敏度、波束增益、波束扫描范围、旁瓣抑制比等。
目的：验证包含天线阵列在内的整个无线子系统的真实性能。这是最贴近用户实际使用场景的测试，是Massive MIMO产品出厂前的终极质量关卡。
案例：AIR 3268 Massive MIMO产品在量产线上，被放入一个紧凑型锥形暗室。测试程序控制机械臂上的探头在多个角度位置移动，快速测量整机在多个频段、多个波束指向下的辐射功率和信号质量，确保每一台出厂设备都符合运营商严格的网络性能要求。
优点：真实反映整机性能;无需连接大量电缆，测试准备快;支持并行测试（如多探头），量产效率高。
挑战：暗室资源昂贵且紧张，特别是大型远场暗室;测试软件的开发和调试需要占用暗室，成本高、排期难。
OTA仿真器 (OTA Emulator)
OTA仿真器是为了解决 “暗室资源紧张”与“OTA测试软件开发需求”之间的矛盾而诞生的创新方案。它是一个在普通实验室环境下，用硬件和算法模拟OTA暗室测试效果的系统。
工作原理：
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硬件改造：在传导测试硬件基础上进行“微改”。将原本连接到AAS各个端口的电缆，重新连接到一组可编程衰减器、移相器和合路器网络中。
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模拟信道：这个网络可以动态模拟信号从AAS天线发出后，经过空间传播、到达不同角度探头时所经历的路径损耗、相位变化和多径效应。
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软件透明：对于运行在AAS内部的FAAP测试软件和上层PCSW而言，它们“认为”自己正在一个真实的暗室环境中运行，因为仪器控制和数据读取的接口是相同的。
目的：在不占用真实暗室的情况下，完成80%以上的OTA测试软件开发、调试和算法验证工作。是研发阶段的“利器”。
案例：ETSW团队需要为AAS G3产品开发一套新的“波束跟踪精度”校准算法。如果全程在暗室开发，排期需要数月。他们使用OTA仿真器，在实验室工位上即可模拟AAS在不同偏转角下的信道状态，快速迭代算法代码，仅在最关键的验证阶段才使用真实暗室做最终确认，将开发效率提升了数倍。
| 特性 | 传导测试 | OTA测试 | OTA仿真器 |
|---|---|---|---|
| 物理连接 | 电缆直连每个射频端口 | 无线连接（在暗室中） | 电缆连接至仿真硬件网络 |
| 测试对象 | 单通道硬件性能 | 整机（含天线）系统性能 | 整机系统性能（仿真环境） |
| 测试阶段 | 研发早期、硬件调试、故障分析 | 研发后期、系统验证、量产 | 研发中期、OTA测试软件开发 |
| 资源成本 | 夹具复杂，仪器成本中 | 暗室极其昂贵，仪器成本高 | 基于传导测试硬件改造，附加仿真硬件 |
| 核心目标 | 验证“电路是否正确” | 验证“产品在空中是否好用” | 让开发者在不占用暗室的情况下，验证“测试软件是否正确” |
OTA仿真器与多DUT测试
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核心内容：
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OTA仿真器：在没有真实暗室的研发阶段，用于模拟
OTA测试环境的系统。它通过合路器、衰减器等硬件模拟空间信道，是开发OTA测试软件的关键平台。 -
多DUT支持：为提高生产线吞吐量，一个测试站可以同时测试多个
DUT（如最多4个）。NEWTON TX/RX测试站就支持这种并行测试架构。
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案例：
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OTA仿真器开发：在杭州研发中心，工程师需要为
AAS G3产品开发OTA校准算法。由于暗室资源紧张且昂贵，他们搭建了一个OTA仿真器。该仿真器将DUT的多个射频端口通过电缆连接到一组可编程衰减器和合路器，模拟天线阵列在不同角度下的辐射特性，从而在实验室环境下即可完成大部分测试软件的调试。 -
NEWTON多DUT测试站：在成都工厂的生产线上，一个
NEWTON TX测试站可以同时连接4台AIR 3268设备。测试程序控制射频开关，轮询或并行地对这4台设备进行发射机测试，将测试吞吐量提升了近4倍。
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这张图片展示的是一个高度自动化的 Massive MIMO AAS（有源天线系统）产品的 OTA（空中下载）生产测试线布局与工作流程图。它清晰地描绘了如何在量产环境中高效、有序地对多台设备进行测试。
核心布局：一个循环的、多工位测试线
整个系统设计成一个 “环” 或 “矩形循环”，设备在其中流转，依次经过不同的功能区域。
主要功能区包括：
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加载/卸载工位：Position Loading
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OTA 测试工位：Position OTA (多个)
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过渡/缓存工位：Position A, Position B 等
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测试柜：Test Cabinet (内部应包含仪器，如VSA，SG，PM，RFSC等)
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暗室：Chamber (用于OTA测试的微波暗室)
我们以一台设备（DUT）的视角，来走完整个测试旅程：
第1步：设备上载
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位置：操作员在
Position Loading工位，将一台刚从组装线下来的、待测试的AAS设备（DUT）装载到测试线的传送系统或载具上。 -
动作：设备被固定，电气接口（如供电、控制信号）可能在此处自动连接。
第2步：进入测试循环
设备从加载工位出发，沿着箭头方向进入循环。首先可能经过一个过渡位置（如 Position A），然后进入第一个 Position OTA。
第3步：OTA测试执行
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核心位置：
Position OTA -
发生了什么：
当设备运动到
Position OTA时，会与Test Cabinet建立射频连接（通过波导或射频探头）。同时，设备的天线阵列面会正对
Chamber（暗室）的内部。Test Cabinet内的仪器（由IPC控制）启动，运行预先编好的测试程序（PCSW）。程序通过
FAAP控制DUT发射/接收信号，暗室内的探头测量其辐射性能，完成诸如EIRP（等效全向辐射功率）、接收灵敏度、波束图形状 等关键OTA测试项。 -
关键设计：图中显示有多个
Position OTA，这意味着可以同时有多台设备在进行OTA测试，这是实现高并行的关键。
第4步：测试流转与排队
设备在一个OTA工位完成测试后，继续沿循环移动。
它可能进入下一个 Position OTA 进行另一组测试，或者经过 Position B 等缓存区排队，等待进入下一个可用的测试工位或进行结果处理。
Cycling 标签强调了这是一个连续流转的过程，而非单点测试。
第5步：设备下载
当设备完成所有预设的测试项（无论通过与否）后，它将流转回 Position Loading （或一个专门的卸载位置）。
操作员在此处将设备取下。测试结果（通过/失败及数据）由系统自动记录并绑定到该设备的序列号。
通过：设备流向包装或下一道工序。
失败：设备流向维修或分析区。
核心优势与设计理念
- 高吞吐量（多DUT并行）：
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这是该设计最突出的优点。图中标注了
DUT 1,DUT 2...，表明在循环线上可以同时存在多台设备。 -
当
DUT 1在OTA Position 1测试时，DUT 2可能正在OTAPosition 2测试，DUT 3正在流转。这极大提升了生产线的整体测试产能。
- 资源高效利用：
- 昂贵的
Chamber（暗室）和Test Cabinet（仪器柜）被多个测试工位共享，而不是一对一独占。设备轮流使用这些核心资源，降低了单台设备的测试成本。
- 全自动化与流水线作业：
- 从加载、测试到卸载，整个过程高度自动化，减少了人工干预，提高了效率，也保证了测试过程的一致性。
- 灵活性与可扩展性：
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通过增加或减少
Position OTA的数量，可以灵活调整生产线的测试能力。 -
不同的
Position OTA可以配置为执行不同的测试套件，实现测试任务的灵活分配。
案例：爱立信成都工厂生产 AIR 3268 Massive MIMO产品。
工厂采用类似图示的自动化OTA测试线。
生产线节拍为每 X 分钟完成一台设备测试。
由于采用了4个并行OTA工位，实际每小时可产出 (60/X)*4 台经过完整OTA验证的设备。
测试数据自动上传到制造执行系统，实现全程质量追溯。
与之前知识的联系：
这条线上运行的测试软件就是 PCSW，它通过IPC控制仪器。
被测试设备内部运行的是 FAAP，接收PCSW指令并执行具体的射频操作。
测试的判据和流程定义来自于 1524 数据库。
测试结果会用于更新该设备的 Production DB。
OTA系统校准与Cal-DUT
核心内容：OTA测试系统的准确性依赖于一个称为 “Cal-DUT” 的标准校准件。它是一个特制的、天线性能已知且稳定的设备，用于对整个测试系统（暗室、探头、仪器链路）进行校准。
详细解释与案例：
为什么需要Cal-DUT？ 暗室本身、测试探头的位置、电缆损耗都会引入误差。Cal-DUT作为一个“尺子”，可以测量出这些系统误差，并在后续的真实产品测试中进行补偿。
Cal-DUT的要求：它与真实产品有相同的天线阵列和外观，以确保辐射特性一致。内部通常被固化，性能极其稳定。
案例：每月初，产线工程师需要执行OTA测试站的周期性校准。他们将Cal-DUT放入暗室的固定位置，运行校准程序。系统会测量Cal-DUT在各个方向上的辐射功率，并与Cal-DUT的“标准真值”数据库进行比对，从而生成一套“系统误差补偿系数”。接下来一个月内所有产品的测试结果都会应用这套系数，确保数据准确可靠。
浙公网安备 33010602011771号