編者按：隨著IoT技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，移動(dòng)通信IoT產(chǎn)品電池需要待機(jī)10年，電源的功耗測(cè)試就變得越來(lái)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(cè)試。針對(duì)這些功耗測(cè)試需求，R＆amp;S公司給出了ZVC功耗測(cè)試解決方案：ZVC+CMW500+CMWRun。羅德與施瓦茨（中國(guó)）科技有限公司周貴喜所撰《ZVC功耗測(cè)試解決方案》一文對(duì)R＆amp;SZVC功耗測(cè)試解決方案ZVC+CMW500+CMWRun進(jìn)行了詳細(xì)介紹。R＆amp;SZVC+CMW500+CMWRun自動(dòng)化功耗測(cè)試解決方案已經(jīng)逐步走進(jìn)市場(chǎng)，為廣大用戶所熟知并接受。

1 引言

在當(dāng)今IoT的時(shí)代，移動(dòng)通信IoT產(chǎn)品電池需要待機(jī)10年，電源的功耗測(cè)試就變得越來(lái)越重要。規(guī)范對(duì)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(gè)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(cè)試。針對(duì)這些功耗測(cè)試的需求，R＆amp;S公司給出了ZVC功耗測(cè)試解決方案：ZVC+CMW500+CMWRun自動(dòng)化功耗測(cè)試解決方案（見(jiàn)圖1）。

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

最新的耗電測(cè)試規(guī)范不僅要求測(cè)試電流還要求測(cè)試電壓，包括以高采樣速率計(jì)算瞬間功率。這種測(cè)試用例要求被測(cè)件必須工作在實(shí)際場(chǎng)景之中，這就需要用電池或者USB真實(shí)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(cè)試用例的不二之選。

從圖2可以看出，ZVC每個(gè)通道從上到下分別有兩路對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣，上面一路是對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，下面一路是對(duì)電流信號(hào)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(hào)5MSample/s的高采樣速率。電壓V和電流I的采樣信號(hào)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(shí)功率信號(hào)P，3個(gè)采樣信號(hào)分別作為Input輸入到接下來(lái)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(cè)試結(jié)果，這些測(cè)試結(jié)果包括Min、Max、Average和RMS值。之后，將這些測(cè)試結(jié)果通過(guò)Decimation抽樣平均后以最高50kSample/s的速率通過(guò)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(dòng)化功耗測(cè)試解決方案

圖2 R＆amp;S?RT-ZVC02/R＆amp;S?RT-ZVC04兩路對(duì)待測(cè)信號(hào)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(hào)：ZVC02和ZVC04。

3 R＆amp;SCMW500綜合測(cè)試儀

CMW500作為業(yè)界無(wú)線綜合測(cè)試儀的標(biāo)桿，已被廣大用戶所使用。CMW500以其操作簡(jiǎn)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(ài)。從圖5可以看出，CMW500所支持的無(wú)線通信制式已經(jīng)涵蓋了所有的無(wú)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(yǔ)音VoLTE和數(shù)據(jù)流量的測(cè)試。

有了這些功能的支持，就可以構(gòu)建被測(cè)件和CMW500之間的各種測(cè)試環(huán)境，從而進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試環(huán)境下的功耗測(cè)試。比如，可以通過(guò)CMW500模擬一個(gè)LTE小區(qū)，通過(guò)CMW500對(duì)被測(cè)試數(shù)據(jù)卡進(jìn)行上行功率的控制，在各個(gè)不同的手機(jī)發(fā)射功率點(diǎn)進(jìn)行耗電測(cè)試。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)CMW500 LTE小區(qū)的配置以及ZVC的配置，都可以通過(guò)CMW-Run這款自動(dòng)化測(cè)試軟件來(lái)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(dòng)化測(cè)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(guò)程中需要勾選R＆amp;SRT-ZVC選項(xiàng)（見(jiàn)圖6）。CMWRun進(jìn)行功耗測(cè)試的選件是KT051，這個(gè)選件可以幫助我們通過(guò)CMWRun收集到從ZVC處測(cè)試得到的電壓值、電流值以及計(jì)算出的瞬時(shí)功率值，并將這些測(cè)試結(jié)果通過(guò)時(shí)間軸的形式顯示出來(lái)。在測(cè)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(cè)量將會(huì)以更多的采樣數(shù)據(jù)、更精細(xì)的測(cè)試結(jié)果顯示，幫助工程師們更為深入具體地分析測(cè)試結(jié)果。

CMWRun同樣準(zhǔn)許ZVC進(jìn)行真實(shí)場(chǎng)景的耗電測(cè)試，比如被測(cè)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(cè)試儀

圖6 R＆amp;SCMWRun

同樣因?yàn)閆VC的多通道，可以通過(guò)CMWRun監(jiān)測(cè)各個(gè)通道的耗電情況，這樣就可以監(jiān)測(cè)被測(cè)試件板級(jí)各個(gè)組件的獨(dú)立耗電情況，比如ZVC的通道1可以監(jiān)測(cè)板子的射頻部分耗電、通道2可以監(jiān)測(cè)板子處理器的耗電、通道3可以監(jiān)測(cè)整塊板子的耗電等。工程師們通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果的對(duì)比分析，就可以進(jìn)行有目的的降低功耗改進(jìn)了。

CMWRun通過(guò)網(wǎng)口或者GPIB的控制方式與CMW500進(jìn)行通信，通過(guò)USB3.0數(shù)據(jù)線與ZVC進(jìn)行通信，被測(cè)件LTE數(shù)據(jù)卡通過(guò)一個(gè)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(guò)USB正常供電，因?yàn)镃MW500自帶USB接口，所以方便起見(jiàn)，直接將供電USB線接到CMW500自帶U口上。這樣，耗電測(cè)試的環(huán)境Setup完成（見(jiàn)圖7）。

接下來(lái)要通過(guò)CMWRun編輯測(cè)試序列、自動(dòng)化控制CMW500和ZVC進(jìn)行功耗測(cè)試。圖8包含兩個(gè)測(cè)試序列，左邊序列是LTE信令測(cè)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(cè)試序列，詳細(xì)的配置參數(shù)可以通過(guò)雙擊此序列打開(kāi)（見(jiàn)圖9），這個(gè)序列是通過(guò)左邊LTE配置序列黑框中的測(cè)試步驟調(diào)用執(zhí)行的。LTE測(cè)試序列執(zhí)行時(shí)，也在并行的調(diào)用功耗測(cè)試序列，從而對(duì)LTE數(shù)據(jù)卡3個(gè)不同發(fā)射功率點(diǎn)的功耗進(jìn)行測(cè)試，已到達(dá)功耗測(cè)試的目的。

圖7 耗電測(cè)試的環(huán)境Setup完成

圖8 兩個(gè)測(cè)試序列

圖9 詳細(xì)的配置參數(shù)通過(guò)雙擊序列打開(kāi)

圖10是CMWRun自動(dòng)化功耗測(cè)試的結(jié)果。橫軸是電壓、電流和功率單位，縱軸是時(shí)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(lái)的100ms采樣一個(gè)點(diǎn)變成了10ms一個(gè)，數(shù)據(jù)變得更為精細(xì)。并且測(cè)試報(bào)告中會(huì)給出每?jī)蓚€(gè)觸發(fā)事件之間功耗測(cè)試結(jié)果的平均值、最大值和最小值，方便工程師們對(duì)測(cè)試結(jié)果總結(jié)和分析。從測(cè)試報(bào)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(yǔ)

R＆amp;SZVC+CMW500+CMWRun自動(dòng)化功耗測(cè)試解決方案已經(jīng)逐步走進(jìn)市場(chǎng)，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(wú)線測(cè)試解決方案的研發(fā)與推廣，與廣大無(wú)線通訊領(lǐng)域用戶一起前進(jìn)，再創(chuàng)佳績(jī)。

圖10 CMWRun自動(dòng)化耗測(cè)試結(jié)果