Switching Unit for RF Signal to Testing of WCDMA Base Station

Abstract

Tämä diplomityö selvittää kolmannen sukupolven matkapuhelinverkkojen WCDMA-tukiaseman lähetinvastaanottimen testauksessa käytettävän radiotaajuisen kytkinyksikön toteuttamista käyttäen valmistuslinjalla piirilevylle automaattisesti ladottavia komponentteja. Kytkinyksikköä käytetään signaalireittien kytkemiseen tutkittavan tuotteen ja mittalaitteiden välille. Työssä suunnitellaan ja valmistetaan mekaanisilla komponenteilla toimiva perinteinen kytkinyksikkö ja toinen samanlainen, jossa kytkinreleet korvataan erikseen koteloiduilla puolijohdereleillä. Uutena tuotekehityksenä toteutetaan piirilevyille suunniteltu passiivinen ja aktiivinen kytkinyksikkö, joiden ominaisuudet mitataan ja niitä verrataan erilliskomponenteilla toteutettuun diskreettiin kytkinyksikköön.

Diplomityön alussa selvitetään ne WCDMA-tukiasemaan liittyvät standardit, joita tarvitaan asetettaessa spesifikaatiot kytkinyksiköille ja määritellään niille tehtävät mittaukset. Työssä suunnitellaan testisysteemissä käytettävien kytkinyksiköiden lohkokaaviot ja valitaan komponentit. Kytkinyksiköitä vertaillaan komponenttien spesifikaatioiden ja tehtyjen laskelmien sekä mitattujen tulosten perusteella. Laskelmien avulla saadaan selville signaalireittien teoreettiset ja kalibroinnilla saavutetut mittausepävarmuudet. Kytkinyksiköiden ominaisuuksien mittaukset suoritetaan vektoripiirianalysaattorilla, signaaligeneraattorilla ja spektrianalysaattorilla. Mittaustulosten perusteella selvitetään kytkinyksiköiden liityntöjen ja signaalireittien S-parametrit sekä signaalireittien vaikutus WCDMA-testisignaaliin.

Diplomityöstä käy selville miten 3GPP-standardien mukainen UTRA/FDD-radiojärjestelmässä toimivat integroidut kytkinyksiköt voidaan toteuttaa, miten ne mitataan ja mitkä ovat niiden mittausepävarmuudet. Selvitykset osoittavat, että integroidut kytkinyksiköt soveltuvat 3GPP-standardien mukaiseen WCDMA-tukiaseman lähetinvastaanottimen mittaukseen. Suoritettujen mittausten perusteella voidaan todeta, että integroiduille kytkinyksiköille asetetut S-parametrien, isolaation ja mittausepävarmuuden spesifikaatiot saavutetaan. Työn tulosten perusteella käy selville, että puolijohteilla piirilevylle toteutettavat kytkinyksiköt on mahdollista ottaa käyttöön WCDMA-tukiaseman testisysteemissä, vaikka niillä ei päästä yhtä laajakaistaiseen toteutukseen kuin mekaanisilla erilliskomponenteilla toteutettavalla kytkinyksiköllä.