مقدمه

چیپ‌های RF اجزای اصلی هستند که سیگنال‌ها را در ترمینال‌های ناوبری ماهواره‌ای دریافت می‌کنند و مستقیماً بر دقت موقعیت‌یابی و کیفیت ارتباطات تأثیر می‌گذارند. با افزایش پذیرش سیستم جهانی ناوبری ماهواره‌ای (GNSS) در سراسر جهان، کارایی و دقت تست چیپ‌های RF به عوامل کلیدی در تضمین قابلیت اطمینان و توان تولید انبوه محصولات ترمینال تبدیل شده‌اند. در سال‌های اخیر، راهکارهای تست چیپ RF مبتنی بر سیستم‌های تجهیزات تست خودکار (ATE) به عنوان یک مسیر فناورانه مهم برای افزایش پوشش و کارایی تست ظهور کرده‌اند.

چالش‌های تست چیپ RF: معماری‌های پیچیده و پارامترهای متنوع

چیپ‌های RF ناوبری ماهواره‌ای معمولاً از ماژول‌هایی مانند فرانت-اِند RF، میکسرها، اسیلاتورهای کنترل‌شده با ولتاژ، حلقه‌های قفل‌شده فازی، فیلترهای فرکانس میانی، کنترل‌کننده‌های بهره و مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال تشکیل شده‌اند. این چیپ‌ها مسئول عملکردهای حیاتی مانند دریافت سیگنال، تبدیل فرکانس، تقویت و انتقال هستند. اگرچه باندهای فرکانسی و فرمت‌های پیام ممکن است در سیستم‌های ناوبری کشورهای مختلف متفاوت باشد، معماری پایه چیپ‌های RF یکسان باقی می‌ماند. مهم‌ترین معیارهای عملکرد شامل ضریب نویز، نقطه فشرده‌سازی ورودی ۱ دسی‌بل، نویز فازی، رد تصویر و تختی در باند هستند.

با افزایش یکپارچگی و پیچیدگی تراشه‌های RF، روش‌های سنتی تست دستی که متکی بر دستگاه‌های جداگانه‌ای مانند آنالیزورهای طیف و ژنراتورهای سیگنال هستند، دیگر برای پاسخگویی به نیازهای تولید انبوه و اعتبارسنجی با دقت بالا کافی نیستند. مسائلی مانند فرآیندهای تست پیچیده و وقت‌گیر، قابلیت اطمینان پایین سیستم و پوشش محدود، به‌طور قابل‌توجهی پژوهش، توسعه و صنعتی‌سازی تراشه‌های RF را مختل می‌کنند.

پلتفرم یکپارچه آزمون برای چیپ‌های RF: ارزیابی کارآمد و دقیق با سیستم‌های ATE

برای پاسخ به این چالش‌ها، تیم تحقیقاتی یک پلتفرم یکپارچه و خودکار تست تراشه‌های RF را بر پایه سیستم ATE پیشنهاد داد. این پلتفرم منابع سیگنال RF با دقت بالا، تحلیلگرهای طیف و ارتباط از طریق باس GPIB/VXI را ترکیب می‌کند تا از قابلیت‌های ATE در کنترل دیجیتال، مدیریت توان، دریافت سیگنال و تحلیل به‌طور کامل بهره‌برداری کند. این پلتفرم امکان تست یک‌جا برای چندین پارامتر تراشه‌های RF را فراهم می‌آورد.

در طول فرایند تست، سیستم از طریق رابط SPI رجیسترهای چیپ RF را پیکربندی می‌کند، حالت‌های عملیاتی مختلف را تنظیم می‌کند و منبع سیگنال RF را برای ورودی سیگنال‌های تحریک کنترل می‌نماید. سپس تجهیزاتی مانند آنالیزورهای طیف، سیگنال‌های خروجی را جمع‌آوری و تحلیل می‌کنند. برای مثال، هنگام تست نویز فازی و نقطه فشرده‌سازی ورودی ۱ دسی‌بل، سیستم به‌طور خودکار اسکن‌های فرکانسی، اندازه‌گیری توان و برازش داده‌ها را انجام می‌دهد تا نتایج ارزیابی را سریعاً تولید کند و بدین ترتیب یکنواختی و تکرارپذیری را به‌طور چشمگیری بهبود بخشد.

داده‌های تجربی، قابلیت اطمینان سیستم‌های ATE را برای تست تراشه‌های RF تأیید می‌کند.

برای اعتبارسنجی عملکرد سیستم تست مبتنی بر ATE، تیم تحقیقاتی آزمایش‌های پارامتری جامعی را روی چندین چیپ RF ناوبری GPS انجام داد. نتایج نشان داد که شاخص‌های کلیدی، از جمله عرض باند فیلتر، نقطه فشرده‌سازی ورودی ۱ دسی‌بل، نویز فازی، ضریب نویز و رد تصویر، همگی مطابق با انتظارات طراحی بودند. این سیستم در نمونه‌های مختلف پایداری و یکنواختی عالی را از خود نشان داد.

این دستاورد نشان می‌دهد که راه‌حل‌های تست چیپ RF مبتنی بر ATE نه تنها نیازهای اندازه‌گیری با دقت بالا را برآورده می‌کنند، بلکه از یکپارچه‌سازی با دستگاه‌های جانبی مانند واحدهای کنترل دما بالا/پایین و فیدرهای مکانیکی نیز پشتیبانی می‌کنند. این امکان را فراهم می‌آورد تا تست خودکار در تمامی محدوده‌های دمایی و در تولید دسته‌ای در مقیاس بزرگ انجام شود و پشتیبانی فنی قابل‌اعتمادی برای تولید انبوه و کنترل کیفیت چیپ‌های RF فراهم آورد.

نتیجه‌گیری: تست خودکار، ارتقای چیپ‌های RF را تسریع می‌کند و پایه‌های آینده پایانه‌های ناوبری را بنا می‌نهد.

به‌عنوان “دروازه سیگنال” سامانه‌های ناوبری، کارایی و کیفیت تست تراشه‌های RF مستقیماً بر رقابت‌پذیری کل صنعت پایانه‌ها تأثیر می‌گذارد. معرفی سیستم‌های ATE نشان‌دهنده گذار از “عملیات دستی” به “یکپارچه‌سازی سیستم” در تست تراشه‌های RF و از “اندازه‌گیری نقطه‌ای” به “پوشش جامع پارامترها” است. این گذار، پایه‌ای محکم برای خودکفایی، استانداردسازی و توسعه باکیفیت چیپ‌های RF ناوبری ماهواره‌ای چین فراهم می‌کند.

با استقرار گسترده سامانه نسل سوم بیدو و توسعه سریع اینترنت ماهواره‌ای مدار پایین، چیپ‌های RF در سناریوهای با دقت و دینامیک بالا نقش کلیدی خواهند داشت. راه‌حل‌های آزمون خودکار مبتنی بر پلتفرم به محرکی حیاتی برای نوآوری فناوری و کاربردهای صنعتی در توسعه چیپ‌های RF تبدیل خواهند شد.