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[经验] 到底怎么测试插入损耗、隔离度和驻波比,其实很简单!

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助理工程师

发表于 2018-7-11 11:15:59   212 查看 1 回复 显示全部楼层 倒序浏览
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我们发布了射频芯片测试重要性的文章后插入损耗、隔离度、开关时间、谐波……哪个是射频开关测试痛点? 就有粉丝在后台问,在射频芯片测试中一头雾水,能不能具体讲解下各个测试项目?小编正有此意,今天先跟大家讲解下插入损耗、隔离度和驻波比这三个非常重要的射频芯片测试项目。


1、插入损耗Insertion Loss


对于很多射频无源器件来说,插入损耗是其中一个关键的测试项目。在一个系统之中,由于某个器件的插入而发生的功率的损耗便是插入损耗,通常插入损耗由dB来表示。


一般来说,对于射频器件来说,如果在器件插入之前传输给负载的功率是 ,插入之后负载接收到的功率是,则以dB为单位的插入损耗由下式给出公式:



作为射频开关的关键指标之一,每个开关都会存在一些寄生电容、寄生电感、寄生电阻等。在开关做信号路由的时候,这些寄生元件会直接将信号进行衰减和降低。而这些寄生元件随着输入信号频率的变化引起功率损耗,因此对于射频开关来说在不同频率下进行插入损耗测试是必要的一步。


使用NI VST矢量信号收发仪测试插入损耗


对于射频开关进行插入损耗测试的时候,可以使用NI VST矢量信号收发仪进行测试。NI VST矢量信号收发仪将矢量信号发生器VSG和矢量信号接收器VSA两种仪器功能集合在仪器。


并且VST的作用不仅仅在插入损耗测试上面,对于开关芯片及其他类型射频前端芯片多种测试项也能良好地覆盖,而不需要采用其他仪器即可完成,因此极大提升了测试项目的覆盖率。


在对某通道(如RF1)进行插入损耗测试的时候,如图 3 ,在芯片进入工作状态后将RF1导通,已知由VST输出功率,即芯片在Ant端口的输入功率,测得RF1通道输出的功率,因此即可以得出插入损耗功率值即:



图3:使用VST进行插入损耗测试


使用功率计进行校准


在进行插损测试的时候对于线缆和其他元件(如在量产测试中加入的辅助开关)上的损耗需要进行校准,可以使用功率计来进行校准。我们可以将功率计连接至线缆与元件一端,通过VST的信号发生器输出信号,在各种频率下测得信号发生器以及线缆和其他元件的总损耗。


假设使用功率计进行的测量结果正确无误,就可以确定信号分析仪装置的测量偏移,即可对进行插损测试中使用的仪器进行校准。NI同样提供高精度的功率计,如需了解更多请访问ni.com。



使用VNA矢量网络分析仪进行测试


对于很多无源器件来说,使用VNA矢量网络分析仪是进行插入损耗的良好选择。PXI矢量网络分析仪具有两个端口,因此您可以选择T/R测试集或全S参数功能。PXI矢量网络分析仪支持自动精密校准、完整矢量分析和参考平面扩展,而且不像传统台式VNA那样具有高成本和大尺寸。


针对于插入损耗测试,即S21参数,可直接利用VNA实现S21的测量。需要注意的是在使用VNA的时候为了精确测量S参数,应考虑到外部所有的线缆及路径中所有的连接件,无论是使用短路-开路-负载-直通(SOLT)方法,还是使用VNA自带的校准套件,VNA需要进行系统校准。有关VNA校准的更多信息,请访问ni.com。


图4:使用VNA进行插入损耗测试


在量产测试中使用STS快速测量S参数


NI半导体测试系统(STS)是一款全自动化生产测试系统,采用全新的方法来测量生产测试中的S参数。该系统结合了端口模块(port Module)与NI矢量信号收发器(VST)。除了开关和预选功能之外,端口模块包含的定向耦合器可以有效地将VST转换成VNA。


因此,可以在生产测试环境下快速测量S参数,而不需要使用其他仪器。S参数测量使用多端口校准模块进行校准,该模块可以自动校准多达48个RF端口。有关NI STS的更多信息,请访问ni.com/semiconductor-test-system。



2、隔离度Isolation


隔离度是指的在待测端口检测到无用信号的衰减度。一个高隔离度的开关能够大幅度减少其他通道对其的影响,这样保证了信号的完整性。



使用NI VST矢量信号收发仪测试隔离度

对于隔离度的测试,与插入损耗测试方法相近,因此同样可以使用NI VST矢量信号收发仪。但是在测试系统设计上会再加入辅助开关来实现信号路由,如图Figure 2所示[1]。


按照隔离度的定义,如针对RF1与RF2通道之间的隔离度,可将芯片进入工作状态后将RF1导通,即可测得芯片在Ant端口的输入功率,同时可以测得在RF2处的输出功率,因此即可计算处隔离度为:


使用VST及辅助开关进行隔离度测试


同样在针对于隔离度的测试上,线缆和辅助开关可以使用功率计来进行仪器校准,并以此来设置仪器的偏移。

使用NI PXI射频开关模块在量产测试中进行辅助开关设计


在之前提到的插入损耗和隔离度的量产测试中,射频开关芯片的多个通道之间测试进行切换而需要最大化复用仪器,因此我们使用辅助开关模块对测试系统进行设计。



NI射频开关模块

PXI射频多路开关模块是对于需要将仪器连接到DUT上进行高通道数自动化测试的理想选择,开关带宽最高达40GHz。PXI射频多路复用开关模块使用多种继电器类型,包括机电式电枢式、干簧管式、FET式和固态开关式,每一种继电器都有各自的优点,允许您选择符合您要求的多路复用器。


此外,NI开关模块提供了高级特性,如硬件触发、板载继电器使用计数跟踪,并可根据需求进行开关拓扑的修改。


3、驻波比VSWR


VSWR是反射波到入射波的比值,在射频开关芯片一些实验室验证测试中会进行这个项目的测试。在高频情况下,对于一个理想系统,传输能量为100%;当信号在不同的介质(如一些阻抗不匹配的元件)上传输时,如果能量未被全部吸收,反射就会发生。


在射频开关芯片中,这种不匹配可能是由于连接器上的阻抗不匹配等。VSWR是反射波功率的一种测量方法,它也可以用来测量传输线上的功率损耗。反射波与输入信号叠加形成驻波,反射引起相消干扰,沿着传输线在不同时间、距离产生电压波峰、波谷,因此VSWR被定义为最高电压与最低电压之比。


其中是输入端口的反射系数,即S11参数,可使用VNA或者前文提到的STS端口模块直接快速测量。


相关阅读:

插入损耗、隔离度、开关时间、谐波……哪个是射频开关测试痛点?


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标签:射频

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发表于 2018-7-11 12:51:35  
楼主从何处复制来的资料,不错
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