Signal Hound VSG25A & Spike Software Integration: Anwendungsfall bei der Prüfung von 5G-Sub-6-GHz-Geräten

Signal Hound VSG25A & Spike Software Integration: Anwendungsfall bei der Prüfung von 5G-Sub-6-GHz-Geräten

Im Forschungs- und Entwicklungsablauf von 5G-Sub-6-GHz-Terminalgeräten (wie Smartphones, CPEs und industriellen IoT-Modulen) sind effiziente und genaue Signalerzeugung sowie Echtzeitanalyse entscheidend für die Beschleunigung der Produktiteration. Ein mittelgroßer Hersteller von drahtlosen Kommunikationsgeräten sah sich in seinem 5G-Gerätetestablauf mit Herausforderungen konfrontiert: Traditionelle Testaufbauten erforderten die separate Bedienung von Signalgeneratoren und Spektrumanalysatoren, was zu umständlicher Parametersynchronisierung, verzögerter Datenrückmeldung und geringer Testeffizienz führte. Um diese Schwachstellen zu beheben, übernahm der Hersteller den Signal Hound VSG25A-Vektorsignalgenerator, der tief in die Spike-RF-Analysesoftware integriert ist und eine einheitliche Testplattform für die Leistungsprüfung von 5G-Sub-6-GHz-Geräten bildet. Dieser Fall beschreibt im Detail, wie die nahtlose Integration von VSG25A und Spike-Software den Testablauf optimiert und die Forschungs- und Entwicklungseffizienz verbessert.

1. Hintergrund und Herausforderungen

Der Hersteller entwickelte ein 5G Sub-6 GHz industrielles IoT-Modul, das das 3,5 GHz-Band (N78) und das 4,9 GHz-Band (N79) unterstützt und auf drahtlose Kommunikationsszenarien in Smart Factories abzielt. Während der R & D-Testphase stieß das Team auf drei Schlüsselherausforderungen:

• Komplexe Testeinrichtung und Parametersynchronisierung: Die vorherige Testeinrichtung verwendete diskrete Signalgeneratoren und Spektrumanalysatoren von verschiedenen Anbietern. Ingenieure mussten die Signalparameter (Frequenz, Modulationstyp, Leistung) am Signalgenerator manuell konfigurieren und die Analyseparameter (Spanne, RBW, Demodulationsmodus) getrennt am Spektrumanalysator einstellen. Dies erhöhte nicht nur die Betriebskomplexität, sondern verursachte auch leicht eine Parameterinkongruenz, was zu ungenauen Testergebnissen führte.,

• Niedrige Echtzeit-Rückkopplungseffizienz: Bei der Optimierung der Empfängersensitivität und der Demodulationsleistung des IoT-Moduls mussten die Ingenieure die Signalparameter wiederholt einstellen und die Analyseergebnisse beobachten. Die diskrete Einrichtung erforderte das Umschalten zwischen zwei Software-Schnittstellen, was zu einem langen Rückkopplungszyklus führte (jede Parameteranpassung und Ergebnisüberprüfung dauerte etwa 15 Minuten) und die R&D-Iterationsgeschwindigkeit erheblich verlangsamte.

• Schwierige Datenkorrelation und -berichterstattung: Die Testdaten des Signalgenerators und des Spektrumanalysators wurden getrennt gespeichert, was eine manuelle Zusammenstellung und Korrelationsanalyse erforderte. Dies erhöhte nicht nur die Arbeitsbelastung der Datenverarbeitung, sondern führte auch leicht zu Datenverlust oder Fehlern, was die Genauigkeit der Testberichte und die Zuverlässigkeit der Produktleistungsevaluation beeinträchtigte.

Der Hersteller benötigte dringend eine Testlösung, die eine einheitliche Steuerung der Signalerzeugung und -analyse, die Echtzeitparameteranpassung und -rückmeldung sowie die automatische Datenintegration ermöglichen konnte. Nach der Bewertung wurden der Signal Hound VSG25A Vektorsignalgenerator (gepaart mit dem SA124B Spektrumanalysator) und die Spike-Software ausgewählt, um ihre Vorteile der tiefen Integration auszunutzen und eine effiziente 5G-Testplattform aufzubauen.

2. Entwurf der Integrationslösung

Der Kern der Lösung liegt in der nahtlosen Integration zwischen VSG25A und der Spike-Software, die eine einheitliche Steuerung, die Parametersynchronisierung und die gemeinsame Datenanalyse der Signalerzeugungs- und -analyseschritte ermöglicht. Die spezifische Testeinrichtung und die Integrationslogik sind wie folgt:

2.1 Hardwareeinrichtung

Das Testsystem besteht aus vier Kernkomponenten: Signal Hound VSG25A Vektorsignalgenerator, Signal Hound SA124B Spektrumanalysator, DUT (Gerät unter Test: 5G-Industrie-IoT-Modul) und einem Windows 10-Arbeitsplatz. Der VSG25A ist über USB 3.0 mit dem Arbeitsplatz verbunden, um Strom und Daten zu übertragen; der SA124B ist ebenfalls über USB mit dem Arbeitsplatz verbunden, um die von der DUT gesendeten Signale und die Ausgangssignale des VSG25A in Echtzeit zu sammeln; der RF-Ausgangsport des VSG25A ist mit dem RF-Eingangsport der DUT verbunden (über einen 20 dB Dämpfer, um die DUT zu schützen), und der RF-Ausgangsport der DUT ist mit dem RF-Eingangsport des SA124B verbunden. Dadurch entsteht ein geschlossener Testszyklus, der Signalerzeugung, DUT-Übertragung und Signalanalyse umfasst.

2,2 Kernvorteile der Softwareintegration

Spike-Software dient als einheitliches Steuerungszentrum und realisiert drei Schlüsselintegrationsfunktionen mit VSG25A:

• Einheitliche Parameterkonfiguration: Ingenieure können sowohl die Signalgenerierungsparameter von VSG25A (Frequenz, Modulationstyp, Ausgangsleistung, Bandbreite) als auch die Analyseparameter von SA124B (Mittenfrequenz, Spanne, RBW, Demodulationsstandard) in einer einzigen Spike-Schnittstelle einstellen. Beim Wechseln der Testbänder (z. B. von N78 zu N79) synchronisiert die Software automatisch die Mittenfrequenz- und Bandbreitenparameter von VSG25A und SA124B und vermeidet so manuelle Fehler.

• Echtzeit-Daten-Ko-Darstellung: Die Spike-Software zeigt gleichzeitig die Ausgangssignalwellenform von VSG25A, die Demodulationsergebnisse des empfangenen Signals des DUT (EVM, BER) und das Spektrum des gesendeten Signals des DUT in derselben Schnittstelle an. Ingenieure können die Signalparameter von VSG25A (z. B. Hinzufügen von Kanalrauschen, Anpassen der Modulationsordnung) in Echtzeit anpassen und sofort die Änderungen der Leistungsindikatoren des DUT beobachten, was eine sofortige Rückmeldung ermöglicht.

• Automatische Datenerfassung und -berichterstattung: Die Software korreliert und erfasst automatisch die Konfigurationsparameter des VSG25A, die Analysedaten des SA124B und die Leistungsindikatoren des DUT. Sie unterstützt den Ein-Klick-Export von Testberichten im CSV/Excel-Format, einschließlich Parametersettings, Testergebnissen und Wellenform-Screenshots, wodurch die manuelle Datenverarbeitung erheblich reduziert wird.

3. Implementierungsprozess und Schlüsseltestscenarios

Das Team hat das integrierte VSG25A-Spike-System verwendet, um zwei Kern-Testscenarios des 5G-Industrie-IoT-Moduls abzuschließen: die Empfängerempfindlichkeitstestung und die Demodulationsleistungstestung unter komplexen Signalbedingungen. Der spezifische Implementierungsprozess ist wie folgt:

3.1 Empfängerempfindlichkeitstestung

1. Einheitliche Parameterkonfiguration in Spike: Ingenieure öffneten die Spike-Software und wählten den "5G NR"-Testmodus. Im integrierten Steuerpanel setzten sie die Ausgangssignalparameter des VSG25A: Frequenz = 3550 MHz (N78-Band), Modulationstyp = QPSK, Kanalbandbreite = 100 MHz und Anfangsausgangsleistung = -100 dBm. Gleichzeitig konfigurierte die Software automatisch die Analyseparameter des SA124B: Mittenfrequenz = 3550 MHz, Spanne = 120 MHz, RBW = 100 kHz und Demodulationsstandard = 3GPP TS 38.101.

2. Schrittweise Leistungsanpassung und Echtzeitüberwachung: Über die "Auto Power Sweep"-Funktion von Spike steuerte die Software den VSG25A an, um die Ausgangsleistung schrittweise in 1 dB-Schritten zu erhöhen. Bei jeder Leistungsstufe zeigte Spike in Echtzeit die Empfangs_signalstärke (RSRP) und die Bitfehlerrate (BER) des DUT über die Datensammlung des SA124B an. Wenn die BER auf 1e-6 (der Standardgrenzwert für die Empfängersensitivität) sank, schrieb die Software automatisch die entsprechende Ausgangsleistung des VSG25A als Empfängersensitivitätswert auf.,

3. Datenaufzeichnung und Berichterstellung: Nach dem Test generierte Spike automatisch einen Sensitivitätstestbericht, der die Leistungssweep-Kurve, den endgültigen Sensitivitätswert (-98 dBm) sowie die entsprechenden RSRP- und BER-Daten enthält. Der Bericht konnte direkt für die Forschungs- und Entwicklungsbewertung verwendet werden, ohne manuelle Zusammenstellung.

3.2 Demodulationsleistungstest unter komplexen Signalen

Um die komplexe 5G-Signalenvironment in intelligenten Fabriken (mit Mehrwegeinterferenz und Rauschen) zu simulieren, verwendete das Team das integrierte System, um zusammengesetzte Signale zu generieren und die Demodulationsleistung der DUT zu testen:

4. Generierung komplexer Signale über Spike: In der Spike-Software konfigurierten die Ingenieure das VSG25A, um ein 5G NR-Zusammensignal zu generieren, das das Hauptsignal (3550 MHz, 64QAM) und zwei Störsignale (3555 MHz und 3545 MHz, jeweils mit einer um 10 dB geringeren Leistung als das Hauptsignal) enthält. Sie fügten auch AWGN (Additives weißes Gaußsches Rauschen) über die integrierte Rauschgenerierungsfunktion von Spike zum Signal hinzu und setzten das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) auf 15 dB.

5. Echtzeit-Demodulationsanalyse: Der VSG25A gibt das zusammengesetzte Signal an das DUT aus, und das SA124B sammelt das demodulierte Ausgangssignal des DUT. Die Spike-Software analysiert in Echtzeit die Fehlervektormagnitude (EVM) des Ausgangssignals des DUT (ein Schlüsselindikator für die Demodulationsleistung) und zeigt die EVM-Verteilungskarte in derselben Schnittstelle wie die Signalkonfigurationsparameter des VSG25A an. Wenn Ingenieure das SNR des Ausgangssignals des VSG25A einstellen (z. B. auf 10 dB reduzieren), können sie in Spike sofort die Änderung der EVM (von 3,2 % auf 5,8 %) beobachten, was eine Echtzeitrückmeldung über die Störungsfestigkeit des DUT ermöglicht.

6. Parameteroptimierung und erneute Tests: Basierend auf den Echtzeit-Analyseergebnissen hat das R & D-Team die internen Demodulationsalgorithmusparameter des DUT angepasst und das integrierte System sofort für erneute Tests verwendet. Die einheitliche Schnittstelle und die Parametersynchronisierungsfunktion ermöglichten es, jede Optimierungsiteration in 3 Minuten abzuschließen, was den Algorithmus-Tuning-Prozess erheblich beschleunigte.,

3. Ergebnisse und gelieferter Wert

Die nahtlose Integration von VSG25A und Spike-Software brachte signifikante Verbesserungen in den R&D-Testworkflow für 5G-Geräte des Herstellers:

• 60% Verbesserung der Testeffizienz: Die einheitliche Parameterkonfiguration und die Echtzeitdatenrückmeldung reduzierten die Zeit für jede Testiteration von 15 Minuten (diskrete Einrichtung) auf 6 Minuten. Der Empfängersensitivitätstest für zwei Bänder (N78 und N79) wurde in 2 Stunden abgeschlossen, verglichen mit 5 Stunden bei der vorherigen Einrichtung.

• Reduktion von menschlichen Fehlern: Die automatische Parametersynchronisierung zwischen VSG25A und SA124B eliminierte Parameterfehler, wodurch die Abweichung der Testergebnisse von ±3 dB auf ±0,5 dB reduziert wurde. Die automatische Datenerfassung und -berichterstellung reduzierte auch die Datenverarbeitungsfehler um 90%.,

• Beschleunigte R&D-Iteration: Die Echtzeitrückmeldung der Demodulationsleistung unter komplexen Signalen ermöglichte es dem R&D-Team, die Optimierung des Demodulationsalgorithmus des DUT in 1 Woche abzuschließen, im Vergleich zu den bisherigen 2 Wochen. Dies verkürzte den gesamten R&D-Zyklus des 5G-Industrie-IoT-Moduls um 30%.

• Niedrigere Testkosten: Das integrierte VSG25A-Spike-System ersetzte den Bedarf an mehreren teuren diskreten Instrumenten und reduzierte die anfängliche Investition in Testausrüstung um 40%. Gleichzeitig reduzierten die vereinfachte Bedienung die Schulungskosten für Testingenieure, da sie nur eine Software-Schnittstelle anstatt mehrerer beherrschen mussten.

4. Wichtige Erkenntnisse und Schlussfolgerung

Dieser Fall demonstriert den Kernwert der nahtlosen Integration zwischen Signal Hound VSG25A und Spike-Software: Sie hebt die Barrieren zwischen Signalgenerierung und -analyse in traditionellen Testabläufen auf und realisiert eine einheitliche Steuerung, Echtzeitrückmeldung und automatische Datenintegration. Für 5G-Geräte-R&D-Teams verbessert diese Integration nicht nur die Testeffizienz und -genauigkeit, sondern beschleunigt auch die Produktiteration und senkt die R&D-Kosten.,

Neben der 5G Sub-6 GHz-Testing können die integrierte Lösung VSG25A-Spike auch auf Wi-Fi 6E/7, IoT und andere Testscenarios für drahtlose Kommunikationsgeräte angewendet werden. Seine benutzerfreundliche Bedienung und die effiziente Optimierung des Arbeitsablaufs machen es zur idealen Wahl für kleine und mittlere Hersteller, akademische Forschungslaboratorien und R&D-Teams mit hohen Anforderungen an die Testeffizienz und die Kostenkontrolle. Der Erfolg dieses Falls bestätigt erneut, dass die tiefe Integration von Hardware und Software ein wichtiger Trend in der modernen RF-Testing ist, der dem Ökosystem der drahtlosen Kommunikationsentwicklung konkreten Wert bringt.