射频集成电路测试

射频信号是一种具有远距离传输能力的高频电磁波,广义上的射频(rf)包括了 300khz~300ghz 的频段口。射频集成电路(rfic) 包括多种功能电路,如低噪声放大器(low noise amplifier, lna)、功率放大器 (power amplifer,pa)混频器(mixer)、锁相环(phase locked loop,pll)、开关、射频收发前端(front end)、调制解调器(modulator/demoduletor) 等。
射频集成电路可以集信号的编/解码、数据处理、控制等功能于一体,功能十分强大,广泛应用于3g/4g、 wlan、gps、bluetooth 等方面。图所示为典型射频信号收发电路架构图。
针对射频集成电路需要采用分布参数电路的分析方法,通常使用微波网络法来对其进行测试。最重要的微波网络参数是 s 参数,它是建立在入射波与反射波关系基础上的网络参数,用于评估反射信号和传输信号的性能。以二端口网络为例。s参数有4个,分别为s₁₁、s₁₂、s₂₁、s₂₂如图所示。
从信号传播的角度,可以把电信号的传播看作电磁场在导线中的传播,如果遇到阻碍(如阻抗发生变化),信号将发生反射,这就是传输线理论。回波损耗是表示信号反射性能的参数14。实际测试时,期望信号以最大功率、最小损耗和最小反射来进行传输,这就需要所有的射频信号通路均符合阻抗匹配的要求。在实际测试硬件设计中,pcb 上的射频信号通常采用 50ω特征阻抗的微带线进行连接,pcb 的射频端口采用同轴连接器,再用同轴电缆与测试资源的射频端子进行连接。在开始射频电路测试前,通常还需要通过校准操作将测试设备及连接线等引起的损耗去除。
在射频集成电路测试参数中,除了直流参数及功能参数,其主要的性能参数还包括s参数、功率(power)、增益(gain)、增益平坦度 ( gain flatness)。1db 压缩点(p1db)、三阶交调 (third- order intercept point, ip3)、邻道功率比 (adjacent channel power ratio, acpr)、噪声系数 (noise figure, nf)、相位噪声(phase noise,pn)、误差矢量幅度 (brror vector magnitude, evm) 等。
这些参数主要用于验证射频电路的输出功率及线性度工作范围.噪声的影响,以及调制信号的幅度误差和相位误差等。射频集成电路的测试一般是在频域进行的,直接采集其在某个特定频点的功率(单位为 dbm)或某些特定频点的功率之比(单位为 db)。测试时,由测试系统中的电源模块供电,数宇模块提供逻辑控制信号,射频模块的射频发射部分(rf source)提供连续波(coninuous wave, cw)信号、调制(modulated)信号、多音(multitoned)信号等测试激励.射频接收部分(rfreceiver)对被测电路的输出进行采集和分析,rf receiver 需具备好的动态范围和底噪;当然,也可以由相应功能的信号源、频谱分析仪或功率分析仪等多个分立仪器协同进行测试。射频电路测试原理图如图所示。
未来的射频集成电路需要有更宽的工作带宽、更大的线性范围、更高的频空、更多的端口、更低的噪声、更小的体积、更低的成本等,因此必须提升测试系统的能力,提高测试硬件的性能,优化测试算法。与混合信号集成电路样,越来越多的专家开始致力于射频集成电路的结构性测试研究,希望为射频电路测试的发展提供一条可选的途径。

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