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和记娱到h88285:RF模块严峻的测试面临的挑战如何解决



数字电路方面,摩尔定律匆匆使供应商们在单个CMOS集成电路中供给更多功能方面突飞猛进。不过,无线部分必要大年夜量其他有源无源元件,以及基带数字芯片、功率放大年夜器开关,和低噪声放大年夜器。分立式无源元件不遵照摩尔定律,不满意持续的微型化要求。EPCOS副总裁兼SAW部CTO Christian Block在2004年的一次访谈中说清楚明了这个问题及其办理规划(参考文献1)。他说:“紧张的进展不再来自于分立式无源元件的持续小型化。是以我们选择了基于LTCC技巧的无源集成。”

LTCC推动微型化

“LTCC”是指低温共烧陶瓷技巧,EPCOS用它来建立多层陶瓷衬底,用于嵌入无源元件。与FR4材料或层压材料比拟,LTCC衬底的损耗更低,能在紧凑空间内集成很多无源元件(参考文献2)。

EPCOS模块产品开拓总监Patric Heide博士表示,一个LTCC模块可能有10到20层,每层厚度在30到50微米之间。EPCOS可以在这些层之间建立电感电容,实现滤波器功能和平衡-不平衡转换器(Balun)。Heide博士解释说,为了赞助推进微型化,这些模块还装入了一些半导体芯片,如平日采纳GaAs技巧的功率放大年夜器和开关。他说:“我们在集成这些有源GaAs器件与LTCC布局方面得到了很多常识,并且充分使用了我们在倒装芯片和引线接合方面的履历,以实现批量临盆中的制造成品率。”

他继承说,高水平集成的结果是“我们向客户交付了采纳单个封装、颠末周全测试RF系统。在手机中,一侧是基于CMOS的射频IC,另一侧是天线。我们供给一个介于两者之间的全功能前端模块。”

一个实例是2008年1月份推出的微型全合一前端模块,可用于蓝牙和IEEE 802.11b/g/n WLAN利用。该模块集成了一个WLAN功率放大年夜器、一个WLAN/蓝牙开关、一个接管平衡-不平衡转换器,以及偏置电路和针对所有RF及DC端口的ESD(静电放电)保护,其插入高度只有1.4 mm,仅占用电路板4.53.2 mm的空间。D6101还带有一个共存滤波器,相符举世所有蜂窝标准的WLAN及蓝牙利用可以同时事情。

多端口测试寻衅

在我参不雅EPCOS总部时代,Heide博士和他的同事们大要描述了测试这些模块时面临的严酷寻衅。Jrg Schuler博士在EPCOS SAW部认真制造工程与测试策略,他谈到了测试多RF端口高集成度微型封装所需的繁杂性:“对付一个GSM四频WCDMA三频模块,必须测试四个GSM平衡端口、两个Tx端口、三个宽带CDMA端口,还有一个天线。在终极测试阶段必要同时测试14个端口。”(每个平衡GSM端口都包括一个平衡-不平衡转换器,它有两个连接到测试系统的端口)。他表示,紧张的规范包括高动态范围和优越的阻带机能,“是以你的测试系统必要供给尽可能低的损耗。”

Schuler博士称,EPCOS应用的早期测试系统包括一个双端口VNA(矢量收集阐发仪)和12端口矩阵。他弥补说,EPCOS早期与Rohde & Schwarz评论争论过测试设备的需求,终极应用了一台8端口R&S ZVT VNA,它支持高达20 GHz的测试覆盖范围,带有一个10端口矩阵。他说,这种组合的结果是连接到待测单元上的开关数较少,是以大年夜幅度低落了损耗,增添了动态范围,并供给更准确的丈量

Schuler博士表示,紧张的还有快速的校定光阴,使校准事情更便于在现场完成。他说:“我们本日应用的是一个16和记娱到h88285端口校准标准,它能够一次自动校准16个端口,只要将测试设备连接到标准版CAL,启动自动校准法度榜样就行了。这对批量临盆异常实用。”他弥补说,对EPCOS位于中和记娱到h88285国无锡的制造厂,自动校准尤其紧张,他解释说,应用彩色编码的电缆连接器,操作员可以快速地完成所需连接,然后按下一个键。

维持短的测试光阴

Schuler博士称,只管集成度在赓续增添,模块中包孕了必要作非线性丈量的有源元件,但仍要维持短的测试光阴。他弥补说,ACPR(邻道功率比)、谐波和其他参数的丈量都可以采纳旌旗灯号发生器和频谱阐发仪的组合,但对付三、四个功率级的周全特点描述,这种丈量必要较长的光阴。Schuler博士称,与之比拟,VNA可以快速测出增益、1 dB压缩点折衷波,而“缩短测试光阴意味着我们资源的低落。”

Heide博士描述了高集成度LTCC前端模块所带来的特殊测试寻衅,该模块也包孕功率放大年夜器这类有源元件。他说,对这些模块的测试涉及陶瓷自身内部滤波器功能的小旌旗灯号丈量,以及对模块封装中嵌入放大年夜器功能的大年夜旌旗灯号特点描述。详细的测试随利用而变更,但一样平常包括的步骤有S参数丈量与谐波丈量,后者用于确保相符对杂散辐射的监管要求。

图1表示WLAN和WiMAX模块必要的测试和记娱到h88285步骤。Heide博士称,IEEE 802.11和802.16设备的一个主要要求是事情在OFDM(正交频分复用)款式下的发射器线性度。他弥补说,EVM(偏差矢量幅度)是线性度的一个关键指标。为了实现待开拓模块的周全特点描述,EPCOS工程实验室平日会采纳基于PC的自动测试台,它带有一台R&S ZVA24 VNA、一个定制的多端口测试集、一台R&S FSQ26矢量旌旗灯号阐发仪,以及一台R&S SMJ100矢量旌旗灯号发生器。

Heide博士解释说,耗时的测试历程不适用于批量临盆。“我们不能吸收一个花费半分钟或一分钟的测试。我们必要在几秒钟内完成测试。”

用抽样测试加快临盆历程也弗成取。Schuler博士说:“我们对每件脱离工厂的产品都要作周全的特点测试。”他弥补说EPCOS盼望做到在开始一个新模块的临盆时,测试法度榜样调剂需求的最小化。“我们的规划永世是将与实验室相同的测试设置用于临盆线的测试情况。”

Heide博士说,EPCOS近来开拓了一种组合模块(图2),它在一个单元内支持举世所有的WiFi和WiMAX标准(2.5 GHz WiFi、2.5 GHz WiMAX、3.5 GHz WiMAX和5.5 GHz WiFi)。他说,这种三频段模块以四种模式事情,WiFi和WiMAX共享2.5 GHz频段,而3.5 GHz频段只支持WiMAX,5.5 GHz频段只支持WiFi。

该模块有六个平衡-不平衡转换器、三个发射滤波器、三个接管滤波器,以及三个谐波滤波器。Heide博士说:“有很多滤波器必要作特点阐发。”该器件还包孕三个功率放大年夜器芯片和一个SP4T开关。其架构包括三个平衡发射和三个平衡接管路径,以及一个天线端口。是以,就有13个RF端口要进行测试,这是R&S ZVT VNA的义务。

集成软件

当然,单靠多端口RF丈量能力并不够以开拓出一个有效的测试策略。软件扮演着一个紧张的角色,它既可节制仪器和处置惩罚法度榜样,也可获取和阐发数据,目标是统计历程节制。为此,获得Rohde & Schwarz公司工程师支持的EPCOS工程师正致力于EPCOS专用测试软件与Rohde & Schwarz VNA软件的集成。Schuler博士解释说:“对我们最大年夜的好处是,我们拥有了一个可节制VNA和切换矩阵的单一软件界面。”

只管重点是Rohde &和记娱到h88285 Schwarz的仪器,EPCOS工程师们的实验室中也确有来自其他丈量设备供应商的仪器。Heide博士说这种额外设备使EPCOS工程师确保测试结果的完全兼容和再现性,例如为EPCOS客户或参考设计伙伴完成的特殊丈量。这些丈量无意偶尔会用到多家供应商仪器天生的很特殊的数字调制措施。

不过,EPCOS很注重与Rohde & Schwarz建立的事情模型。Schuler博士说:“没有本地的支持,与测试设和记娱到h88285备制造商的相助可能很难”,他接着说,猜测往后3到5年必要的功能不是件轻易的事。他继承说,“紧张的是交互相助,充分使用测试设备的能力,”由于要将所有丈量难题凑在一路,必要仪器供应商与客户之间的持续对话。

Schuler还说,经由过程与Rohde & Schwarz公司客户支持的亲昵相助,EPCOS还有时机应用还没有上市的产品。“这使我们有时机供给很多反馈,并且当我们在批量临盆中支配该款仪器时,能确信它已成熟。”

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