改進高速射頻元件的生產(chǎn)測試方法

在RF接收器(RX)的開發(fā)過程中，我們的團隊發(fā)現(xiàn)其性能曾接近客戶要求的極限。為了滿足更大的挑戰(zhàn)，對接收器的性能要求也不斷提高。我們需要準確地選擇接近需求極限的設(shè)備，如果不是好的設(shè)備，我們堅決不會使用。這就需要一個準確、可靠的測試程序，并且對生產(chǎn)環(huán)境來說具有成本效益。

通過將比特誤碼率-信噪比(BER/SNR)相關(guān)聯(lián)，讓在甚高頻(VHF)接收器中測試ACR(相鄰信道抑制)成為可能。對于任何設(shè)備的元件測試，從試驗臺轉(zhuǎn)到生產(chǎn)流程中的自動測試設(shè)備(ATE)上都將面臨很大的挑戰(zhàn)，而將高速RF設(shè)備的測試轉(zhuǎn)至生產(chǎn)環(huán)境中卻完全是令人怯步的。為了便于甚高頻RF接收器在生產(chǎn)環(huán)境中的測試，您可以使用一種將誤碼率和信噪比與ACR相關(guān)聯(lián)的技術(shù)。此項技術(shù)專為自動測試設(shè)備開發(fā)，可大大減少測試時間和內(nèi)存需求，同時保證高度可靠的測試結(jié)果。

為了將試驗臺設(shè)置順利轉(zhuǎn)至預(yù)期的自動測試設(shè)備上，并使其保持較強的關(guān)聯(lián)性，我們進行了詳盡的測試。主要的問題是，我們在試驗臺上使用了基帶設(shè)備，以便通過降頻轉(zhuǎn)換接收到的數(shù)字RF信號，而一個設(shè)備的好壞取決于比特誤碼率的結(jié)果。為了解決這個問題，ACR成為接近容許公差的規(guī)范，它需要兩個RF信號發(fā)生器用于試驗臺的設(shè)置。由于這是個復(fù)雜的測試方法，我們不可能在自動測試設(shè)備環(huán)境中完全復(fù)制試驗臺的設(shè)置，所以需要為大批量生產(chǎn)測試找到新的測試技術(shù)。

相鄰信道抑制測試
VHF接收器的ACR性能基于一系列的機制，包括鏡頻抑制、相位噪聲以及互調(diào)失真性能。所有這些都是交互的，不能孤立地對待。

針對甚高頻接收器的目標(biāo)應(yīng)用使用編碼正交頻分多路復(fù)用(COFDM)信號，該信號包含多個載波(許多元件在不同頻率)，且他們會相互影響。遺憾的是，使用單或雙聲調(diào)準確地測試這些副載波的交互影響是不可能的。因此，我們開發(fā)了一種技術(shù)，這種技術(shù)在不必要的相鄰信道使用代表信號，并在需要的信道中測量生成的噪聲以作為結(jié)果。
我們首先將接收器調(diào)整到較低的、需要的信號水平，以此開始我們的ACR測試，然后使得另一個信號出現(xiàn)在其相鄰信道(或者下方)。

當(dāng)相鄰信道中的信號功率降低了所需信道中的信號，使其超過比特誤碼率規(guī)定范圍時，就可以達到性能極限。因此，當(dāng)超出比特誤碼率范圍時，ACR是所需功率和相鄰功率之間的差別所在。與用于試驗臺測試設(shè)置同樣的調(diào)試方案，通過在自動測試設(shè)備上設(shè)置一個頻率生成器，我們能夠真正地比較系統(tǒng)性能。

調(diào)制波形(DOFDM)
大多數(shù)試驗設(shè)置使用調(diào)制技術(shù)，猶如真實的應(yīng)用程序，例如一個程序包含幾個數(shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)幀。由于測試時間和硬件內(nèi)存的約束，在自動測試設(shè)備上追溯并測量這些數(shù)據(jù)是不現(xiàn)實的。對于這個應(yīng)用，一個完整的數(shù)據(jù)幀將展現(xiàn)96ms的傳輸時間并需要12Mbytes的內(nèi)存。因此，我們決定使用數(shù)據(jù)的兩個符號來形容調(diào)制信號。這相當(dāng)于大約320kbytes的內(nèi)存，對自動測試設(shè)備來說，這仍然是相當(dāng)大的捕獲陣列。我們選擇具有最大峰均比(peak-to-average ratio)的兩個符號來檢測其在設(shè)備上的最大影響。

RF發(fā)生器需要根據(jù)信號的峰均比(PAR)進行調(diào)整以達到所需的輸出功率。圖1顯示了從試驗臺波形中提取的兩個DQPSK(差分四相相移鍵控)星座的特征。

圖1，DQPSK星座圖顯示了所有從試驗臺波形中提取的星座點。

就被測試設(shè)備(device under test)中心頻率的dBm/Hz而言，將發(fā)生器設(shè)置為試驗臺ACR測試相同的指定功率，可以使測量特定帶寬下的功率密度成為可能。在本例中的RF接收器設(shè)計演示了一個ACR為35dB的設(shè)備在1.3-MHz帶寬下的功率密度大約為-156dBm/Hz。圖2顯示了一個標(biāo)準的正交頻分多路復(fù)用(orthogonal frequency domain multiplexing)調(diào)制頻譜的功率測量。

圖2：待測試的正交頻分多路復(fù)用接收器顯示了標(biāo)準的所需信號帶內(nèi)功率水平。

保持設(shè)備設(shè)置為相同的頻道同時，測試人員必須轉(zhuǎn)變RF發(fā)生器頻率至相鄰信道頻率，并設(shè)置功率至原始輸入功率值加上預(yù)期的ACR。這樣，測試人員就需要再次測量同一個特定帶寬的功率密度，即設(shè)備中心頻率的dBm/Hz。
在這個示例中，測試人員測量到一個35dB ACR的設(shè)備在1.3-MHz帶寬下的功率密度大約為-169dBm/Hz。圖3顯示了鄰近信道的信號干擾“所需要的”頻帶。

圖3，鄰近信道的干擾信號干擾所需頻帶。

ACR的測量是所需信道和鄰近信道測量的區(qū)別所在(圖4)。將兩個結(jié)果相減就揭示了信噪比：-156dBm/Hz – (-169dBm/Hz)= 13dBm/Hz。

圖4，ACR的測量是所需能源和相鄰干擾電源的區(qū)別所在。

在運行測試100次后，我們在計算該測量的標(biāo)準偏差時，發(fā)現(xiàn)偏差為0.3dB，這一數(shù)值對噪聲測量來說是非常穩(wěn)定的。實現(xiàn)該低標(biāo)準偏差是通過采用奧地利微電子的X系列測試裝置中的LTX-Credence DIG-HSB電子信號處理儀器所具有的獨特測試周期函數(shù)的平均功能。
比較了帶內(nèi)和帶外信噪比實際測量差異的對比圖顯示，其與在試驗臺上測量的ACR具有緊密的關(guān)聯(lián)性(圖5)。

圖5：對比數(shù)據(jù)比較了試驗臺以及自動測試設(shè)備系統(tǒng)中測量得到的ACR數(shù)據(jù)。

由于準確地復(fù)制試驗臺上的測試設(shè)置、使用相同的激勵信號，并測量應(yīng)用所使用的相同帶寬下的信號輸出，才能取得該結(jié)果。這種方法捕捉到了我們在試驗臺上看到的從相位噪聲至鏡頻抑制的所有影響。通過使用相同的調(diào)制技術(shù)，并在收到帶外信號的同時測量帶內(nèi)功率，就有可能取得與試驗臺ACR測試結(jié)果相一致的關(guān)聯(lián)性。