改進(jìn)高速射頻元件的生產(chǎn)測(cè)試方法

在RF接收器(RX)的開發(fā)過程中，我們的團(tuán)隊(duì)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(duì)接收器的性能要求也不斷提高。我們需要準(zhǔn)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(jiān)決不會(huì)使用。這就需要一個(gè)準(zhǔn)確、可靠的測(cè)試程序，并且對(duì)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(cè)試ACR(相鄰信道抑制)成為可能。對(duì)于任何設(shè)備的元件測(cè)試，從試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)到生產(chǎn)流程中的自動(dòng)測(cè)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(cè)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(cè)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(xiàng)技術(shù)專為自動(dòng)測(cè)試設(shè)備開發(fā)，可大大減少測(cè)試時(shí)間和內(nèi)存需求，同時(shí)保證高度可靠的測(cè)試結(jié)果。

為了將試驗(yàn)臺(tái)設(shè)置順利轉(zhuǎn)至預(yù)期的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備上，并使其保持較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，我們進(jìn)行了詳盡的測(cè)試。主要的問題是，我們?cè)谠囼?yàn)臺(tái)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(hào)，而一個(gè)設(shè)備的好壞取決于比特誤碼率的結(jié)果。為了解決這個(gè)問題，ACR成為接近容許公差的規(guī)范，它需要兩個(gè)RF信號(hào)發(fā)生器用于試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)置。由于這是個(gè)復(fù)雜的測(cè)試方法，我們不可能在自動(dòng)測(cè)試設(shè)備環(huán)境中完全復(fù)制試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)置，所以需要為大批量生產(chǎn)測(cè)試找到新的測(cè)試技術(shù)。

相鄰信道抑制測(cè)試
VHF接收器的ACR性能基于一系列的機(jī)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(duì)待。

針對(duì)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(hào)，該信號(hào)包含多個(gè)載波(許多元件在不同頻率)，且他們會(huì)相互影響。遺憾的是，使用單或雙聲調(diào)準(zhǔn)確地測(cè)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(hào)，并在需要的信道中測(cè)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(hào)水平，以此開始我們的ACR測(cè)試，然后使得另一個(gè)信號(hào)出現(xiàn)在其相鄰信道(或者下方)。

當(dāng)相鄰信道中的信號(hào)功率降低了所需信道中的信號(hào)，使其超過比特誤碼率規(guī)定范圍時(shí)，就可以達(dá)到性能極限。因此，當(dāng)超出比特誤碼率范圍時(shí)，ACR是所需功率和相鄰功率之間的差別所在。與用于試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試設(shè)置同樣的調(diào)試方案，通過在自動(dòng)測(cè)試設(shè)備上設(shè)置一個(gè)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(yàn)設(shè)置使用調(diào)制技術(shù)，猶如真實(shí)的應(yīng)用程序，例如一個(gè)程序包含幾個(gè)數(shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)幀。由于測(cè)試時(shí)間和硬件內(nèi)存的約束，在自動(dòng)測(cè)試設(shè)備上追溯并測(cè)量這些數(shù)據(jù)是不現(xiàn)實(shí)的。對(duì)于這個(gè)應(yīng)用，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀將展現(xiàn)96ms的傳輸時(shí)間并需要12Mbytes的內(nèi)存。因此，我們決定使用數(shù)據(jù)的兩個(gè)符號(hào)來形容調(diào)制信號(hào)。這相當(dāng)于大約320kbytes的內(nèi)存，對(duì)自動(dòng)測(cè)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(gè)符號(hào)來檢測(cè)其在設(shè)備上的最大影響。

RF發(fā)生器需要根據(jù)信號(hào)的峰均比(PAR)進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到所需的輸出功率。圖1顯示了從試驗(yàn)臺(tái)波形中提取的兩個(gè)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(yàn)臺(tái)波形中提取的星座點(diǎn)。

就被測(cè)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(yàn)臺(tái)ACR測(cè)試相同的指定功率，可以使測(cè)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(jì)演示了一個(gè)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正交頻分多路復(fù)用(orthogonal frequency domain multiplexing)調(diào)制頻譜的功率測(cè)量。

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

保持設(shè)備設(shè)置為相同的頻道同時(shí)，測(cè)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(cè)試人員就需要再次測(cè)量同一個(gè)特定帶寬的功率密度，即設(shè)備中心頻率的dBm/Hz。
在這個(gè)示例中，測(cè)試人員測(cè)量到一個(gè)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(hào)干擾“所需要的”頻帶。

圖3，鄰近信道的干擾信號(hào)干擾所需頻帶。

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

圖4，ACR的測(cè)量是所需能源和相鄰干擾電源的區(qū)別所在。

在運(yùn)行測(cè)試100次后，我們?cè)谟?jì)算該測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差時(shí)，發(fā)現(xiàn)偏差為0.3dB，這一數(shù)值對(duì)噪聲測(cè)量來說是非常穩(wěn)定的。實(shí)現(xiàn)該低標(biāo)準(zhǔn)偏差是通過采用奧地利微電子的X系列測(cè)試裝置中的LTX-Credence DIG-HSB電子信號(hào)處理儀器所具有的獨(dú)特測(cè)試周期函數(shù)的平均功能。
比較了帶內(nèi)和帶外信噪比實(shí)際測(cè)量差異的對(duì)比圖顯示，其與在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)量的ACR具有緊密的關(guān)聯(lián)性(圖5)。

圖5：對(duì)比數(shù)據(jù)比較了試驗(yàn)臺(tái)以及自動(dòng)測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)中測(cè)量得到的ACR數(shù)據(jù)。

由于準(zhǔn)確地復(fù)制試驗(yàn)臺(tái)上的測(cè)試設(shè)置、使用相同的激勵(lì)信號(hào)，并測(cè)量應(yīng)用所使用的相同帶寬下的信號(hào)輸出，才能取得該結(jié)果。這種方法捕捉到了我們?cè)谠囼?yàn)臺(tái)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(hào)的同時(shí)測(cè)量帶內(nèi)功率，就有可能取得與試驗(yàn)臺(tái)ACR測(cè)試結(jié)果相一致的關(guān)聯(lián)性。