RF-Chips sind entscheidende Komponenten in drahtlosen Kommunikationssystemen, und ihre Leistung wirkt sich direkt auf die Zuverlässigkeit der gesamten Kommunikationsverbindung aus. In diesem Artikel werden systematisch drei Schlüsseltechnologien für RF-Chip Prüfung: Schaltzeit, Oberwellen und Intermodulationsverzerrung. Außerdem werden wir die Laborprüfung mit der Massenproduktion vergleichen.

1. Schaltzeitprüfung für RF-Chips

Die Schaltzeit ist ein kritischer Parameter zur Messung der Reaktionsgeschwindigkeit von RF-Chips, Dieser Parameter bezieht sich insbesondere auf die Zeit, die benötigt wird, um die Signalleistung während des Übergangs von “Ein” zu “Aus” oder umgekehrt auf 90% zu stabilisieren. Dieser Parameter ist wichtig für RF-Chips in Frequenzduplex- (FDD) und Zeitduplexsystemen (TDD).

Laborprüfverfahren

In einer Laborumgebung werden in der Regel Oszilloskope mit hoher Bandbreite für Schaltzeitprüfungen verwendet. Sowohl das Steuersignal als auch die RF-Chip Ausgangssignal müssen gleichzeitig erfasst werden, um die Zeitdifferenz zu messen. Die Bandbreite des Oszilloskops ist entscheidend und sollte das 2-5fache der höchsten Signalfrequenz betragen, um Amplitudenfehler zu minimieren. Wenn die Signalfrequenz ein Drittel der Bandbreite des Oszilloskops beträgt, kann der Fehler bei der Messung der Anstiegszeit innerhalb von 4,4% gehalten werden.

Optimierung der Massenproduktionstests

In der Massenproduktion ist die kostspielige Oszilloskop-Lösung nicht praktikabel. Stattdessen verwenden wir einen PXIe-6570 Digital Mode Analyzer mit einem Vector Signal Transceiver (VST), um das Testsystem aufzubauen. Diese Lösung nutzt die hohen Synchronisationseigenschaften des PXI-Busses voll aus (mit Verzögerungen zwischen den Modulen von nur 250 ps), indem sie Schaltbefehle über das digitale Instrument sendet und den VST auslöst, um die RF-Signal, und damit die genaue Berechnung der Schaltzeit. Dieser Entwurf verbessert die Testeffizienz erheblich und reduziert die Systemkomplexität.

2. Oberschwingungsprüfung für RF-Chips

Nichtlineare Komponenten in RF-Chips erzeugen Oberwellen, die eine Störstrahlung bei ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz verursachen. Oberschwingungsprüfungen sind unerlässlich für die Bewertung der Außerbandstrahlung von RF-Chips.

Prüfverfahren

Ein Dauerstrichsignal wird zur Anregung der RF-Chip, und die Ausgangsleistung bei Oberschwingungsfrequenzen wird gemessen. Zu den üblichen Prüfpunkten gehören die dritte und fünfte Harmonische. Für genaue Messungen:

Ein Signalanalysator kann zur Suche nach Spitzenwerten an den erwarteten Frequenzpunkten verwendet werden.

Alternativ kann der Zero-Span-Modus für die Messung der Ansteuerungsleistung im Zeitbereich verwendet werden.

Durchführung von Tests in der Massenproduktion

In der Massenproduktion wird ein Oberschwingungsprüfsystem mit einem VST in Verbindung mit Hochleistungsmodulen (z. B. NI 5534 mit einer Ausgangsleistung von 38 dBm) aufgebaut. Das Signal wird verstärkt, gefiltert und dann in das RF-Chip. Nach dem Herausfiltern der Grundfrequenz werden die Oberwellen des Ausgangssignals von der VST analysiert. Dieser Ansatz gewährleistet eine hohe Genauigkeit und maximiert gleichzeitig die Wiederverwendung von Geräten.

3. Intermodulationsverzerrungstests für RF-Chips

Intermodulationsverzerrung (IMD) ist ein wichtiger Indikator für Nichtlinearität in RF-Chips, besonders betroffen sind RF-Chips die in mehreren Frequenzbändern arbeiten.

Theoretische Grundlagen

Wenn ein RF-Chip mehrere Frequenzsignale gleichzeitig verarbeitet, erzeugen seine nichtlinearen Eigenschaften neue Frequenzkomponenten. Die Intermodulationsprodukte dritter Ordnung (IMD3) sind besonders schwierig herauszufiltern, da sie nahe an der Grundfrequenz liegen und die Systemleistung erheblich beeinträchtigen. Der Intercept-Punkt dritter Ordnung (IP3/TOI) ist ein Schlüsselparameter, der zur Charakterisierung der Linearität von RF-Chips und wird in der Regel berechnet.

Testaufbau und -durchführung

Für die IMD-Prüfung ist ein Zweiton-Anregungssignal erforderlich, das mit einem Leistungskombinator kombiniert und in den RF-Chip. Das Frontpanel der NI-RFSA-Software bietet spezielle Messfunktionen, die automatisch die Grundfrequenz und Verzerrungsprodukte dritter Ordnung identifizieren und das IMD-Verhältnis sowie IP3 berechnen. Diese integrierte Lösung vereinfacht den Prüfprozess erheblich für RF-Chips.

4. Vergleich und Zusammenfassung von Testlösungen

Testobjekt	Labor-Lösung	Lösung für die Massenproduktion	Die wichtigsten Vorteile
Zeit wechseln	Oszilloskop mit hoher Bandbreite	PXI-Digital-Modus-Analysator + VST	Hohe Synchronisierung, niedrige Kosten
Harmonische Prüfung	Signalanalysator	VST + Leistungsstarkes Modul	Hohe Leistung, Wiederverwendung von Geräten
Intermodulationsverzerrung	Traditionelle RF-Instrumente	PXI RF-Analysator	Automatisierung, hohe Präzision

Mit der rasanten Entwicklung der 5G- und IoT-Technologien steigt die Komplexität der RF-Chips nimmt weiter zu, und die Prüfanforderungen werden immer strenger. Die in diesem Artikel vorgestellten Prüfmethoden bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Präzision und Kosten und gewährleisten RF-Chip Leistung und bietet zuverlässige Unterstützung für Produktentwicklung und Massenproduktion.