CDMA移动电话SKD测试质量评估技术方案

2019-11-03 17:58:58

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供稿：网友

李航　广州南方高科有限公司　　摘要：本文详细地介绍了在采用SKD方式生产CDMA移动电话时，如何进行手机的指标测试和性能评估；比较深入地叙述了测试方案、测试参数和合格判据。希望该技术方案可为手机生产厂家提供实用的测试和生产指导。

　　目前，绝大多数国内定点的CDMA手机生产企业都选择采用SKD（sack knock dowm）散件组装的方式来生产手机，这是因为与OEM（orignal equipment manufacture）贴牌或CKD（completed knock down）的方式相比较，采用SKD方式具有投资少、见效快、技术风险低、项目启动快、容易组织规模生产、可在一定程度上降低成本、产品上市时间迅速的优势。

　　在SKD生产方式条件下，如何进行CDMA手机的测试和性能评估中，保证产品质量和测试速度，这是国内许多CDMA手机生产企业面临的一个技术问题。如何解决好该问题对于生产厂家来说具有重要的工程意义和现实意义。笔者现把一些经验和想法与同行作一交流。

　　1　SKD测试方案的指导思想

　　（1）满足相关的技术规范和测试标准

　　（2）具有足够的测试速度和精度

　　（3）在满足生产线产能要求的前提下，设备投入要经济，这包括购买CDMA手机综合测试仪、传输带设备、测试夹具、其他的测试设备，生产线统计管理设备等。

　　（4）拟购买测试仪器的技术指标、型号、规格、数据等项要求，既要能满足现阶段的综合要求、也要考虑到未来的可扩充性、可升级性、可维修性。

　　（5）尽量少占用公司的各类资源，包括人力、物力、财力、生产场地、空调、电力、压缩空气等。

　　（6）尽可能地充分利用现有的GSM手机生产线条件（若有的话）来对生产线进行改进、调整和优化，以进一步降低生产手机的成本。

　　2　CDMA手机功能测试项分类、测试规模和相关的标准

　　（1）RF收发信机指标测试（测试发射功率、发射频谱、接收灵敏度等等）：测试标准为中华人民共和国通信行业标准YD/T1050-2000；美国TIAIS-98双模移动台最低性能标准；800MHzCDMA数字蜂窝移动通信网空中接口技术要求。

　　（2）音频指标测试：检查或测试发送音频灵敏度、振铃响度、受话器响度、失真度、侧音、免提功能等等。

　　（3）LCD和菜单功能的检查：看是否与说明书中所述内容相一致。

　　（4）各按键触觉和力度的检查。

　　（5）电池质量的检查：检查电池与主板的电气连接质量是否可靠，测量电池容量、输出电压、短路保护等指标。

　　（6）充电器质量检查：检查充电器与主板的电气连接质量是否可靠，测试输入特性、输出特性、充电特性、充电时来电、充电时去电、对地泄漏电流等指标。

　　（7）可靠性测试：通过对手机施加一定的外界环境应力（高温、低温、振动），来检查产品的可靠性指标。这一点很重要，它可以发现不少产品质量问题。测试标准为GB/T2423.8-1995：电工电子产品环境试验。

　　（8）在实际CDMA通信网络中的外场测试：该项测试需在不同的时间、不同的地点/地貌、与不同网络中的用户进行互连互通等环境条件下进行测试和检查。测试标准为CDMA（IS-95A）数字移动电话机进网检验实施细则2001年5月信息产业部。

　　（9）手机壳体质量的检查

　　（10）软件、MMI操作可靠性与稳定性检查。

　　（11）DC功耗指标：关机电流、待机电流、通话电流、待机时间的测试。

　　上述CDMA手机SKD生产测试方案中的大部分内容也可以用于GSM手机的SKD生产中。

　　3　常温例行测试流程

　　3.1流程图说明

　　部件装配程序是完成PCB板、前壳和后壳部件或者前板和后板部件的装配以及装配质量检查，例如：安装送/受话器、RTC电池、按键膜、LCD面板等；

　　整机装配程序是把前壳、后壳、主板部件安装在一起，使它成为一部完整的手机；

　　功能检查程序是检查手机的MMI（人机界面）功能、电声器件的安装质量、振铃响度、整机的安装质量；

　　指标测试程序在SKD生产中是最重要的一道工序，它是在测试站上用综测仪、测试夹具、RF有源切换开关，根据标准来完成RF指标的测试；　　打串号条码程序是打印产品的串号，以供生产管理、统计、入网、维修和售后服务用；包装入库程序是将手机运到包装线（它通常与测试线隔离），按照包装和配置要求完成该道工序。

　　3.2　测试环境要求

　　*测试环境：常温、常压、常湿（可靠性测试除外），被测产品放在屏蔽厂房或屏蔽箱内进行测试（隔离度大于60dB即可）。

　　*测试电源：采用可充电电池或通信专用测试电源，如Ｋｅｉｔｈｌｅｙ２３０６.

　　*测试仪器：综测仪E5515C或CMU200、电声测试仪B&K2013、B&K4133、可靠性测试设备等。

　　*与手机配套设计的测试夹具。

　　4　具体测试方案

　　4.1计算所需的综测仪数量

　　我们需根据设计产能准确地计算出SKD生产CDMA手机所需的综测仪数量，以保证产能和避免资金浪费。

　　根据经验和目前的综测仪水平，在正常的SKD生产情况下，平均每部CDMA手机的测量时间约为5分钟，这样对于一个计划产能目标为10万部/月、26个工作日/月、20小时/日的工厂来说，在它的SKD测试线上所需的综测仪数量约为：100,000/(20×60×26/5)＝6台，月产量为10万台，日产量为100,000/26=3846部/日，若按97％的生产线一次直通率来计算，则每天需要下线进行维修的手机数量为3846×3%＝115部。若平均每部手机的维修时间为15分钟，则在维修工作站所需的综测仪数量为115×15/(20×60)＝1.4可取2台。

　　在SKD生产线上要每天进行QA（quality apPRoval）时，若按1%的抽样率进行比较全面的指标测度、功能检查、可靠性（仅随机抽取5部）综合测试，平均每台约需时间30分钟，这样所需的综测仪数量为：（3846×1%×30）/（20×60）＝0.96台，则可取1台。

　　这样在上述生产条件情况下，共需要购置16+2+1+1（备份机）＝20台。

　　根据工厂的具体情况还需要添置的设备有（可视具体情况而定）：

　　*RF指标测试设备：2GHz频谱仪、2GHz信号发生器、200MHz示波器。

　　*AF指标测试设备：音频信号发生器、失真度测量仪、仿真耳、仿真嘴。

　　*手机配件测试设备：锂电池测试仪、充电器测试仪。

　　*可靠性测试设备：高低温箱、湿热箱、振动测试台、冲击测试台。

　　*统计管理设备：服务器、条码打印机、PC机、打印机等等。

　　*传输设备：考虑到节约成本并提高可靠性，可采用单面线、而不采用要有手机托盘的上下双层线方式。

　　4.2　测试目的和意义

　　为了准确、全面的评估通过SKD生产线产品的质量，发现一些明显的、潜在的质量问题和隐患，进行该测试是非常必要的，是保证产品质量、产品品牌、保证企业信誉度的重要QC手段，必须给予高度的重视。

　　质量评估方案分为三大项进行：进厂IQC测试、生产线上的常规常温例行测试、各种环境条件下的产品可靠性测试。

　　4.3　测试指标

　　（1）RF指标

　　对手机的发射性能和接收性能进行测试，以考核收发信机的主要技术指标是否满足相关的技术要求；测试根据为TIA/EIA IS-98国际标准和信息产业部的标准YDT/1050。

　　*发射机指标测试

　　（1）最小输出功率

　　通过系统模拟器SS（即手机综合测试仪）一直发Power dowm指令，观察手机的最小输出功率是否满足要求。该项要求为小于-55dBm。

　　（2）最大输出功率

　　通过系统模拟器SS一直发power up指令，观察手机的最大平均输出功率是否满足要求。技术要求为（对III移动台）：23-30dBm(200-400mw)。

　　（3）输出功率的动态范围

　　该项指标定义为上述两项指标的差值，技术要求为大于78dBm。

　　（4）频率误差

　　当以SS或基站的下行频率为基准时，手机的发射标称频率为：FTX=F下行频率-45MHz指标要求误差小于300MHz，实际合格指标可取250Hz。

　　（5）参考时间误差

　　在CDMA通信系统中，参考时间是很重要的一项指标。它定义为：在手机天线接口处测量的被用作解调的最早到达的多径元素到达时间，指标要求误差在±1μs之内。

　　（6）波形质量因数ρ

　　它定义为实际发射波形与理想波形之间的归一化相关功率。技术指标要求大于0.944（非正交引起的SNR恶化小于0.25dB,10*log(1-0.944)=0.25dB）。

　　（7）开环平均输出功率

　　手机应能从它的平均输入接收功率，通过测量、软件估算、软件控制来输出一个符合要求的开环平均输出功率。技术要求为：开环平均输出功率＝-（平均输入功率）-73dBm，误差要求在±6dB之内。（在-105dB输入的情况下，开环值只要能达到最大输出功率即可）可在SS的输出功率（即手机输入功率）为-25，-105dBm和以上两数值的平均值-65dBm这三种状态下进行测试。

　　（8）开环功率控制下的时间响应要求应在规定的时间模板内。

　　（9）闭环控制下的输出功率

　　手机在收到有效的闭环功率控制组比特之后，它在闭环控制指令下的输出功率的时间响应曲线应在规定的时间模板之内。时间模板的宽度为1.25ms。闭环功率控制的范围应能达到±24dB。技术规范中要求在9.6kbps（全速率）、4.8kbps（半速率）、2.4kbps(1/4)、1.2kbps(1/8)的状态下进行测试，在实际的SKD生产中，为了加快测试速度可取在全速率和1/8速率条件下进行测试。

　　（10）带外（offset>625KHz）发射输出频谱的质量（传导型杂散发射）。

　　它定义为在手机天线接口处测量到的在SS指配CDMA信道带宽（1.25MHz）之外的频率点上的无用发射。技术要求是同时满足下面的两项指标：

　　*小于-42dBc/测量带宽30KHz/offset>900KHz；

　　*小于-5dBc/测量带宽30KHz/offset>1.98Mhz；

　　*接收机指标

　　（1）工作频率

　　869-894MHz，具体的测试信道可为CH283、CH386、CH779。手机接收（前向信道）的工作频率计算公式为：870+0.03×CH号MHz。若想加快测试速度根据具体的情况也可只测量CH283信道下的指标。

　　（2）灵敏度

　　该项指标定义为在一定的误帧率条件下，手机能够接收到的最小输入电平。最低技术要求为-104dBm/FER<0.5%，考虑到工程上还要有一定的设计余量要求，实际可取的验收标准为：-106dBm/FER<0.5％。

　　（3）动态范围

　　该项指标定义为在一定的误帧率（FER<0.5%）条件下，手机能够正常接收的输入电平范围。因为手机发射的动态范围为80dB左右，而且开环发射输出功率与接收机输入功率之和为一个常量（-73dBm），所以接收机的动态范围也应为80dB，即是-105--25dBm。

　　（4）在AWGN情况下的指标

　　检查在该条件下的手机性能如何，要求为：-104dBm/FER<1%。（FER允许比静态条件下增加一倍）

　　*天线性能的检查

　　该项性能检查在生产企业内部往往不重视。当用户投诉说是信号质量不好，用电缆测试各项RF指标均正常，这时就要重点检查天线的指标、天线与手机的匹配电路设计。该项测试的基本原理是采用对比法，需要用到手机综测仪（E5515C或CMU200）和标准天线。被测手机与标准天线之间的距离应大于10λ。（对于IS-95/800mhZ:10λ约为3.6m。）该项测试除了可以检查天线的质量之外，还可以检查出手机EMC方面一些问题，例如：手机在用电缆测试条件下的频率误差、相位误差均正常，但在采用天线偶合测试的条件下误差则很大。（注：在采用SKD生产方式进行测试之前，手机主板已经完成了下载软件、参数调整和校验处理过程（pretest和tuning），而在SKD阶段需进行的测试有功能测试和最终测试（function & final test）。

　　（2）AF（音频性能）指标

　　按照标准进行下列项目的测试：

　　*送话器发送灵敏度

　　*受话器响度

　　*收发隔离度（侧音）

　　*收发主观音质（MOS分）和频响

　　*特别要注意的是振铃响度指标。测试条件为标准音，要求为：SPL/最大音量>92dB@100mm。（目前市场上有些产品的振铃声太小，导致用户投诉比较多）

　　（3）直流功耗方面

　　DC功耗指标的检查测试需要在四种不同状态下测试：（1）关机状态下要小于100μA（可检查出手机电源部分或RTC电路是否漏电）；（2）待机睡眠状态下要小于2mA（可检查控制软件是否正常）；（3）待机激活状态下要小于80mA（同时还要密切观察占空比，一般小于5％。它与手机的待机时间密切相关）；（4）最大发射功率状态下的电流要小于500mA（可检查出PA或电源部分的质量问题）。

　　（4）MMI（人机界面）

　　*听觉方面：自环话音质量，HF（免提）状态下的话音质量。

　　*触觉方面：各个按键的手感，振动功能，手机外壳手感，键盘操作、按键手感等。

　　*视觉方面：LCD显示，LED或EL背光，手机的外观质量、装配质量，电池与主板的配合质量，手机、电池、电池盖三者之间的配合质量。

　　（5）壳体套件（主板除外）的质量检查

　　*高低温连续冲击：被测产品先在常温下放置2小时以上，然后连续冲击10次，每次70分钟，30分/30℃、30分/－30℃，在这之间过渡时间为10分钟。

　　*硬度：采用标准硬度的铅笔、10N力、45度角度、10mm长度，在手机壳体表面的同一处连续推5次，再根据表面的痕迹情况进行质量判断。

　　*壳体的抗擦刮能力：基本方法同上

　　*漆膜强度：采用标准的测试胶带进行测试

　　*装配结合质量检查

　　*表面疵点/线的检查

　　*与标准色板进行比对，观察颜色的一致性和均匀性

　　（6）可靠性方面（高、低温度、振动、冲击、free fall、湿热）

　　1）高温50℃下的测试：测试标准按《CDEMA(IS-95A)数字移动电话机进网检验实施细则/信息产业部科学技术司》。在此条件下的测量指标有两项：平均最大输出功率为21-24dBm；灵敏度应优于-104dBm/FER<0.5%（既允许比常温条件下的指标恶化2dB）。

　　2）低温-20℃下的测试：具体要求同上。

　　3）湿热条件下的测试：具体要求同上。

　　4）振动和冲击条件下的测试：测试标准同上。在环境应力去掉后的测量指标有两项：最大输出功率应为23-26dBm；灵敏度应优于-106dBm/FER<0.5%。（既与常温条件下的指标相同）。

　　5）自由跌落测试（衩速为零，可选项）：跌落高度为1.2m，地面条件为20mm厚的硬木板。（为了避免擦伤手机外壳，可做一木箱，在木箱内侧用一层薄的塑料布包紧，在木箱中部开一小窗口以便于取出试验后的手机。）

　　（7）配件方面质量的检查

　　充电器需检查下列指标：输入特性，输出特性、带负载能力，抗电强度，对地泄漏电流，可靠性测试，标识是否满足要求。

　　电池需检查下列指标：额定电压、充电特性、放电特性、循环寿命、电池容量、安全要求、标识是否满足要求。

　　5　几点注意事项

　　在手机平台的质量评估中，还需密切关注以下几个问题：

　　（1）外观造型（ID）和壳体的质量：对于用户来说这是第一印象，它对于吸引和诱导用户群、提高市场占有率非常重要。

　　（2）解决方案：包括芯片组解决方案、RF方案、基带方案、高层软件解决方案、物理层软件方案。解决方案在很大程度上决定了手机的先进性、性能指标、功能、稳定性和可靠性，这一点与PC机的方案和芯片组类似。

　　（3）加工工艺和安装工艺：注意主板的加工和焊接工艺水平、塑胶件的加工水平、整机安装难易程度。一般来讲，结构和安装工艺要求高的机型，其稳定性和可靠性在一定程度上会下降。

　　（4）可维修性：这一点许多搞研发的技术人员会忽视，而它对于提高售后服务质量、保证产品信誉度、降低成本至关重要。需注意整机采用的元器件种类、数量、IC封装类型特别是屏蔽罩的安装方式、电路图是否与实物相一致、在供维修的PCB图中应标有测试点的位置、测试点直流电位和条件、交流波形和时序关系、单板开机点的位置和方法等信息数据。

　　（5）是否支持人工和工程测试命令集：它对于厂家组织手机生产、降低生产成本、简化测试、进行售后维修、进行场测很有帮助。

（注：由于篇幅原因，在本文中并不涉及到如何用C++和VB计算机语言来编辑设计手机自动测试软件）

摘自《移动通信》2002.3

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