ATE系统在卫星导航射频芯片测试技术中的应用

叶鑫　戴志春　伍俊　曹马健　张勇虎

摘要：在导航系统中，卫星导航射频芯片是一个重要的组成部分，芯片的质量优劣能够决定导航系统的导航精度。本文通过对卫星导航射频芯片结构特点的分析，对芯片的主要参数进行了分析测试。在基于集成电路自动测试系统的基础之上，结合射频测试设备对卫星导航射频芯片的性能进行了测试。这个方案对于卫星导航射频芯片的测试研究有着重要的意义。

关键词：集成电路测试；卫星导航射频芯片；应用

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0065-02

1 引言

作为一种新的生产力，卫星导航定位系统改变了传统的测量、通信以及导航手段，对当今社会产生了重大的影响以及巨大的经济效益，与互联网、移动通信并列为三大信息产业。全球卫星导航系统GNSS，能够提供时间/空间基准以及一切和位置有关的实时动态信息，目前已经成为一种最重要的时空基准信息系统，是一个国家现代化程度以及综合国力的重要表现。

在卫星相关的应用产品里面，卫星导航射频芯片是一个具有高附加值和核心竞争力的产品，其通过对天上的导航卫星发射的波形信号的接收，把模拟信号进行频率的转换同时将信号放大，进而驱动下级的数字处理芯片。卫星导航射频芯片主要由两部分：数字部分以及射频部分，传统的射频仪器堆叠而成的测试平台测试效果较低，并且没有太强的功能覆盖性，而基于集成电路自动测试系统ATE的测试技术能够使测试效率和覆盖性大大提升。

2 芯片的架构

2.1 结构特点的分析

目前世界上比较先进的卫星导航定位系统主要有俄罗斯的GLONASS系统、美国的GPS系统、欧盟的GALILEO系统以及我国的BD卫星导航定位系统四种，这四种系统分别具有各自的导航频点以及导航电文各式。

虽然这四个系统是不一样的，但是卫星导航射频芯片的基本架构是基本一样的，通常情况下，一个标准的GPS导航射频芯片的架构包括：混频器MIXER、前端射频放大器RFA、压控振荡器VCO、中频滤波器IF Filter、模数转换器A/D、增益控制器AGC、锁相环PLL以及SPI数据接口等。

2.2 射频参数分析

下面对射频结构进行分析，射频信号首先从前端射频放大器RFA进入到系统之后，会被放大。外部晶体振荡器OSC所提供的参考频率经过压控振荡器VCO以及锁相环PLL的作用得出本振频率。本振频率和射频信号经过混频器MIXER的作用后进行频率变换，把射频信号进行下变频处理之后得到中频信号。然后中频信号经过中频滤波器的作用将镜像信号滤除掉，这样能够将信号的质量得到改善，中频信号在经过增益控制器AGC的作用后放大，放大到下一级模数转换器A/D能够处理的信号强度。

SPI数据接口的功能是进行外部通讯以及控制指令的发送，经过内部的多路切换器MUX调整频率以及控制增益的大小。想要实现数据接口的控制功能，需要采用I2C这种通用数据接口。

这种芯片的射频特性主要是体现在混频器MIXER、射频放大器RFA、中频滤波器IF Filter、增益控制器AGC以及锁相环PLL上面，表征特性指标的参数主要有滤波器、输入1dB压缩点、相位噪声、带内平坦度、带内杂散、输入驻波、镜像抑制以及噪声系数等。

2.3 平台的搭建

芯片在出厂之前必须要保证质量达标，通常都是在出厂之前进行测试验证，现阶段大部分单位都是通过传统的射频仪器设备进行出厂之前的测试，主要的原理是通过PC机或者是单片机控制芯片，把芯片设置成不同的工作模式，然后再通过频谱仪、万用表、信号源以及示波器等设备进行手动测试，还有一种方法是通过GPIB或者是RS232等总线的自动化测试方法进行测试。

经过多年的实践，已经反映出传统的测试方法操作极为繁琐，同时系统的组成比较复杂，可靠性也不是很高。而本文所提出的自动化测试系统为一种集成了多种测试功能的全新测试设备，在自动化测试系統中包含电源、数字测试分析能力、混合信号分析以及信号采集分析等测试能力，系统的测试效率和可靠性都很高。可是有一些射频指标比如相位噪声、噪声系数等很容易会受到系统集成的干扰，所以现阶段高精度的测试解决方案仍然需要高精度的频谱仪进行测试。

通过对上文的分析，为了能够使测试效率以及测试精度都得到保障，本文以高端射频测试仪、集成电路自动测试系统以及高端射频信号分析仪为系统的核心，建立一个基于集成电路自动测试系统的组合测试平台，测试产品的各个参数。在这个组合测试平台中，集成电路自动测试系统和仪器之间是通过VXI或者GPIB数据总线进行通讯。

2.4 测试数据

通过上面所介绍的测试构架，选择了GPS卫星导航射频芯片实现了大部分性能参数的测试工作，通过整个测试过程得出测试过程是非常稳定的，测试数据能够在一定程度上体现出产品的实际工作性能。

测试数据如下表1所示。

3 结语

本文在分析了卫星导航射频芯片结构的基础之上，通过集成电路自动测试系统、高精度的射频信号源、GPIB数据总线以及频谱仪建立了专用的测试系统，并且通过这个测试系统对样片进行了测试，测试结果满足测试要求。基于集成电路自动测试系统的卫星导航射频芯片测试系统可以方便地和高低温控制装置、机械送料器进行联合测试，为卫星导航射频芯片的测试工作提供了一个有效的方案。

参考文献

[1]王春宇，管金凤，陈燕宁，等.基于ATE的RFID测试方法浅析[J].电子测试，2013，（17）：82-85.

[2]陈新军.基于ATE的LVDS芯片测试技术[J].电子产品可靠性与环境试验，2012，30（增刊）：207-210.