射頻信號是一種具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波,廣義上的射頻(RF)包括了 300kHz~300GHz 的頻段口。射頻集成電路(RFIC) 包括多種功能電路,如低噪聲放大器(Low Noise Amplifier, LNA)、功率放大器 (Power Amplifer,PA)混頻器(Mixer)、鎖相環(Phase Locked Loop,PLL)、開關、射頻收發前端(Front End)、調制解調器(Modulator/Demoduletor) 等。
射頻集成電路可以集信號的編/解碼、數據處理、控制等功能于一體,功能十分強大,廣泛應用于3G/4G、 WLAN、GPS、Bluetooth 等方面。圖所示為典型射頻信號收發電路架構圖。
針對射頻集成電路需要采用分布參數電路的分析方法,通常使用微波網絡法來對其進行測試。最重要的微波網絡參數是 S 參數,它是建立在入射波與反射波關系基礎上的網絡參數,用于評估反射信號和傳輸信號的性能。以二端口網絡為例。S參數有4個,分別為S??、S??、S??、S??如圖所示。
從信號傳播的角度,可以把電信號的傳播看作電磁場在導線中的傳播,如果遇到阻礙(如阻抗發生變化),信號將發生反射,這就是傳輸線理論。回波損耗是表示信號反射性能的參數14。實際測試時,期望信號以最大功率、最小損耗和最小反射來進行傳輸,這就需要所有的射頻信號通路均符合阻抗匹配的要求。在實際測試硬件設計中,PCB 上的射頻信號通常采用 50Ω特征阻抗的微帶線進行連接,PCB 的射頻端口采用同軸連接器,再用同軸電纜與測試資源的射頻端子進行連接。在開始射頻電路測試前,通常還需要通過校準操作將測試設備及連接線等引起的損耗去除。
在射頻集成電路測試參數中,除了直流參數及功能參數,其主要的性能參數還包括S參數、功率(Power)、增益(Gain)、增益平坦度 ( Gain Flatness)。1dB 壓縮點(P1dB)、三階交調 (Third- Order Intercept Point, IP3)、鄰道功率比 (Adjacent Channel Power Ratio, ACPR)、噪聲系數 (Noise Figure, NF)、相位噪聲(Phase Noise,PN)、誤差矢量幅度 (Brror Vector Magnitude, EVM) 等。
這些參數主要用于驗證射頻電路的輸出功率及線性度工作范圍.噪聲的影響,以及調制信號的幅度誤差和相位誤差等。射頻集成電路的測試一般是在頻域進行的,直接采集其在某個特定頻點的功率(單位為 dBm)或某些特定頻點的功率之比(單位為 dB)。測試時,由測試系統中的電源模塊供電,數宇模塊提供邏輯控制信號,射頻模塊的射頻發射部分(RF Source)提供連續波(Coninuous Wave, CW)信號、調制(Modulated)信號、多音(Multitoned)信號等測試激勵.射頻接收部分(RFReceiver)對被測電路的輸出進行采集和分析,RF Receiver 需具備好的動態范圍和底噪;當然,也可以由相應功能的信號源、頻譜分析儀或功率分析儀等多個分立儀器協同進行測試。射頻電路測試原理圖如圖所示。
未來的射頻集成電路需要有更寬的工作帶寬、更大的線性范圍、更高的頻空、更多的端口、更低的噪聲、更小的體積、更低的成本等,因此必須提升測試系統的能力,提高測試硬件的性能,優化測試算法。與混合信號集成電路樣,越來越多的專家開始致力于射頻集成電路的結構性測試研究,希望為射頻電路測試的發展提供一條可選的途徑。
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原文標題:射頻集成電路測試,射頻積體電路測試,RF IC Test
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