射頻集成電路測試

射頻信號是一種具有遠(yuǎn)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(huán)(Phase Locked Loop，PLL）、開關(guān)、射頻收發(fā)前端（Front End)、調(diào)制解調(diào)器（Modulator/Demoduletor） 等。

射頻集成電路可以集信號的編/解碼、數(shù)據(jù)處理、控制等功能于一體，功能十分強(qiáng)大，廣泛應(yīng)用于3G/4G、 WLAN、GPS、Bluetooth 等方面。圖所示為典型射頻信號收發(fā)電路架構(gòu)圖。

針對射頻集成電路需要采用分布參數(shù)電路的分析方法，通常使用微波網(wǎng)絡(luò)法來對其進(jìn)行測試。最重要的微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)是 S 參數(shù)，它是建立在入射波與反射波關(guān)系基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，用于評估反射信號和傳輸信號的性能。以二端口網(wǎng)絡(luò)為例。S參數(shù)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(dǎo)線中的傳播，如果遇到阻礙（如阻抗發(fā)生變化），信號將發(fā)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(shù)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(jìn)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(shè)計中，PCB 上的射頻信號通常采用 50Ω特征阻抗的微帶線進(jìn)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(jìn)行連接。在開始射頻電路測試前，通常還需要通過校準(zhǔn)操作將測試設(shè)備及連接線等引起的損耗去除。

在射頻集成電路測試參數(shù)中，除了直流參數(shù)及功能參數(shù)，其主要的性能參數(shù)還包括S參數(shù)、功率（Power)、增益（Gain)、增益平坦度 ( Gain Flatness)。1dB 壓縮點（P1dB)、三階交調(diào) (Third- Order Intercept Point, IP3)、鄰道功率比 (Adjacent Channel Power Ratio, ACPR)、噪聲系數(shù) (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(shù)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(diào)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(jìn)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(tǒng)中的電源模塊供電，數(shù)宇模塊提供邏輯控制信號，射頻模塊的射頻發(fā)射部分（RF Source）提供連續(xù)波（Coninuous Wave, CW）信號、調(diào)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(jìn)行采集和分析，RF Receiver 需具備好的動態(tài)范圍和底噪；當(dāng)然，也可以由相應(yīng)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(xié)同進(jìn)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(tǒng)的能力，提高測試硬件的性能，優(yōu)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(jié)構(gòu)性測試研究，希望為射頻電路測試的發(fā)展提供一條可選的途徑。