基于ATE的卫星导航射频芯片测试技术

王小强，罗宏伟

（工业和信息化部电子第五研究所，广东　广州　510610）

基于ATE的卫星导航射频芯片测试技术

王小强，罗宏伟

（工业和信息化部电子第五研究所，广东广州510610）

卫星导航射频芯片是导航系统中的关键部分，其指标的优劣决定着导航系统的导航精度。通过分析卫星导航射频芯片的结构特点，针对主要参数进行了测试分析。在基于集成电路自动测试系统 （ATE）的基础上，结合射频测试设备实现卫星导航射频芯片的性能测试。该技术对基于ATE的射频芯片测试均具有借鉴意义。

卫星导航射频芯片；集成电路测试；结构特点

0　引言

卫星导航定位系统改变了传统的通信、测量和导航手段，作为新的先进生产力，对整个社会产生了革命性的影响和巨大的经济效益，被誉为当今世界继移动通信、互联网之后的第三大信息产业。全球卫星导航系统 （GNSS），提供时间/空间基准和所有与位置相关的实时动态信息，现已成为最重要的时空基准信息系统，成为一个国家现代化程度和综合国力的重要标志。

卫星导航射频芯片是卫星应用产品中具有核心竞争力和高附加值的产品，通过接收天上的导航卫星发射的波形信号，将模拟信号进行频率转换并进行信号的放大，驱动下级的数字处理芯片。该类芯片具有射频部分、数字部分，结构复杂，常规射频仪器堆叠形成的测试平台测试效率低下，且功能覆盖性差。通过基于集成电路自动测试系统 （ATE）的测试技术可以大大提升测试效率与覆盖性［1］。

1　芯片的基本架构

1.1结构特点分析

世界上比较具有代表性的卫星导航定位系统主要有美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、中国的BD卫星导航定位系统和欧盟的GALILEO系统，不同的系统有不同的导航频点、导航电文格式等。

虽然系统不同，但卫星导航射频芯片的基本架构是基本相同的，以GPS某款导航射频芯片的架构图为例，其主要包括前端射频放大器 （RFA）、混频器 （MIXER）、中频滤波器 （IF Filter）、压控振荡器 （VCO）、增益控制器 （AGC）、模数转换器（A/D）、锁相环 （PLL）和SPI数据接口等［2］。框图如图1所示。

图1　 射频芯片的基本架构

1.2主要射频参数分析

对上述的结构进行分析，射频信号f 1从前端射频放大器 （RFA）进入后，信号得到了放大。外部晶体振荡器 （OSC）提供的参考频率通过锁相环（PLL）、压控振荡器 （VCO）得到本振频率f 0。射频信号f 1与本振信号f 0通过混频器 （MIXER）进行频率变换，将射频信号进行了下变频处理得到中频信号fIF。

中频信号fIF通过中频滤波器 （IF Filter）滤除镜像信号并改善信号质量，通过增益控制器（AGC）将中频信号放大到下一级模数转换器 （A/ D）可以处理的信号强度。

SPI数据接口主要起着与外部通讯与控制指令发送的作用。通过内部多路切换器 （MUX）进行频率的调整、增益大小的控制等。芯片中SPI接口也可以采用I2C等其他通用数据接口实现控制的作用。

芯片的射频性能主要体现在射频放大器（RFA）、混频器 （MIXER）、增益控制器 （AGC）、中频滤波器 （IF Filter）和锁相环 （PLL）等，表征性能指标的参数主要有输入1 dB压缩点、滤波器带宽、带内平坦度、相位噪声、输入驻波、带内杂散、噪声系数和镜像抑制等，如表1所示。

表1　主要射频参数

1.3平台搭建

芯片出厂前都必须经过测试验证以达到质量控制的目的，目前很多单位基于传统的射频仪器设备进行测试，主要思路为基于单片机或PC机实现对芯片的控制，将其设置为不同的工作模式，采用外接万用表、频谱仪、示波器和信号源等进行手工测试或基于RS 232、GPIB等总线的自动化测试方式［3］。测试系统框图如图2所示。

图2　　传统测试架构

该传统的测试架构手工操作繁琐，系统组成复杂，系统可靠性不高。自动化测试系统 （ATE）是一种集成了多种测试功能的测试设备，包括数字测试分析能力、电源、信号采集分析和混合信号分析等测试能力，系统可靠，测试效率高。但部分射频指标如噪声系数、相位噪声等容易受到系统集成的干扰，目前高精度的测试解决方案仍然需要高精度的频谱仪进行测试［4］。

基于上述特点，为了在提升测试效率的同时保障测试精度，采用以ATE、高端射频测试仪和高端射频信号分析仪为核心，搭建一个基于ATE的组合测试平台，完成产品的参数测试。其中，ATE与仪器之间采用GPIB或VXI数据总线进行通讯。

图3　基于ATE的测试架构

表2参数测试数据

1.4测试数据

基于上述测试架构，选取了GPS卫星导航射频芯片完成了主要性能参数的测试，测试过程稳定，测试数据体现了产品的实际工作性能。

测试数据如表2所示。

2　结束语

本文在卫星导航射频芯片结构分析的基础上，利用GPIB等数据总线与高精度的射频信号源、频谱仪与ATE系统构建了专用测试系统，并对样片进行了测试，满足测试要求。基于ATE的卫星导航射频芯片测试系统能够方便地与机械送料器、高低温控制装置等进行联合测试，它为该电路提供了一种高效、准确、可靠的测试解决方案［5-6］。

［1］陈新军.基于ATE的LVDS芯片测试技术［J］.电子产品可靠性与环境试验，2012，30（增刊）:207-210.

［2］SiRF star IIIGPS Architecture GSC3f Family，High Performance GPS Single Chip Datasheet［Z］.April 2005.

［3］葛梁.应对RF SOC/SIP量产测试挑战［C］//第五届中国测试学术会议论文集.2008:75-79.［4］唐锐.小数分频频率合成器测试技术研究［D］.广州:华南理工大学，2011.

［5］熊炜.针对混合信号测试的高效ATE测试解决方法的研究与实现 ［D］.上海:上海交通大学，2008.

［6］王春宇，管金凤，陈燕宁，等.基于ATE的RFID测试方法浅析，电子测试 ［J］.2013（17）:82-85.

Satellite Navigation RF IC Testing Technology on the Basis of ATE

WANG Xiao-qiang，LUO Hong-wei
（CEPREI，Guangzhou 510610，China）

Satellite navigation RF IC is a key part of the navigation system，whose quality determines the precision of the system.Taking a device structure for example，this acticle analyses the main parameters.Com bining w ith the RF test equipm ent，the test system fu lfils satellite navigation RF IC characteristics testing on the basis of ATE.It is also beneficial for other RF IC testing.

satellite navigation RF IC；IC testing；structure characteristics

TN 407

A

1672-5468（2015）02-0064-03 doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2015.02.014

2014-10-27

王小强 （1982-），男，江苏宿迁人，工业和信息化部电子第五研究所元器件检测中心工程师，从事集成电路测试工作。