射頻開關(guān)測試方案介紹

也許大家已經(jīng)注意到，隨著無線設(shè)備復(fù)雜性急劇增加，手機支持的頻段數(shù)量也在不斷增加。從最開始的2個GSM頻段，到現(xiàn)在的4個GSM頻段，3個CDMA頻段，5個UMTS頻段和10個LTE頻段。未來，諸如5G New Radio等標(biāo)準(zhǔn)將繼續(xù)增加無線設(shè)備的復(fù)雜性。開關(guān)是射頻前端模塊（RF FEM）切換多個頻段的關(guān)鍵元件，所以，我們今天要討論的話題就是射頻開關(guān)測試方法

典型射頻前端模塊

關(guān)于射頻開關(guān)，這些你知道嗎？

在一個典型的射頻前端模塊中，包括功率放大器（PA）、低噪放大器（LNA），多路器，收發(fā)開關(guān)和天線開關(guān)等。

開關(guān)的目的是實現(xiàn)收發(fā)機與天線信號之間的定向傳播，將發(fā)射機信號耦合到天線，或者將天線信號耦合到接收機，并且將發(fā)射機信號與接收機進行隔離以避免接收機鏈路被發(fā)射機干擾。

因此在射頻前端模塊中的開關(guān)都必須滿足很高的隔離度與很低的插入損耗等指標(biāo)。本文將針對射頻開關(guān)芯片的方案，包括典型的測試項進行詳細介紹，包括插入損耗、隔離度、開關(guān)時間、諧波、三階交調(diào)點IP3等，并對實驗室驗證測試及量產(chǎn)測試分別使用方法進行解析。

射頻開關(guān)測試項詳解

使用傳統(tǒng)儀器應(yīng)對射頻開關(guān)測試遇到了難題

插入損耗、隔離度測試→使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA完成

開關(guān)時間、諧波測試→VNA配合其他儀器完成→測試成本增加

另外很多廠商在構(gòu)建測試平臺時不僅僅是只針對于射頻開關(guān)芯片測試，經(jīng)常還會考慮在這個測試平臺上會覆蓋其他芯片類型，如PA、LNA等，所以一個通用的、高復(fù)用度的測試平臺是很多廠商在采購儀器時的重要考慮點。

實驗室和量產(chǎn)測試的目標(biāo)——提高測試速度

為了充分了解設(shè)備的性能，特性測試工程師需要在正常條件、極端條件和惡劣環(huán)境下驗證其設(shè)計，工程師通常在小批量設(shè)備上進行特性分析。而在量產(chǎn)測試工程師需要確保按照設(shè)計規(guī)范大批量生產(chǎn)芯片，同時密切監(jiān)測測試吞吐量和產(chǎn)量。雖然特性測試計劃通常要求在高溫或動態(tài)電源等高級條件下進行測試，但生產(chǎn)工程師可能會決定不在這樣的條件下測試，以減少測試時間，特別是當(dāng)設(shè)計可以保證性能的情況下。

特性分析和產(chǎn)品測試工程師都非常關(guān)心測試速度，但原因各不相同。更快的測試速度對于特性分析來說，意味著對小批次產(chǎn)品進行更寬范圍的測試，而對于量產(chǎn)來說，意味著產(chǎn)量的提高。過去，優(yōu)化速度意味著犧牲測量質(zhì)量，因此特性分析和生產(chǎn)通常會選擇不同的儀器。

在開發(fā)新產(chǎn)品時，工程師會努力確保生產(chǎn)中的測量性能與特性分析中的測量性能一致。而在進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)由于待測設(shè)備(DUT)、測試方法、使用的設(shè)備不同以及操作假設(shè)等原因?qū)е碌膯栴}，這往往會增加新產(chǎn)品的上市時間。

基于PXI平臺不斷匹配相應(yīng)的儀器

射頻開關(guān)測試還遇到過哪些難題

當(dāng)新要求出現(xiàn)時，原有儀器的固定專用接口不能滿足要求→等待長時間的研發(fā) or 購買一個全新的平臺，NI可以通過一個通用的硬件和軟件平臺來彌合這一鴻溝，同時還可縮小測試系統(tǒng)的體積和成本，最大化服用實驗室和量產(chǎn)的代碼及硬件資源，加速產(chǎn)品上市時間。

PXI平臺是一個開放的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，也是NI開發(fā)其所有測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)。借助開放的模塊化平臺，特性分析和生產(chǎn)工程師可以隨著測試要求的變化，對系統(tǒng)進行升級。NI不斷在PXI平臺上提供最頂尖的儀器技術(shù)來滿足射頻開關(guān)芯片的測試任務(wù)，包括頂尖的矢量信號收發(fā)儀VST，基于向量的數(shù)字儀器，高精度SMU源測量單元等高精度儀器?？筛采w從插入損耗、隔離度到諧波、IP3、開關(guān)時間等多種指標(biāo)測試，極大提升了測試覆蓋率。

NI 射頻芯片測試方案配置

NI半導(dǎo)體測試系統(tǒng)（STS）

芯片量產(chǎn)測試解決方案可基于NI半導(dǎo)體測試系統(tǒng)（STS），STS在完全封閉的測試頭里面繼承了NI PXI平臺、TestStand測試管理軟件以及LabVIEW圖形化編程工具。它采用“集成到測試頭”的設(shè)計，將生產(chǎn)測試裝置的主要組件集成在一起，包括系統(tǒng)控制器；直流、交流和射頻儀器；待測設(shè)備連接以及分選機(Handler)/探針臺(Prober)對接機制。

這樣的緊湊型設(shè)計減少了占地空間，降低了功耗，減輕了傳統(tǒng)ATE測試員的維護負擔(dān)，從而節(jié)約了測試成本。 此外，半導(dǎo)體測試系統(tǒng)采用開放的模塊化設(shè)計，使您可以利用最新的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PXI模塊，獲得更多的儀器資源和更強大的計算能力。

STS提供了三種測試頭尺寸，從配有一個PXI機箱的T1到配有四個PXI機箱的T4。這三種STS尺寸均包括通用對接和測試儀I/O接口。基于T1的尺寸和成本以及PXI儀器的性能，工程師能夠以較低的成本部署T1測試儀或單機PXI系統(tǒng)來進行特性分析。這使得工程師能夠使用與特性分析相同的硬件和軟件進行生產(chǎn)測試，從而輕松進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，并最終縮短產(chǎn)品上市時間。

從實驗室到量產(chǎn)測試的射頻芯片測試方案