关于WI—FI检测板测试以及常见故障浅析

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摘要：家电产业发展迅猛，智能家居越来越成为主流。作为空调的智能控制部件的检测板，其生产逐渐常态化和普遍化。在逐渐成熟的检测板生产过程中也面临不少制造问题。本文介绍了测试的基本原理以及检测板常见的故障分析，便于总结生产质量隐患，降低检测板故障率。

关键词：检测板：测试基本原理；故障分析

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2017.8.011

前言

WIFI检测板为空调智能控制的部件，在应用时需连接当前环境的无线网络，通过用户手机上的APP与该检测板绑定，实现手机控制空调的目的。用户不在家中时也可利用手机提前对空调进行控制，达到远程操作的目的。检测板便利的用户的操作，但因其体积小，元器件封装小的特点， 在生产过程中质量控制就成为了难题。焊接以及AOI外观检验均存在難度。本文在简述其原理后，对易出现的故障进行了浅析和总结，便于生产控制异常，降低检测板故障率。

1 无线网络概念与W1—F1原理概述

1.1无线网络概念

802.11 a/b/g/n，其实指的是无线网络协议，细分为802.lla、802.llb、802.llg。802.11n等。这几种不同的无线协议都是由802.11演变而来的。802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中的用户与用户终端的无线接入：802.lla工作在5G频段，最高速率54Mbit/s，主要用于远距离的无线连接：802.llb工作在2.4GHz，最高速率11 Mbit/s，已逐步淘汰；802.lln为双频工作模式（包含2.4GHz和5GHz两个工作频段），最高速率可达到600Mbit/s。802.11 a/b/g/n协议调试方式、覆盖范围和兼容性等对比如表1。

2.2 WI-FI的原理

无线信号基本架构主要由发射机和接收机两个构成，发射机主要将数据包经编码、调试、混频后，经振荡器调试到无线电波信号上，再由二级功放器发出：接收机将受到的无线电波调解，即还原原始数据。

1）发射机准则：在有限的频带内传输最多的信息，接收机最容易解调。带内信号功率满足要求，带外杂散信号邻信道泄露功率小。如图1所示。

2）接收机准则：放大有用信号，减小接收带宽，抑制无用的邻道信号和杂散信号，最大限度地对发射信号无误解地解析如图2所示。

3）我司WIFI检测板使用的是QCA4004系列，该芯片集成了当前所有主流通信接口：UART、SPI、IIC、IIS、USB2.0以及WIFI，内置802.11协议，应用包括主流电器（例如空调、洗衣机、热水器等）、消费电子产品、以及用于家庭照明、安全监控设备和自动化系统的传感器、智能插座，被誉于物联网神器。

2 测试原理和测试方案

2.1 测试原理

1）校准测试

Calibration（校验）是无线测试环境架设的一个重要环节，它关系到测试出的产品是否符合产业标准性，测试环境的稳定性、标准性会影响产品合格率。因此要提高认识，重视线损的校验，确保操作规范及校准值的精确性。

假设：校准范围：18-19，TX范围：17-20，实际线损为lOdB，C为软件中填写的线损。

校准方法：首先电脑通过厂测软件，控制DUT发送power，假设POWER为A，则IQXEL检测到的POWER为B：A-10=B；然后电脑通过厂测软件将B+C=D（D=A-10+C），然后我们看到的显示值就是D，D要处于我们所要求的范围内（18-19之间）。

如果C与lOdB相等，则D与A的结果就相等：如果c比lOdB大，在D保持在一定范围内的情况下，则A就会相应地减小，这就导致DUT实际发射的功率偏小：如果C比lOdB小，在D保持在一定范围内的情况下，A就会相应地增大，这就导致DUT实际发射的功率偏高。

2）发射测试

通过ATsuite软件控制DUT发射固定模式、信道、速率和功率的信号，但是这个发送的信号是依据之前校准值来发送的。如之前校准时的增益为32，TX就会根据这个值来通知DUT发送信号，IQXEL对接收到的信号进行分析，例如EVM、Spectrum mask、TX功率、频偏等。

3）接收测试（接收灵敏度）

通过ATsuite软件控制IQXEL向DUT发送一定数量的数据包，有DUT反馈出接收到与丢失包的数量，该功率既为DUT接收灵敏度。

2.2 测试方案

我司使用ATsuite—3.0测试软件配合IQxel无线综测仪和测试工装对WIFI检测板性能测试，整个测试分为33个步骤，具体测试步骤如下：

1） ATC_CONNECT_TESTER，连接测试设备，判断测试仪型号及序列号等：

2） ATC_INSERT_DUT，加载检测板的测试DLL组件和固件版本：

3） ATC_INITIALIZE_DUT， 加载检测板驱动程序，确定检测板与电脑正常连接，若正常连接对检测板进行初始化，将检测板调试成网卡模式；

4） WIFI_1 1AC_TX_CALIBRATION，WIFI模块发射频率校准，包括发射功率及频偏的校准；

5-16） WIFI_1 1AC_TX_VERIFY_ALL， 2.4GHz频段WIFI总共有14个信号频道，1-14信道频率：2412+（n-l） *5 MHz，每个信道的带宽是22MHz，但整个2.4GHz频段内只有3个互不重叠的信道：1、6、1 1（或者2、7、12-）。

测试软件在模拟在Tx Power（发射功率）、Ba ndwidth（带宽）变化的情况下信号频道内低（2412）、中（2437）、高（2472）频率是否符合802.11协议要求的发射测试项目，发射（TX）测试项目和指标范围如下：

EVM（发射机星座图差错/发射调制精度） 合格指标（-10.0 dB -80.0 dB）

Freq Error（发射中心频偏）

Sym Clk Error（符号时钟容限）

Power（功率） 合格指标 （19.5dBm-16.5dBm）

LO Leakage（本振泄露） 合格指标（-15.0 dBc- -100.0 dBc）

Spectrum Mask（频谱模板） 合格指标 （2.0%—0.0%）

17-28） WIFI_1 1AC_RX_VERIFY_PER。测试软件模拟在Data Rate（传输速率）、Bandwidth（带宽）变化的情况下信号频道内低（2412）、中（2437）、高（2472）频率是否符合802.11协议要求的接收测试项目，接收测试项目主要为接收灵敏度/误报率（PER），误码率不超过8%-1 0%。

接收测试过程：IQxel无线测试仪发送数据包给检测板，控制软件统计检测板接收到的数据包数量，计算出误报率。例如发1000个数据包，产品收到950个良好的数据包，那么误报率PER为 （1000-950）11000*100%=5%。

29） ATC_WRITE_MAC_ADDRESS，写入MAC地址：

30） ATC_WRITE_EEPROM，写入发射功率及频偏的校准值：

31） ATC_READ_MAC_ADDRESS，校验MAC地址码是否一致：

32） ATC_TESTER_RELEASE_CONTROL，释放测试仪的测试RF端口控制权：

33） ATC_REMOVE_DUT，断开Wl-FI检测板连接。

3 故障分析总结

对检测板故障分析，首先要了解检测板的主芯片的引脚定义，在功能上的作，再将芯片放入电路中结合其他元器件综合分析。

芯片引脚定义解祈见表2所示。

3.1 校准功率gain太大或太小原因

1）元器件问题：虚焊、脱焊、立碑、短路：

2）芯片本身问题。

3.2 校准频偏太大原因：品体振荡器不良、虚焊

3.3 EVM不合格原因

1）功率校准过高或者过低：

2）线损不好时可能造成测试功率与实际功率不一致：

3）模块元器件问题（电容、电感）。

3.4本振泄露问题：通过修改寄存器值来调整

高通厂家验证验证、优化BIN配置文件抑制LOleakage问题，提供新版本的BIN文件，使用这个bin文件时将文件名改为boa rd Data_AR6006.bin放在C：＼WindowsYSystem32Ydrivers目录下替换原文件。合肥基地验证更改board Data_AR6006.bin后本振泄露指标符合要求，主要需要修正BIN文件，具体更改点见下前后对比图如图9所示。

3.5 頻谱模板偏大原因

1）与功率相关，功率过高或者过低导致：

2）频谱模板偏大5%标准。

3.6 RX（接收）不过原因

1） 芯片本身不良。判定方式：交叉实验：解决方法：更换主芯片。

2）检查U1-54、55引脚对应的射频短路电容、电感是否存在焊接、装配问题。

54引脚（RFIN2P1）和ss引脚（RFIN2N1）为射频输入脚即对检测板而言为信号接收脚，其线路上由电容和电感构成LC电路，滤除谐波，当其线路上的电容或者电感异常时，会存在接收灵敏度不合格的现象。

3.7 TX（发射）测试项目不过

主要排查U1-59、60引脚对应的射频短路电容、电感是否存在焊接、装配问题。59引脚（ RFOUT2P1）和60引脚（RFOUT2N1）为射频输出脚即相对检测板而言为信号发射脚，其线路上由电容和电感构成LC电路，滤除谐波，当其线路上的电容或者电感异常时，发射信号会存在失真故障。

3.8 USB不识别原因

1） U1芯片18、19、20脚脱焊。 19脚（USB_DPOS）和20脚（USB_DNEG）脚未连接其他元器件；18脚（VDD33_USB）为USB电源脚，焊接不良会导致USB无电源供电，无法被识别。

2） 17脚电阻脱焊。17引脚（SWREG_IN）为电源开关调节输入引脚，线路上的R1易脱落，导致此线路短路，电源开关调节无输入，导致USB无法识别。

3）排查电源电路是否存在故障 （SV供电经V1稳压管转3.3V给U1供电）。

此线路上常见异常为检测板5V测试点与旁边通孔的接地短路，整个检测板无电压输入，导致USB无法识别。

4 整改措施

4.1贴片焊接整改

目前检测板故障原因排在前列的为焊接不良，检测板的元器件偏小，焊接上存在一定难度，在焊接时容易出现元器件立碑、上锡不良、短路等异常。在贴片贴装时要监督钢网清洗、回流焊炉温等焊接重点项目，同时做好AOI外观全检。

4.2 主板线焊接整改

主板线班组在焊接时不要甩锡，导致其他元器件或者焊点连锡短路。

4.3 防静电控制

QCA4004芯片的两个引脚耐静电能力较低，在生产时全程需重点关注防静电项目，严格按照控制器防静电工艺执行，避免静电对芯片造成损伤，表3为芯片静电参数。

4.4 检测板专线专做

检测板生产时需定制专线生产，既可减小故障率，又便于故障数量统计。

参考文献：

[1]谢希仁计算机网络[M]电子工业出版社，2008.1

[2]陈文周WI-FI技术研究与应用[J]数掘通信，2008，2

[3]熊辉WI-FI技术及其应用简述[J]硅谷，2009，12