Perché una calibrazione regolare è importante per le piattaforme di test RF

di Hisham Salman    
Le piattaforme di test di conformità RF WCDMA e LTE sono progettate per testare le trasmissioni RF, i requisiti di performance, e le prestazioni RRM (Radio Resource Management) dei terminali cellulari FDD/TDD LTE in conformità con i requisiti di test 3GPP.
Per raggiungere quanto sopra, esistono precisi parametri e valori di riferimento che devono essere presenti e utilizzati dalla cosiddetta funzione Run Time Correction (RTC), che viene eseguita automaticamente ogni volta che viene stabilita una connessione all’apparecchiatura dell’utente e/o il test case è eseguito dal cosiddetto software MCTS di test.
I valori di riferimento iniziali arriveranno dal produttore dei sistemi per test di RF Conformance e verranno inizialmente salvati nel database del sistema al momento dell’installazione.
Questi dati verranno considerati come letture iniziali dei parametri.
Le performance di sistema (le specifiche di sistema) vengono calibrate al momento della spedizione del sistema stesso.
Gli elementi di correzione fondamentali vengono misurati simultaneamente e quindi salvati come valori di correzione fondamentali prima della spedizione del sistema.
Questi valori di correzione vengono successivamente aggiornati su richiesta, con una calibrazione periodica.
In qualsiasi sistema RF, gli strumenti sono esposti a un certo livello di degradazione, a seconda dell’utilizzo e dell’età operativa dello strumento.
Con quale frequenza dovrebbero essere controllati questi valori di riferimento per garantire la conformità del sistema ai requisiti 3GPP?

Calibrazione Annuale

La risposta a questa domanda e a molte altre, incentrate sulla qualità, consiste nell’eseguire la verifica presso il sito del cliente al fine di garantire che i parametri di sistema siano controllati e calibrati entro gli intervalli di calibrazione del sistema raccomandati.
I fornitori di sistemi possono avere opinioni diverse riguardo alla frequenza ideale dei controlli di calibrazione, tuttavia gli esperti di test e misura consigliano di verificare la calibrazione su base annuale per soddisfare i requisiti di calibrazione accreditati in conformità con le norme ISO 17025 e ISO9001.
Oltre ad eseguire i controlli di calibrazione, è consigliabile eseguire anche quelli per la tracciabilità dei risultati della calibrazione in base a standard nazionali e internazionali, compresi certificazione e report dei servizi, al fine di soddisfare e adeguarsi agli standard qualitativi.

Tracciabilità e accreditamento

Tutti i principali fornitori di sistemi sono responsabili della selezione e uso di  adeguate attrezzatura di  misura, nonché dell’acquisto di servizi di taratura accreditati per gli strumenti, utilizzati al fine di garantire la tracciabilità dei risultati raggiunti nei test.
Inoltre, la tracciabilità per gli strumenti di prova in loco deve essere ottenuta utilizzando apparecchiature/strumenti di misura che sono essi stessi calibrati in modo tracciabile e che soddisfino anche le specifiche stabilite dall’UKAS (Servizio di accreditamento del Regno Unito).
I laboratori di accreditamento assicurano che sia possibile rimanere entro la prevista incertezza per il livello di potenza misurato, la risposta in frequenza, le misurazioni del livello di precisione, ecc.
Ad esempio, Anritsu fornisce ispezioni e calibrazioni tracciabili di tutti gli strumenti di prova all’interno dei laboratori Anritsu prima di inviarli ai laboratori UKAS per garantire che le unità soddisfino le specifiche UKAS stabilite.
Di conseguenza, gli strumenti utilizzati per la calibrazione sono calibrati per UKAS e standard pertinenti, quindi la tracciabilità  viene garantita, e ciò significa che Anritsu è in grado di offrire una tracciabilità della calibratione ai clienti per dimostrare che gli strumenti sono conformi alle specifiche di fabbrica.
L’uso di apparecchiature di prova accreditate garantisce che venga raggiunto il più elevato standard di test e pertanto che l’integrità dello strumento o del sistema testato sia confermato.

Perché calibrare la strumentazione?

Nessuna misura è mai esatta al 100%.
Ci sarà sempre una differenza finita, sconosciuta, non zero, tra un valore misurato e il corrispondente valore “reale”.
Ciò significa che l’utente deve assicurarsi che gli strumenti, ed in effetti l’intera piattaforma di test, stiano operando entro i limiti di tolleranza specificati al momento dell’invio dalla fabbrica.
Vi sono alcuni passi consigliati che l’utente può seguire per mantenere le misure dello strumento o i valori misurati entro i limiti specificati.
Mantenere stabili la temperatura e l’umidità nel laboratorio di analisi  sono due di questi passi.
Tuttavia, il passo principale che andrebbe effettuato è la calibrazione annuale dei sistemi di test e dei singoli strumenti del sistema.
Fornire ai clienti una regolare correzione e calibrazione tracciabili (solitamente annuali o biennali) confrontando le prestazioni di sistema/strumenti con uno standard dalla precisione nota contribuisce ad aumentare la fiducia negli strumenti.

Procedure di calibrazione

Per quanto riguarda la calibrazione delle apparecchiature per test, i vantaggi derivanti dall’utilizzo di piattaforme di test come la RF Conformance test platform ME7873L/LA (Figura 1) è che la calibrazione è meno invasiva e comporta il minor tempo di inattività possibile (in genere solo una settimana per una completa calibrazione di un sistema di test e tutti i suoi singoli strumenti).
Inoltre, non è necessario alcun imballaggio o trasporto del sistema di test, in quanto la taratura può essere effettuata sul posto.
Dal momento dell’acquisto, gli utenti beneficiano di un test completo, regolazione e calibrazione di tutte le singole unità, a cui fa seguito una calibrazione completa dell’intero sistema.
Per tutte le calibrazioni successive, i programmi necessari sono disponibili nel software MCTS installato sul PC server Anritsu ME7873L / LA.
Il programma MCTS testerà la risposta in frequenza, la linearità delle misurazioni della potenza, il livello di precisione, ecc. sugli strumenti di test entro l’incertezza riconducibile ai valori iniziali e di riferimento.
A questo scopo, il misuratore di potenza con un sensore di potenza, il generatore di segnali ed un analizzatore di spettro verranno utilizzati per primi, al fine di ottenere misure comparative fra i valori iniziali e di riferimento.
Questi saranno collegati alla piattaforma di test attraverso interfaccia GPIB.
Quindi la strumentazione verrà collegata alle porte di test dei sistemi e le stesse misure verranno eseguite nuovamente. I risultati verranno quindi comparati al fine di ottenere tale verifica.
Al momento della consegna o dell’installazione del sistema presso il sito del cliente, il team di Anritsu eseguirà una correzione e una calibrazione fondamentali.
I valori qui ottenuti saranno considerati come primi valori iniziali insieme ai valori ottenuti in fabbrica.
Quindi tutte le misurazioni annuali successive dovranno essere confrontate con questi valori iniziali.

Trascurare la calibrazione ha un costo

Gli utenti di piattaforme per test RF come la ME7873L/LA  Anritsu possono eseguire una procedura di auto-test per verificare lo stato del sistema.
La correzione del run-time viene eseguita prima di ogni misura.
Tuttavia, per mantenere l’affidabilità del sistema e aumentare la manutenibilità, la calibrazione annuale è essenziale per verificare la funzionalità degli strumenti che potrebbero degradarsi nel tempo.
Durante la calibrazione annuale, la risposta in frequenza, il livello di precisione e l’errore di linearità degli strumenti nel sistema saranno calibrati utilizzando un misuratore di potenza e un sensore di potenza.
Il misuratore di potenza e l’analizzatore di spettro misurano continuamente le prestazioni del sistema e fungono da riferimento.
 

Figura 1. Sistema per test RF di conformità ME7873L/LA

Se la calibrazione non viene eseguita regolarmente, questo può avere un impatto sulle misure e sui risultati successivi, specialmente per le piattaforme utilizzate nelle test house o nelle aziende con accreditamento ISO 17025, dove il requisito generale per la competenza del test è la produzione di misurazioni accurate e precise.

Conclusioni

La calibrazione annuale degli strumenti di conformità RF e delle piattaforme di test ha due obiettivi: controllare la precisione dello strumento e determinare la tracciabilità delle misure.
Inoltre, la calibrazione controlla se qualche dispositivo nel sistema non è conforme alle specifiche. In tal caso, quest’ultimo viene inviato in riparazione o alla verifica.
Nel frattempo, i clienti ricevono un’unità di supporto per continuare le normali attività. Anritsu fornisce un report/certificato di calibrazione che riporta le misure includendo tutti i valori rilevati.
La preoccupazione principale e il problema più grande che la calibrazione risolve è che, mano a mano che gli strumenti invecchiano, l’accuratezza di misura potrebbe subire derive, a causa di fattori ambientali.
Utilizzando il ME7873LA di Anritsu, gli utenti possono essere certi che la calibrazione annuale sia facile e che la tracciabilità venga garantita.

Redazione Fare Elettronica