ZVC功耗测试解决方案

2018-05-18

信息通信技术与政策 2018年4期

编者按：随着IoT技术的发展和应用，移动通信IoT产品电池需要待机10年，电源的功耗测试就变得越来越重要。随着智能手机各种APP的应用，也要求在手机节电方面进行各种新功能的功耗测试。针对这些功耗测试需求，R＆amp;S公司给出了ZVC功耗测试解决方案：ZVC+CMW500+CMWRun。罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司周贵喜所撰《ZVC功耗测试解决方案》一文对R＆amp;SZVC功耗测试解决方案ZVC+CMW500+CMWRun进行了详细介绍。R＆amp;SZVC+CMW500+CMWRun自动化功耗测试解决方案已经逐步走进市场，为广大用户所熟知并接受。

1 引言

在当今IoT的时代，移动通信IoT产品电池需要待机10年，电源的功耗测试就变得越来越重要。规范对于超低功耗IoT产品的功能有了新的定义，在R12和R13版本中，标准定义了PSM和eDRX两个功能，尽可能降低IoT产品的功耗。随着智能手机各种APP应用，也要求在手机节电方面进行各种新功能的功耗测试。针对这些功耗测试的需求，R＆amp;S公司给出了ZVC功耗测试解决方案：ZVC+CMW500+CMWRun自动化功耗测试解决方案（见图1）。

2 R＆amp;S®RT-ZVC02/R＆amp;S®RT-ZVC04 双通道/四通道功耗探测盒子

最新的耗电测试规范不仅要求测试电流还要求测试电压，包括以高采样速率计算瞬间功率。这种测试用例要求被测件必须工作在实际场景之中，这就需要用电池或者USB真实供电，而不能采用假电替代。ZVC的高精度和全功能等特点，正是解决这种测试用例的不二之选。

从图2可以看出，ZVC每个通道从上到下分别有两路对待测信号进行采样，上面一路是对电压信号进行采样，下面一路是对电流信号进行采样。两路ADC采样器分别达到18bit位，从而保证了每路信号5MSample/s的高采样速率。电压V和电流I的采样信号分别以5MSample/s的速率进行乘法器运算，从而可以得到所需要的瞬时功率信号P，3个采样信号分别作为Input输入到接下来的Arithmetics数学运算器里进行数学运算，从而得到所需的电压、电流和功率的测试结果，这些测试结果包括Min、Max、Average和RMS值。之后，将这些测试结果通过Decimation抽样平均后以最高50kSample/s的速率通过USB3.0总线传输给安装在本地电脑的CMWRun软件，进行图形化显示。

图1 ZVC+CMW500+CMWRun自动化功耗测试解决方案

图2 R＆amp;S®RT-ZVC02/R＆amp;S®RT-ZVC04两路对待测信号进行采样

图3是ZVC的详细技术指标。图4是ZVC的两种型号：ZVC02和ZVC04。

3 R＆amp;SCMW500综合测试仪

CMW500作为业界无线综合测试仪的标杆，已被广大用户所使用。CMW500以其操作简单灵活、使用稳定、多功能于一身的特点被广大用户们所喜爱。从图5可以看出，CMW500所支持的无线通信制式已经涵盖了所有的无线通信标准。其中，包括Cellular部分的2G、3G、4G标准；NonCellular部分的WLAN和蓝牙标准（WLAN可以支持到11ac，蓝牙可以支持到BLE5.0）；还有2018年很热的新技术标准NB-IoT和eMTC；以及数据应用层的语音VoLTE和数据流量的测试。

有了这些功能的支持，就可以构建被测件和CMW500之间的各种测试环境，从而进行相应测试环境下的功耗测试。比如，可以通过CMW500模拟一个LTE小区，通过CMW500对被测试数据卡进行上行功率的控制，在各个不同的手机发射功率点进行耗电测试。在这个过程中，对CMW500 LTE小区的配置以及ZVC的配置，都可以通过CMW-Run这款自动化测试软件来完成。

图3 ZVC的详细技术指标

图4 ZVC的两种类型：ZVC02和ZVC04

4 R＆amp;SCMWRun

CMWRun是一款自动化测试软件，需要安装在本地电脑，要求至少在1.8.8版本及以上，安装过程中需要勾选R＆amp;SRT-ZVC选项（见图6）。CMWRun进行功耗测试的选件是KT051，这个选件可以帮助我们通过CMWRun收集到从ZVC处测试得到的电压值、电流值以及计算出的瞬时功率值，并将这些测试结果通过时间轴的形式显示出来。在测试序列的编辑中，可以指定信令触发事件，比如LTEAttached、Connected、Idle Stateor IMS Registration，当信令事件被触发后，测量将会以更多的采样数据、更精细的测试结果显示，帮助工程师们更为深入具体地分析测试结果。

CMWRun同样准许ZVC进行真实场景的耗电测试，比如被测试件可以用正常的工作方式进行供电：电池供电（不是假电）、USB线供电或者是ACAdapter交流转换器供电等。

图5 R＆amp;SCMW500综合测试仪

图6 R＆amp;SCMWRun

同样因为ZVC的多通道，可以通过CMWRun监测各个通道的耗电情况，这样就可以监测被测试件板级各个组件的独立耗电情况，比如ZVC的通道1可以监测板子的射频部分耗电、通道2可以监测板子处理器的耗电、通道3可以监测整块板子的耗电等。工程师们通过对测试结果的对比分析，就可以进行有目的的降低功耗改进了。

CMWRun通过网口或者GPIB的控制方式与CMW500进行通信，通过USB3.0数据线与ZVC进行通信，被测件LTE数据卡通过一个USBAdapter（R＆amp;S 演示用设备，方便ZVC电压表与电流表接线），LTE数据卡通过USB正常供电，因为CMW500自带USB接口，所以方便起见，直接将供电USB线接到CMW500自带U口上。这样，耗电测试的环境Setup完成（见图7）。

接下来要通过CMWRun编辑测试序列、自动化控制CMW500和ZVC进行功耗测试。图8包含两个测试序列，左边序列是LTE信令测试环境配置序列，控制CMW500配置LTE数据卡不同的发射功率点：0、10和23dBm；右边是控制ZVC的功耗测试序列，详细的配置参数可以通过双击此序列打开（见图9），这个序列是通过左边LTE配置序列黑框中的测试步骤调用执行的。LTE测试序列执行时，也在并行的调用功耗测试序列，从而对LTE数据卡3个不同发射功率点的功耗进行测试，已到达功耗测试的目的。

图7 耗电测试的环境Setup完成

图8 两个测试序列

图9 详细的配置参数通过双击序列打开

图10是CMWRun自动化功耗测试的结果。横轴是电压、电流和功率单位，纵轴是时间单位。从上到下的4条线分别是Channel Reconfig，ULpower=0、10和23dBm的信令事件触发标记点。触发之后，采样点也从原来的100ms采样一个点变成了10ms一个，数据变得更为精细。并且测试报告中会给出每两个触发事件之间功耗测试结果的平均值、最大值和最小值，方便工程师们对测试结果总结和分析。从测试报告中可以明显看出，随着LTE数据卡上行发射功率的增加，电源功耗也有明显增加的迹象，这些都属于功耗的正常行为。