บทนำ

ชิป RF เป็นส่วนประกอบหลักที่รับสัญญาณในอุปกรณ์รับสัญญาณดาวเทียมนำทาง ซึ่งมีอิทธิพลโดยตรงต่อความแม่นยำของการระบุตำแหน่งและคุณภาพของการสื่อสาร เนื่องจากระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลก (GNSS) ได้รับการยอมรับและนำมาใช้มากขึ้น ประสิทธิภาพและความแม่นยำในการทดสอบชิป RF จึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการรับประกันความน่าเชื่อถือและความสามารถในการผลิตจำนวนมากของผลิตภัณฑ์ปลายทางในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โซลูชันการทดสอบชิป RF ที่ใช้ระบบอุปกรณ์ทดสอบอัตโนมัติ (ATE) ได้กลายเป็นแนวทางเทคโนโลยีที่สำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพและความครอบคลุมของการทดสอบ.

ความท้าทายในการทดสอบชิป RF: สถาปัตยกรรมที่ซับซ้อนและพารามิเตอร์ที่หลากหลาย

ชิป RF สำหรับระบบนำทางผ่านดาวเทียมมักประกอบด้วยโมดูลต่าง ๆ เช่น ส่วนรับส่งสัญญาณ RF (RF front-end), มิกเซอร์, ตัวสร้างสัญญาณความถี่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า (voltage-controlled oscillators), ลูปล็อกเฟส (phase-locked loops), ตัวกรองความถี่กลาง (intermediate frequency filters), ตัวควบคุมอัตราขยาย (gain controllers) และตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล (analog-to-digital converters) ชิปเหล่านี้มีหน้าที่รับผิดชอบในการทำงานที่สำคัญ เช่น การรับสัญญาณ การแปลงความถี่ การขยายสัญญาณ และการส่งสัญญาณ แม้ว่าแถบความถี่และรูปแบบของข้อความอาจแตกต่างกันไปตามระบบนำทางของแต่ละประเทศ แต่สถาปัตยกรรมพื้นฐานของชิป RF ยังคงมีความสอดคล้องกันตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักประกอบด้วย ค่าตัวเลขเสียง (noise figure), จุดบีบอัด 1dB ของอินพุต, ค่าความเพี้ยนของเฟส (phase noise), การปฏิเสธภาพ (image rejection), และความราบเรียบภายในย่านความถี่ (in-band flatness).

ด้วยการผสานรวมและความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของชิป RF วิธีการทดสอบแบบดั้งเดิมที่ใช้เครื่องมือแยกต่างหาก เช่น เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมและเครื่องกำเนิดสัญญาณ ไม่เพียงพออีกต่อไปในการตอบสนองความต้องการของการผลิตจำนวนมากและการตรวจสอบความแม่นยำสูง ปัญหาต่างๆ เช่น กระบวนการทดสอบที่ยุ่งยาก ความน่าเชื่อถือของระบบต่ำ และความครอบคลุมที่จำกัด เป็นอุปสรรคสำคัญต่อการวิจัย การพัฒนา และการผลิตเชิงอุตสาหกรรมของชิป RF.

แพลตฟอร์มการทดสอบแบบบูรณาการสำหรับชิป RF: การประเมินประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำด้วยระบบ ATE

เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ทีมวิจัยได้เสนอแพลตฟอร์มการทดสอบชิป RF แบบบูรณาการและอัตโนมัติที่สร้างขึ้นรอบระบบ ATE แพลตฟอร์มนี้รวมแหล่งสัญญาณ RF ความแม่นยำสูง, เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม, และการสื่อสารผ่านบัส GPIB/VXI เพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถของ ATE ในการควบคุมดิจิทัล, การจัดการพลังงาน, การรับสัญญาณ, และการวิเคราะห์ได้อย่างเต็มที่ มันช่วยให้สามารถทดสอบหลายพารามิเตอร์ของชิป RF ได้ในที่เดียว.

ระหว่างกระบวนการทดสอบ ระบบจะกำหนดค่ารีจิสเตอร์ของชิป RF ผ่านอินเทอร์เฟซ SPI ตั้งค่าโหมดการทำงานที่แตกต่างกัน และควบคุมแหล่งสัญญาณ RF เพื่อป้อนสัญญาณกระตุ้น จากนั้น อุปกรณ์เช่นสเปกตรัมแอนาลายเซอร์จะรวบรวมและวิเคราะห์สัญญาณขาออก ตัวอย่างเช่น เมื่อทดสอบสัญญาณรบกวนเฟสและจุดบีบอัด 1dB ของอินพุต ระบบจะทำการสแกนความถี่ การวัดกำลัง และการปรับข้อมูลโดยอัตโนมัติเพื่อสร้างผลการประเมินอย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอและความสามารถในการทำซ้ำได้อย่างมาก.

ข้อมูลการทดลองยืนยันความน่าเชื่อถือของระบบ ATE สำหรับการทดสอบชิป RF

เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของระบบทดสอบที่ใช้ ATE ทีมวิจัยได้ทำการทดสอบพารามิเตอร์อย่างครอบคลุมบนชิป RF สำหรับระบบนำทาง GPS หลายตัว ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าตัวชี้วัดหลัก ได้แก่ ความกว้างแถบความถี่ของตัวกรอง จุดบีบอัด 1dB ที่อินพุต สัญญาณรบกวนเฟส ค่าตัวเลขสัญญาณรบกวน และการปฏิเสธสัญญาณภาพ ทั้งหมดเป็นไปตามข้อกำหนดในการออกแบบ ระบบแสดงให้เห็นถึงความเสถียรและความสม่ำเสมอที่ยอดเยี่ยมในตัวอย่างที่แตกต่างกัน.

ความสำเร็จนี้แสดงให้เห็นว่าโซลูชันการทดสอบชิป RF ที่ใช้ ATE ไม่เพียงแต่ตอบสนองความต้องการในการวัดที่มีความแม่นยำสูงเท่านั้น แต่ยังรองรับการผสานรวมกับอุปกรณ์เสริมต่างๆ เช่น หน่วยควบคุมอุณหภูมิสูง/ต่ำ และเครื่องป้อนเชิงกลอีกด้วย ซึ่งช่วยให้สามารถทดสอบอัตโนมัติในช่วงอุณหภูมิเต็มรูปแบบและการผลิตแบบแบตช์ขนาดใหญ่ได้ โดยให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตจำนวนมากและการควบคุมคุณภาพของชิป RF.

สรุป: การทดสอบอัตโนมัติช่วยขับเคลื่อนการอัปเกรดของชิป RF และวางรากฐานสำหรับอนาคตของอุปกรณ์นำทาง

ในฐานะที่เป็น “ประตูสัญญาณ” ของระบบนำทาง ประสิทธิภาพและคุณภาพของการทดสอบชิป RF ส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการแข่งขันของอุตสาหกรรมอุปกรณ์ปลายทางทั้งหมด การนำระบบ ATE มาใช้ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงจากการ “ทำงานด้วยมือ” ไปสู่ “การบูรณาการระบบ” ในการทดสอบชิป RF และจากการ “วัดค่าจุดเดียว” ไปสู่ “การครอบคลุมพารามิเตอร์อย่างครอบคลุม”การเปลี่ยนผ่านนี้วางรากฐานที่มั่นคงสำหรับความเป็นอิสระ การมาตรฐาน และการพัฒนาคุณภาพสูงของชิป RF สำหรับระบบนำทางด้วยดาวเทียมของจีน.

ด้วยการนำระบบดาวเทียมเป่ยโต่วรุ่นที่ 3 มาใช้อย่างครอบคลุมและการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียมวงโคจรต่ำ ชิป RF จะมีบทบาทสำคัญในสถานการณ์ที่ต้องการความแม่นยำสูงและมีความพลวัตสูงมากขึ้น โซลูชันการทดสอบแบบอัตโนมัติที่ใช้แพลตฟอร์มจะเป็นกลไกสำคัญที่ขับเคลื่อนนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมในการพัฒนาชิป RF.