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(jī)支持的頻段數(shù)量也在不斷增加。從最開始的2個(gè)GSM頻段，到現(xiàn)在的4個(gè)GSM頻段，3個(gè)CDMA頻段，5個(gè)UMTS頻段和10個(gè)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(gè)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(cè)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(gè)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(shí)現(xiàn)收發(fā)機(jī)與天線信號(hào)之間的定向傳播，將發(fā)射機(jī)信號(hào)耦合到天線，或者將天線信號(hào)耦合到接收機(jī)，并且將發(fā)射機(jī)信號(hào)與接收機(jī)進(jìn)行隔離以避免接收機(jī)鏈路被發(fā)射機(jī)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(duì)射頻開關(guān)芯片的方案，包括典型的測(cè)試項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括插入損耗、隔離度、開關(guān)時(shí)間、諧波、三階交調(diào)點(diǎn)IP3等，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證測(cè)試及量產(chǎn)測(cè)試分別使用方法進(jìn)行解析。

射頻開關(guān)測(cè)試項(xiàng)詳解

使用傳統(tǒng)儀器應(yīng)對(duì)射頻開關(guān)測(cè)試遇到了難題

插入損耗、隔離度測(cè)試→使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA完成

開關(guān)時(shí)間、諧波測(cè)試→VNA配合其他儀器完成→測(cè)試成本增加

另外很多廠商在構(gòu)建測(cè)試平臺(tái)時(shí)不僅僅是只針對(duì)于射頻開關(guān)芯片測(cè)試，經(jīng)常還會(huì)考慮在這個(gè)測(cè)試平臺(tái)上會(huì)覆蓋其他芯片類型，如PA、LNA等，所以一個(gè)通用的、高復(fù)用度的測(cè)試平臺(tái)是很多廠商在采購儀器時(shí)的重要考慮點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)室和量產(chǎn)測(cè)試的目標(biāo)——提高測(cè)試速度

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

特性分析和產(chǎn)品測(cè)試工程師都非常關(guān)心測(cè)試速度，但原因各不相同。更快的測(cè)試速度對(duì)于特性分析來說，意味著對(duì)小批次產(chǎn)品進(jìn)行更寬范圍的測(cè)試，而對(duì)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(cè)量質(zhì)量，因此特性分析和生產(chǎn)通常會(huì)選擇不同的儀器。

在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，工程師會(huì)努力確保生產(chǎn)中的測(cè)量性能與特性分析中的測(cè)量性能一致。而在進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)由于待測(cè)設(shè)備(DUT)、測(cè)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(huì)增加新產(chǎn)品的上市時(shí)間。

基于PXI平臺(tái)不斷匹配相應(yīng)的儀器

射頻開關(guān)測(cè)試還遇到過哪些難題

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

PXI平臺(tái)是一個(gè)開放的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，也是NI開發(fā)其所有測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ)。借助開放的模塊化平臺(tái)，特性分析和生產(chǎn)工程師可以隨著測(cè)試要求的變化，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。NI不斷在PXI平臺(tái)上提供最頂尖的儀器技術(shù)來滿足射頻開關(guān)芯片的測(cè)試任務(wù)，包括頂尖的矢量信號(hào)收發(fā)儀VST，基于向量的數(shù)字儀器，高精度SMU源測(cè)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(shí)間等多種指標(biāo)測(cè)試，極大提升了測(cè)試覆蓋率。

NI 射頻芯片測(cè)試方案配置

NI半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)（STS）

芯片量產(chǎn)測(cè)試解決方案可基于NI半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)（STS），STS在完全封閉的測(cè)試頭里面繼承了NI PXI平臺(tái)、TestStand測(cè)試管理軟件以及LabVIEW圖形化編程工具。它采用“集成到測(cè)試頭”的設(shè)計(jì)，將生產(chǎn)測(cè)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(cè)設(shè)備連接以及分選機(jī)(Handler)/探針臺(tái)(Prober)對(duì)接機(jī)制。

這樣的緊湊型設(shè)計(jì)減少了占地空間，降低了功耗，減輕了傳統(tǒng)ATE測(cè)試員的維護(hù)負(fù)擔(dān)，從而節(jié)約了測(cè)試成本。 此外，半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)采用開放的模塊化設(shè)計(jì)，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(qiáng)大的計(jì)算能力。

STS提供了三種測(cè)試頭尺寸，從配有一個(gè)PXI機(jī)箱的T1到配有四個(gè)PXI機(jī)箱的T4。這三種STS尺寸均包括通用對(duì)接和測(cè)試儀I/O接口?；赥1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(cè)試儀或單機(jī)PXI系統(tǒng)來進(jìn)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(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試，從而輕松進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，并最終縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)測(cè)試的射頻芯片測(cè)試方案