Einführung

HF-Chips sind die Kernkomponenten, die Signale in Satellitennavigationsterminals empfangen und sich direkt auf die Genauigkeit der Positionsbestimmung und die Qualität der Kommunikation auswirken. Da das globale Satellitennavigationssystem (GNSS) weltweit immer häufiger eingesetzt wird, sind die Effizienz und die Genauigkeit der HF-Chip-Prüfung zu Schlüsselfaktoren für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit und der Massenproduktionsfähigkeit von Terminalprodukten geworden. In den letzten Jahren haben sich RF-Chip-Prüflösungen auf der Grundlage von ATE-Systemen (Automatic Test Equipment) als wichtiger technologischer Weg zur Verbesserung der Prüfabdeckung und -effizienz erwiesen.

Herausforderungen beim Testen von RF-Chips: Komplexe Architekturen und unterschiedliche Parameter

RF-Chips für die Satellitennavigation bestehen in der Regel aus Modulen wie dem RF-Frontend, Mischern, spannungsgesteuerten Oszillatoren, Phasenregelschleifen, Zwischenfrequenzfiltern, Verstärkungsreglern und Analog-Digital-Wandlern. Diese Chips sind für kritische Funktionen wie Signalempfang, Frequenzumwandlung, Verstärkung und Übertragung zuständig. Obwohl sich die Frequenzbänder und Nachrichtenformate in den verschiedenen Navigationssystemen der Länder unterscheiden können, bleibt die grundlegende Architektur der HF-Chips gleich. Zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen gehören Rauschzahl, 1dB-Kompressionspunkt am Eingang, Phasenrauschen, Bildunterdrückung und In-Band-Ebenheit.

Mit der zunehmenden Integration und Komplexität von HF-Chips reichen herkömmliche manuelle Testmethoden, die sich auf diskrete Instrumente wie Spektrumanalysatoren und Signalgeneratoren stützen, nicht mehr aus, um die Anforderungen der Massenproduktion und der hochpräzisen Validierung zu erfüllen. Probleme wie umständliche Testverfahren, geringe Systemzuverlässigkeit und begrenzte Abdeckung behindern die Forschung, Entwicklung und Industrialisierung von HF-Chips erheblich.

Integrierte Testplattform für RF-Chips: Effiziente und präzise Bewertung mit ATE-Systemen

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, schlug das Forschungsteam eine integrierte und automatisierte RF-Chip-Testplattform vor, die auf dem ATE-System aufbaut. Diese Plattform kombiniert hochpräzise HF-Signalquellen, Spektrumanalysatoren und GPIB/VXI-Buskommunikation, um die Fähigkeiten von ATE in den Bereichen digitale Steuerung, Leistungsmanagement, Signalerfassung und -analyse voll auszunutzen. Sie ermöglicht die Prüfung mehrerer Parameter von HF-Chips aus einer Hand.

Während des Testprozesses konfiguriert das System die Register des HF-Chips über eine SPI-Schnittstelle, stellt verschiedene Betriebsmodi ein und steuert die HF-Signalquelle zur Eingabe von Anregungssignalen. Anschließend werden die Ausgangssignale mit Geräten wie Spektrumanalysatoren erfasst und analysiert. Bei der Prüfung des Phasenrauschens und des 1dB-Kompressionspunkts am Eingang führt das System beispielsweise automatisch Frequenzabtastungen, Leistungsmessungen und Datenanpassungen durch, um schnell Bewertungsergebnisse zu erzielen, was die Konsistenz und Wiederholbarkeit erheblich verbessert.

Experimentelle Daten bestätigen die Zuverlässigkeit von ATE-Systemen für RF-Chip-Tests

Um die Leistung des ATE-basierten Testsystems zu validieren, führte das Forschungsteam umfassende Parametertests an mehreren GPS-Navigations-HF-Chips durch. Die Ergebnisse zeigten, dass die Schlüsselindikatoren, einschließlich Filterbandbreite, 1dB-Kompressionspunkt am Eingang, Phasenrauschen, Rauschzahl und Bildunterdrückung, alle den Entwurfserwartungen entsprachen. Das System zeigte eine ausgezeichnete Stabilität und Konsistenz bei verschiedenen Proben.

Diese Errungenschaft zeigt, dass ATE-basierte RF-Chip-Testlösungen nicht nur die Anforderungen an hochpräzise Messungen erfüllen, sondern auch die Integration mit Peripheriegeräten wie Hoch-/Tieftemperatur-Steuergeräten und mechanischen Zuführungen unterstützen. Dies ermöglicht automatisiertes Testen in allen Temperaturbereichen und die Produktion von Großserien und bietet zuverlässige technische Unterstützung für die Massenproduktion und Qualitätskontrolle von HF-Chips.

Schlussfolgerung: Automatisierungstests treiben die Aufrüstung von RF-Chips voran und legen den Grundstein für die Zukunft von Navigationsgeräten

Als “Signal-Gateway” von Navigationssystemen wirken sich die Testeffizienz und -qualität von HF-Chips direkt auf die Wettbewerbsfähigkeit der gesamten Terminalindustrie aus. Die Einführung von ATE-Systemen markiert den Übergang von der “manuellen Bedienung” zur “Systemintegration” bei der Prüfung von HF-Chips und von der “Ein-Punkt-Messung” zur “umfassenden Parametererfassung”. Dieser Übergang schafft eine solide Grundlage für die Autonomie, Standardisierung und hochwertige Entwicklung von Chinas Satellitennavigations-HF-Chips.

Mit der flächendeckenden Einführung des Beidou-Systems der 3. Generation und der raschen Entwicklung des satellitengestützten Internets in niedriger Umlaufbahn werden HF-Chips in Szenarien mit hoher Präzision und Dynamik eine Schlüsselrolle spielen. Automatisierte, plattformbasierte Testlösungen werden ein entscheidender Motor für technologische Innovationen und industrielle Anwendungen in der HF-Chipentwicklung sein.