Introdução

Os chips RF são os principais componentes que recebem sinais nos terminais de navegação por satélite, influenciando diretamente a precisão do posicionamento e a qualidade da comunicação. À medida que o Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) é cada vez mais adotado em todo o mundo, a eficiência e a precisão dos ensaios de chips RF tornaram-se factores-chave para garantir a fiabilidade e a capacidade de produção em massa dos produtos terminais. Nos últimos anos, as soluções de ensaio de circuitos integrados de radiofrequência baseadas em sistemas de equipamento de ensaio automático (ATE) surgiram como uma importante via tecnológica para melhorar a cobertura e a eficiência dos ensaios.

Desafios do teste de chips de RF: Arquitecturas complexas e parâmetros diversos

Os chips de RF para navegação por satélite são normalmente constituídos por módulos como o front-end de RF, misturadores, osciladores controlados por tensão, loops bloqueados por fase, filtros de frequência intermédia, controladores de ganho e conversores analógico-digitais. Estes chips são responsáveis por funções críticas como a receção de sinais, a conversão de frequências, a amplificação e a transmissão. Embora as bandas de frequência e os formatos de mensagem possam diferir entre os sistemas de navegação dos países, a arquitetura básica dos chips RF mantém-se consistente. As principais métricas de desempenho incluem a figura de ruído, o ponto de compressão de 1dB de entrada, o ruído de fase, a rejeição de imagem e o nivelamento em banda.

Com a crescente integração e complexidade dos chips de RF, os métodos tradicionais de teste manual baseados em instrumentos discretos, como analisadores de espetro e geradores de sinal, já não são suficientes para satisfazer as exigências da produção em massa e da validação de alta precisão. Questões como processos de teste complicados, baixa fiabilidade do sistema e cobertura limitada dificultam significativamente a investigação, o desenvolvimento e a industrialização de chips de RF.

Plataforma de teste integrada para chips de RF: Avaliação eficiente e precisa com sistemas ATE

Para enfrentar estes desafios, a equipa de investigação propôs uma plataforma integrada e automatizada de teste de chips de RF construída em torno do sistema ATE. Esta plataforma combina fontes de sinal de RF de alta precisão, analisadores de espetro e comunicação de barramento GPIB/VXI para tirar o máximo partido das capacidades do ATE em termos de controlo digital, gestão de energia, aquisição e análise de sinais. Permite a realização de testes num único local para vários parâmetros de chips de RF.

Durante o processo de teste, o sistema configura os registos do chip RF através de uma interface SPI, define diferentes modos de funcionamento e controla a fonte de sinal RF para introduzir sinais de excitação. Em seguida, equipamentos como analisadores de espetro recolhem e analisam os sinais de saída. Por exemplo, ao testar o ruído de fase e o ponto de compressão de 1dB de entrada, o sistema efectua automaticamente varrimentos de frequência, medições de potência e ajuste de dados para gerar rapidamente resultados de avaliação, melhorando consideravelmente a consistência e a repetibilidade.

Os dados experimentais confirmam a fiabilidade dos sistemas ATE para o ensaio de chips de RF

Para validar o desempenho do sistema de teste baseado em ATE, a equipa de investigação realizou testes de parâmetros abrangentes em vários chips de RF de navegação GPS. Os resultados mostraram que os principais indicadores, incluindo a largura de banda do filtro, o ponto de compressão de 1dB de entrada, o ruído de fase, a figura de ruído e a rejeição de imagem, corresponderam às expectativas do projeto. O sistema demonstrou excelente estabilidade e consistência em diferentes amostras.

Este feito demonstra que as soluções de teste de chips RF baseadas em ATE não só satisfazem os requisitos de medição de alta precisão, como também suportam a integração com dispositivos periféricos, tais como unidades de controlo de alta/baixa temperatura e alimentadores mecânicos. Isto permite a realização de ensaios automatizados em todas as gamas de temperatura e a produção de lotes em grande escala, proporcionando um apoio técnico fiável para a produção em massa e o controlo de qualidade de chips de RF.

Conclusão: Os testes de automatização impulsionam a atualização dos chips de RF e lançam as bases para o futuro dos terminais de navegação

Como “porta de entrada de sinal” dos sistemas de navegação, a eficiência e a qualidade dos testes dos chips de RF têm um impacto direto na competitividade de toda a indústria de terminais. A introdução de sistemas ATE marca uma mudança da “operação manual” para a “integração de sistemas” no teste de chips RF, e da “medição de ponto único” para a “cobertura abrangente de parâmetros”. Esta transição estabelece uma base sólida para a autonomia, normalização e desenvolvimento de alta qualidade dos chips RF de navegação por satélite da China.

Com a implantação generalizada do sistema Beidou de terceira geração e o rápido desenvolvimento da Internet por satélite de baixa órbita, os circuitos integrados de radiofrequência desempenharão um papel fundamental em cenários de alta precisão e alta dinâmica. As soluções de ensaio automatizadas e baseadas em plataformas tornar-se-ão um motor crucial para a inovação tecnológica e a aplicação industrial no desenvolvimento de circuitos integrados RF.