葉鑫　戴志春　伍俊　曹馬健　張勇虎

摘要：在導(dǎo)航系統(tǒng)中，衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片是一個(gè)重要的組成部分，芯片的質(zhì)量優(yōu)劣能夠決定導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。本文通過對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析，對(duì)芯片的主要參數(shù)進(jìn)行了分析測試。在基于集成電路自動(dòng)測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合射頻測試設(shè)備對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片的性能進(jìn)行了測試。這個(gè)方案對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片的測試研究有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：集成電路測試；衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）01-0065-02

1 引言

作為一種新的生產(chǎn)力，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的測量、通信以及導(dǎo)航手段，對(duì)當(dāng)今社會(huì)產(chǎn)生了重大的影響以及巨大的經(jīng)濟(jì)效益，與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信并列為三大信息產(chǎn)業(yè)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS，能夠提供時(shí)間/空間基準(zhǔn)以及一切和位置有關(guān)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，目前已經(jīng)成為一種最重要的時(shí)空基準(zhǔn)信息系統(tǒng)，是一個(gè)國家現(xiàn)代化程度以及綜合國力的重要表現(xiàn)。

在衛(wèi)星相關(guān)的應(yīng)用產(chǎn)品里面，衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片是一個(gè)具有高附加值和核心競爭力的產(chǎn)品，其通過對(duì)天上的導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的波形信號(hào)的接收，把模擬信號(hào)進(jìn)行頻率的轉(zhuǎn)換同時(shí)將信號(hào)放大，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)下級(jí)的數(shù)字處理芯片。衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片主要由兩部分：數(shù)字部分以及射頻部分，傳統(tǒng)的射頻儀器堆疊而成的測試平臺(tái)測試效果較低，并且沒有太強(qiáng)的功能覆蓋性，而基于集成電路自動(dòng)測試系統(tǒng)ATE的測試技術(shù)能夠使測試效率和覆蓋性大大提升。

2 芯片的架構(gòu)

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析

目前世界上比較先進(jìn)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要有俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)、美國的GPS系統(tǒng)、歐盟的GALILEO系統(tǒng)以及我國的BD衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)四種，這四種系統(tǒng)分別具有各自的導(dǎo)航頻點(diǎn)以及導(dǎo)航電文各式。

雖然這四個(gè)系統(tǒng)是不一樣的，但是衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片的基本架構(gòu)是基本一樣的，通常情況下，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的GPS導(dǎo)航射頻芯片的架構(gòu)包括：混頻器MIXER、前端射頻放大器RFA、壓控振蕩器VCO、中頻濾波器IF Filter、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、增益控制器AGC、鎖相環(huán)PLL以及SPI數(shù)據(jù)接口等。

2.2 射頻參數(shù)分析

下面對(duì)射頻結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，射頻信號(hào)首先從前端射頻放大器RFA進(jìn)入到系統(tǒng)之后，會(huì)被放大。外部晶體振蕩器OSC所提供的參考頻率經(jīng)過壓控振蕩器VCO以及鎖相環(huán)PLL的作用得出本振頻率。本振頻率和射頻信號(hào)經(jīng)過混頻器MIXER的作用后進(jìn)行頻率變換，把射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻處理之后得到中頻信號(hào)。然后中頻信號(hào)經(jīng)過中頻濾波器的作用將鏡像信號(hào)濾除掉，這樣能夠?qū)⑿盘?hào)的質(zhì)量得到改善，中頻信號(hào)在經(jīng)過增益控制器AGC的作用后放大，放大到下一級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D能夠處理的信號(hào)強(qiáng)度。

SPI數(shù)據(jù)接口的功能是進(jìn)行外部通訊以及控制指令的發(fā)送，經(jīng)過內(nèi)部的多路切換器MUX調(diào)整頻率以及控制增益的大小。想要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口的控制功能，需要采用I2C這種通用數(shù)據(jù)接口。

這種芯片的射頻特性主要是體現(xiàn)在混頻器MIXER、射頻放大器RFA、中頻濾波器IF Filter、增益控制器AGC以及鎖相環(huán)PLL上面，表征特性指標(biāo)的參數(shù)主要有濾波器、輸入1dB壓縮點(diǎn)、相位噪聲、帶內(nèi)平坦度、帶內(nèi)雜散、輸入駐波、鏡像抑制以及噪聲系數(shù)等。

2.3 平臺(tái)的搭建

芯片在出廠之前必須要保證質(zhì)量達(dá)標(biāo)，通常都是在出廠之前進(jìn)行測試驗(yàn)證，現(xiàn)階段大部分單位都是通過傳統(tǒng)的射頻儀器設(shè)備進(jìn)行出廠之前的測試，主要的原理是通過PC機(jī)或者是單片機(jī)控制芯片，把芯片設(shè)置成不同的工作模式，然后再通過頻譜儀、萬用表、信號(hào)源以及示波器等設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)測試，還有一種方法是通過GPIB或者是RS232等總線的自動(dòng)化測試方法進(jìn)行測試。

經(jīng)過多年的實(shí)踐，已經(jīng)反映出傳統(tǒng)的測試方法操作極為繁瑣，同時(shí)系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，可靠性也不是很高。而本文所提出的自動(dòng)化測試系統(tǒng)為一種集成了多種測試功能的全新測試設(shè)備，在自動(dòng)化測試系統(tǒng)中包含電源、數(shù)字測試分析能力、混合信號(hào)分析以及信號(hào)采集分析等測試能力，系統(tǒng)的測試效率和可靠性都很高。可是有一些射頻指標(biāo)比如相位噪聲、噪聲系數(shù)等很容易會(huì)受到系統(tǒng)集成的干擾，所以現(xiàn)階段高精度的測試解決方案仍然需要高精度的頻譜儀進(jìn)行測試。

通過對(duì)上文的分析，為了能夠使測試效率以及測試精度都得到保障，本文以高端射頻測試儀、集成電路自動(dòng)測試系統(tǒng)以及高端射頻信號(hào)分析儀為系統(tǒng)的核心，建立一個(gè)基于集成電路自動(dòng)測試系統(tǒng)的組合測試平臺(tái)，測試產(chǎn)品的各個(gè)參數(shù)。在這個(gè)組合測試平臺(tái)中，集成電路自動(dòng)測試系統(tǒng)和儀器之間是通過VXI或者GPIB數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通訊。

2.4 測試數(shù)據(jù)

通過上面所介紹的測試構(gòu)架，選擇了GPS衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片實(shí)現(xiàn)了大部分性能參數(shù)的測試工作，通過整個(gè)測試過程得出測試過程是非常穩(wěn)定的，測試數(shù)據(jù)能夠在一定程度上體現(xiàn)出產(chǎn)品的實(shí)際工作性能。

測試數(shù)據(jù)如下表1所示。

3 結(jié)語

本文在分析了衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，通過集成電路自動(dòng)測試系統(tǒng)、高精度的射頻信號(hào)源、GPIB數(shù)據(jù)總線以及頻譜儀建立了專用的測試系統(tǒng)，并且通過這個(gè)測試系統(tǒng)對(duì)樣片進(jìn)行了測試，測試結(jié)果滿足測試要求?；诩呻娐纷詣?dòng)測試系統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片測試系統(tǒng)可以方便地和高低溫控制裝置、機(jī)械送料器進(jìn)行聯(lián)合測試，為衛(wèi)星導(dǎo)航射頻芯片的測試工作提供了一個(gè)有效的方案。

參考文獻(xiàn)

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