ATE系統在衛星導航射頻芯片測試技術中的應用

葉鑫　戴志春　伍俊　曹馬健　張勇虎

摘要：在導航系統中，衛星導航射頻芯片是一個重要的組成部分，芯片的質量優劣能夠決定導航系統的導航精度。本文通過對衛星導航射頻芯片結構特點的分析，對芯片的主要參數進行了分析測試。在基于集成電路自動測試系統的基礎之上，結合射頻測試設備對衛星導航射頻芯片的性能進行了測試。這個方案對于衛星導航射頻芯片的測試研究有著重要的意義。

關鍵詞：集成電路測試；衛星導航射頻芯片；應用

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）01-0065-02

1 引言

作為一種新的生產力，衛星導航定位系統改變了傳統的測量、通信以及導航手段，對當今社會產生了重大的影響以及巨大的經濟效益，與互聯網、移動通信并列為三大信息產業。全球衛星導航系統GNSS，能夠提供時間/空間基準以及一切和位置有關的實時動態信息，目前已經成為一種最重要的時空基準信息系統，是一個國家現代化程度以及綜合國力的重要表現。

在衛星相關的應用產品里面，衛星導航射頻芯片是一個具有高附加值和核心競爭力的產品，其通過對天上的導航衛星發射的波形信號的接收，把模擬信號進行頻率的轉換同時將信號放大，進而驅動下級的數字處理芯片。衛星導航射頻芯片主要由兩部分：數字部分以及射頻部分，傳統的射頻儀器堆疊而成的測試平臺測試效果較低，并且沒有太強的功能覆蓋性，而基于集成電路自動測試系統ATE的測試技術能夠使測試效率和覆蓋性大大提升。

2 芯片的架構

2.1 結構特點的分析

目前世界上比較先進的衛星導航定位系統主要有俄羅斯的GLONASS系統、美國的GPS系統、歐盟的GALILEO系統以及我國的BD衛星導航定位系統四種，這四種系統分別具有各自的導航頻點以及導航電文各式。

雖然這四個系統是不一樣的，但是衛星導航射頻芯片的基本架構是基本一樣的，通常情況下，一個標準的GPS導航射頻芯片的架構包括：混頻器MIXER、前端射頻放大器RFA、壓控振蕩器VCO、中頻濾波器IF Filter、模數轉換器A/D、增益控制器AGC、鎖相環PLL以及SPI數據接口等。

2.2 射頻參數分析

下面對射頻結構進行分析，射頻信號首先從前端射頻放大器RFA進入到系統之后，會被放大。外部晶體振蕩器OSC所提供的參考頻率經過壓控振蕩器VCO以及鎖相環PLL的作用得出本振頻率。本振頻率和射頻信號經過混頻器MIXER的作用后進行頻率變換，把射頻信號進行下變頻處理之后得到中頻信號。然后中頻信號經過中頻濾波器的作用將鏡像信號濾除掉，這樣能夠將信號的質量得到改善，中頻信號在經過增益控制器AGC的作用后放大，放大到下一級模數轉換器A/D能夠處理的信號強度。

SPI數據接口的功能是進行外部通訊以及控制指令的發送，經過內部的多路切換器MUX調整頻率以及控制增益的大小。想要實現數據接口的控制功能，需要采用I2C這種通用數據接口。

這種芯片的射頻特性主要是體現在混頻器MIXER、射頻放大器RFA、中頻濾波器IF Filter、增益控制器AGC以及鎖相環PLL上面，表征特性指標的參數主要有濾波器、輸入1dB壓縮點、相位噪聲、帶內平坦度、帶內雜散、輸入駐波、鏡像抑制以及噪聲系數等。

2.3 平臺的搭建

芯片在出廠之前必須要保證質量達標，通常都是在出廠之前進行測試驗證，現階段大部分單位都是通過傳統的射頻儀器設備進行出廠之前的測試，主要的原理是通過PC機或者是單片機控制芯片，把芯片設置成不同的工作模式，然后再通過頻譜儀、萬用表、信號源以及示波器等設備進行手動測試，還有一種方法是通過GPIB或者是RS232等總線的自動化測試方法進行測試。

經過多年的實踐，已經反映出傳統的測試方法操作極為繁瑣，同時系統的組成比較復雜，可靠性也不是很高。而本文所提出的自動化測試系統為一種集成了多種測試功能的全新測試設備，在自動化測試系統中包含電源、數字測試分析能力、混合信號分析以及信號采集分析等測試能力，系統的測試效率和可靠性都很高?？墒怯幸恍┥漕l指標比如相位噪聲、噪聲系數等很容易會受到系統集成的干擾，所以現階段高精度的測試解決方案仍然需要高精度的頻譜儀進行測試。

通過對上文的分析，為了能夠使測試效率以及測試精度都得到保障，本文以高端射頻測試儀、集成電路自動測試系統以及高端射頻信號分析儀為系統的核心，建立一個基于集成電路自動測試系統的組合測試平臺，測試產品的各個參數。在這個組合測試平臺中，集成電路自動測試系統和儀器之間是通過VXI或者GPIB數據總線進行通訊。

2.4 測試數據

通過上面所介紹的測試構架，選擇了GPS衛星導航射頻芯片實現了大部分性能參數的測試工作，通過整個測試過程得出測試過程是非常穩定的，測試數據能夠在一定程度上體現出產品的實際工作性能。

測試數據如下表1所示。

3 結語

本文在分析了衛星導航射頻芯片結構的基礎之上，通過集成電路自動測試系統、高精度的射頻信號源、GPIB數據總線以及頻譜儀建立了專用的測試系統，并且通過這個測試系統對樣片進行了測試，測試結果滿足測試要求。基于集成電路自動測試系統的衛星導航射頻芯片測試系統可以方便地和高低溫控制裝置、機械送料器進行聯合測試，為衛星導航射頻芯片的測試工作提供了一個有效的方案。

參考文獻

[1]王春宇，管金鳳，陳燕寧，等.基于ATE的RFID測試方法淺析[J].電子測試，2013，（17）：82-85.

[2]陳新軍.基于ATE的LVDS芯片測試技術[J].電子產品可靠性與環境試驗，2012，30（增刊）：207-210.