Eine lange Batterielebensdauer ist bei Mobilfunkgeräten sowie bei Embedded-Systemen und Chips für Internet-of-Things- oder Machine-to-Machine-Anwendungen ein wichtiges Kriterium. Das Messsystem von Rhode & Schwarz ermöglicht den Test der Batterielebensdauer in allen Betriebsmodi.

Bild: Rohde & Schwarz

Leistungsmesssonde Das Leben von Batterien aufschlüsseln

03.03.2017

Die Mehrkanal-Leistungsmesssonde R&S-RT-ZVC überwacht die Leistungsaufnahme an Chipsets, Funkmodulen und Mobilfunkgeräten. Sie ist Teil einer Komplettlösung, die dabei hilft, die Lebensdauer von Batterien schon in der Entwicklung zu testen.

Eine lange Batterielebensdauer ist bei Mobilfunkgeräten sowie bei Embedded-Systemen und Chips für Internet-of-Things- oder Machine-to-Machine-Anwendungen ein wichtiges Kriterium. Rohde & Schwarz ermöglicht nun mit Hilfe einer Komplettlösung, die Lebensdauer von Batterien in allen Betriebsmodi zu testen. Sie umfasst zu diesem Zweck einen Radio-Communication-Tester, die neue Leistungsmesssonde R&S-RT-ZVC und die Sequencer-Software R&S-CMWrun.

Das System eignet sich zum Beispiel in der Entwicklungsphase für Verbrauchstests mit einer externen Batterie und in einer späteren Phase für Tests mit verschiedenen realen Akku- oder Batterievarianten.

Anwender können Signalereignisse korrelieren

Der Radio-Communication-Tester übernimmt die Kommunikation mit dem Testobjekt und versetzt es in die verschiedenen Betriebsmodi. Die Leistungsmesssonde greift dann Strom- und Spannungsverläufe an definierten Testpunkten des Prüflings ab. Die Sequencer-Software steuert den gesamten Messablauf und liefert detaillierte Messreporte.

Ereignisse an der Mobilfunkschnittstelle kann der Anwender genau mit der aktuellen Leistungsaufnahme des Testobjekts korrelieren. Das ist möglich aufgrund der hohen Dynamik der R&S-RT-ZVC über den gesamten Messbereich. Er erstreckt sich von kleinen Strömen im Standby oder Sleep-Modus bis hin zu großen Strömen, wenn das Testobjekt unter Maximalleistung sendet.

Durch die mehrkanalige Ausführung der Sonde kann die Leistung an bis zu vier Messpunkten gleichzeitig aufgenommen und miteinander in Bezug gesetzt werden. Das erlaubt auch den Vergleich der Leistungsaufnahme von einzelnen Teilkomponenten, wie einem Applikationsprozessor, der HF-Sendeeinheit oder anderer Komponenten, mit der Gesamtleistungsaufnahme. Die Messung findet hierbei immer in einem realen Signalisierungsszenario statt, das durch den Radio-Communication-Tester gesteuert wird.

Unterstützung aktueller Mobilfunkstandards

Die Leistungsmesssonde ist für Tester der R&S-CMW-Familie konzipiert. In Kombination mit CMWrun sind zum Beispiel Langzeitüberwachungen mit automatisch ablaufenden Signaling-Testszenarien möglich, wie sie für Performance-Tests, Regressionstests oder auch Abnahmetests erforderlich sind. Die Testszenarien der neuen 3GPP-Features - beispielsweise PSM (Power Save Mode) oder enhanced DRX (Discontinuous Reception) für die Reduktion der Leistungsaufnahme in Machine-to-Machine-Anwendungen - sind ebenfalls leicht mess- und korrelierbar. Die Sonde unterstützt zudem alle aktuellen Mobilfunk-Technologien mit Verbindungen im Test-, Sprach- sowie Datentransfer-Modus.

Kleinste Signaländerungen werden erfasst

Die RT-ZVC ist mehrkanalig aufgebaut. Sie misst die Leistung immer anhand einer Spannungs- und einer Strommessung sowie durch Multiplikation dieser zwei Messwerte in Echtzeit. Zudem berechnet die Leistungssonde automatisch die Minimal-, Maximal-, Mittel- und Effektivwerte von Spannung, Strom und Leistung.

Die einzelnen Strom- und Spannungssignale werden mit fünf Megasample pro Sekunde (MSa/s) abgetastet, was eine zeitliche Auflösung jedes einzelnen Messwerts von 200 ns ermöglicht. Damit werden selbst kleine, kurzzeitige Signaländerungen erfasst. Die Genauigkeit ist beispielsweise für die Spezifizierung des Einschaltverhaltens von Chip-Komponenten erforderlich.

Abtastung in 18-Bit-Auflösung

Die Leistungssonde RT-ZVC ist für Eingangsspannungen von ±15 V ausgelegt; der Messbereich für Eingangsströme kann von 4,5 µA bis hin zu 10 A variiert werden. Die vertikale Auflösung der abgetasteten Signale erfolgt in 18 Bit und ermöglicht den Dynamikbereich von nA zu A.

Die durch Multiplikation der Strom- und Spannungspaare ermittelten Leistungswerte werden nach einer einstellbaren Mittelung über die integrierte USB-Schnittstelle ausgegeben. Hierdurch lässt sich auch bei Langzeitaufzeichnungen das Datenvolumen in Grenzen halten.

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