1、IC 測試原理解析 第四部分 -射頻與無線芯片發射器測試基礎如圖 1 所示，數字通信系統發射器由以下幾個部分構 成：CODEC（編碼/解碼器）符號編碼基帶濾波器 （FIR）IQ 調制上變頻器（ Upconverter）功率放大器CODEC使用數字信號處理方法（DSP）來編碼聲音信號，以進行數據壓縮。它還完成其它一些功能，包括卷積編碼和交錯編碼。卷 積編碼復制每個輸入位，用這些冗余位來進行錯誤校驗并增加了編碼增益。 交錯編碼能讓碼位錯誤分布比較平均，從而使得錯誤校驗的效率更高。符號編碼把數據和信息轉化為 I/Q 信號，并把符號定 義成某個特定的調制格式。 基帶濾波和調制整形濾波器通過修整 I/Q

2、 調制信 號的陡峭邊沿來提升帶寬的使用效率。IQ 調制器使得 I/Q 信號相互正交 （積分意義上 ） ，因此它們之 間可不能相互干擾。 IQ 調制器的輸出為是 IQ 信號的組合，確實是一個 單一的中頻信號。該中頻信號通過上變頻器轉換為射頻信號后，再通過放 大后進行發射。Figure 1. 通用數字通信系統發射器的簡單模塊先進的數字信號處理和專用應用芯片技術提升了數字系 統的集成度。現在一塊單一的芯片就集成了從 ADC 轉換到中頻調制輸出的 大部分功能。因此，模塊級和芯片級的射頻測試點會減少專門多，發射器 系統級和天線端的測試和故障分析就變得更加重要。發射器的要緊測試內容信道內測試信道內測試采納

3、時分復用或者碼分復用的方法來測 試無線數字電路。復用指的是頻率或者空間上的復用等。在時分多址 (TDM A) 技術中，一個信道能夠定義為在一系列重復顯現的幀里面特定的頻段和 時隙，而在碼分多址 (CDMA) 技術中，信道定義為特定的碼段和頻段。信道 內和信道外這兩個術語指的是我們所感愛好的頻段(頻率信道) ，而不是指 頻率帶寬內信道的時隙或者碼段。發射器信道帶寬是最先進行的測試，它決定了發射器 發射信號的頻譜特性。通過頻譜的形狀和特性能夠發覺設計上的許多錯誤， 并能大致推算出系統符號速率的錯誤率。載波頻率測試用于測試可能引起相鄰頻段信道干擾 或阻礙接收器載波復原的頻率誤差。在大多數調制方式中，

4、載波頻率應處 于頻譜的中心。能夠通過運算 3dB 帶寬來判定中心頻率。信道功率測試用于測試有用信號在頻率帶寬內的平 均能量。它通常定義為有用信號能量在信號頻率帶寬內的平均值，實際的 測量方法隨著不同的標準會有所不同。無線系統必須保證每個環節消耗的 能量最少，如此的目的要緊有兩個：一是能夠減少系統的整體干擾，二是 能延長便攜系統電池的使用壽命。因此，必須嚴格地操縱輸出功率。在 CD MA 系統中，為了達到最大的容量， 系統總的干擾容限也嚴格限制了每個單 個移動單元的功率。精確發射功率操縱對系統的容量 ,覆蓋范疇和信號質量 至關重要 . 占用帶寬跟信道功率緊密有關， 定義為給定總調制信號功率的百

5、分比所覆蓋多少頻譜。 時刻測試常用于 TDMA 系統中的 突發信號測試。這些測試要緊用來評估載波包絡是否能滿足預期的要求， 它們包括了突發信號寬度，上升時刻，下降時刻、開啟時刻、關閉時刻、 峰值功率、發射功率、關閉功率以及占空比等。時刻測試能夠保證相鄰頻 率信道之間的干擾以及信號開啟或者關閉的時隙切換時的干擾最小。調制品質的測試通常涉及到發射信號的精確解調并與理想的數學運算 出來的發射信號或參考信號進行比較。實際的測量隨著不同的調制方式和 不同的標準會有不同的方法。誤差矢量幅度 (EVM) 是應用最廣泛的數字通信系統調 制品質參數，它采樣發射器的輸出端的輸出信號，獲得實際信號的軌跡。 通常把輸

6、出信號解調后得到一個參考信號。矢量誤差是指某個時刻理想的 參考信號與實際所測的信號的差不，是一個包含幅度重量和相位重量的復 數。通常， EVM 會采納最大的符號幅度重量或者平均符號功率的平方根I/Q偏置(固有偏置origin offsets)是由I/Q信號的直流偏置引起的，可 能會導致載波反饋。相位和頻率誤差測試用于等幅調制方式。通過采樣發 射器的輸出信號并捕捉實際的相位軌跡，解調后得到一個理想的參考相位 軌跡。相位誤差是通過比較實際信號和理想參考信號而得到的，并以有效 值和峰值的形式表示。大的相位誤差講明發射器基帶或者輸出放大器有咨 詢題，導致信號靈敏度的下降。頻率誤差是指載波頻率的誤差。一

7、個穩固 的小頻率誤差講明正在使用的載波可能有些咨詢題。不穩固的頻率誤差可 能是由以下這些緣故引起的：本地振蕩器的不穩固，使用了不適當的濾波器，放大器的幅度調制相位調制轉換有咨詢題，或是所使用發射器模擬頻 率調制器的調制指數有咨詢題，信道外測試 信道外測試是指對那些在系統頻率以外頻段的測量。信道外測試是對系統頻段內的失真或者干擾進行采 樣，而不是對傳輸頻率本身進行測試相鄰信道功率比（ACPR）測試保證發送器不受相鄰或 者間隔通道的干擾。 ACPR 確實是相鄰信道平均功率與發射信道平均功率的 比值。通常是在間隔多個信道的信道之間進行測量 （與相鄰信道或間隔信道 之間） 。當進行 ACPR 測試的時

8、候， 要考慮到發射信號的統計特性專門重要， 因為即使關于同一發射器來講，不同的信號統計會導致不同的 ACPR 測試 結果。關于不同的標準，該測試通常會具有不同的名字和定義。雜波信號是由發射器內不同的信號組合而引起的。在 系統頻帶內這種信號的幅度必須要小于標準所規定的水平，以保證它對其 它通信系統的干擾最小。諧波是由發送器的非線性而引起的信號失真，這些信 號的頻率差不多上載波頻率的整數倍。信道外雜波和諧波的測試用于保證 本信道對其它通信系統的干擾最小。接收器差不多測試接收器的功能差不多上是發送器的反向過程，因而它 們帶來的測試挑戰也專門相似。接收器必須在有潛在干擾的條件下成功地 捕捉 RF 信號

9、，因此，必須有一個前端選擇濾波器來濾除或減弱由天線同意 到的系統頻段以外的信號。低噪聲放大器 （LNA） 能夠放大目標信號的幅度， 但同時也會保證盡可能少地增加噪聲幅度，下變頻器通過與本振信號混頻 把 RF 信號轉換為頻率較低的中頻信號。 混頻器的輸出信號再通過中頻濾波 器削弱由混頻器或相鄰通道產生的無用的頻率重量。 數字接收器 （圖 2）能 夠用 I/Q 解調器或者采樣中頻 IF 來實現。 I/Q 解調是由模擬硬件來實現的， 在數字射頻接收器的設計中比較常見。盡管這種方法專門受歡迎，但它有一個潛在的咨詢題： I/Q 路徑上的增益會不太一致，而且相對的相位偏差也 專門大（大于90度）,進而會導

10、致圖像抑制的咨詢題。因此，I/Q解調的方式 要緊用于單通道基站。Figure 2. 典型的數字通信接收器接收器的要緊測試內容 信道內測試用來測試接收器在一定的承諾誤碼率的情形 下能同意的最小的信號幅度，又稱作靈敏度。接收器能正確捕捉低幅度輸 入信號的能力確實是該接收器的靈敏度。比特誤碼率和楨誤碼率是在數字接收器里面的地位 就跟模擬接收器里面的信號與噪聲諧波比（SINAD） 樣，是衡量數字接收器 最重要的性能指標，同時也是靈敏度的衡量方式。當采納一位數據序列進 行調制時 ,可同意的靈敏度是指在指定誤碼率的條件下最小接收信號的幅 度。測量該參數時需要通過衰減已知的電纜分不把信號源施加到接收器的 天

11、線端，以及把接收器的輸出端連接到比特誤碼率檢測設備上。測試時， 如果不明白大致的靈敏度， 那就最先把信號的幅度設置到通常的水平 （例如- 90dBm）,接下來遞減幅度，直到比特誤碼率達到指定值。現在，信號的功率 值減去電纜的損耗確實是靈敏度。同道抑制能力測試與靈敏度測試相似。測試時，在相 同 RF 信道上加上干擾信號后檢測接收信號的扭曲水平。 接收器能保持對所 需信號的靈敏度同時抑制干擾信號的能力確實是同道抑制能力。信道外或堵塞測試用于驗證當有信道外信號顯現時 接收器是否能正常工作以及在此條件下接收器被干擾后所產生的雜波響 應。通常信道外測試包括：- 雜波抑制能力， 它與同道抑制相似， 然而干

12、擾信號是所有頻段的干擾 信號而不僅限于同信道內的。- 互調抑制能力 （intermodulation immunity） 用于測試當接收器的輸入包 含多個頻率重量時所產生的失真信號。- 相鄰信道抑制能力用于測試當相鄰信道具有強信號時接收器的同意 能力。檢測雜波抑制能力 雜散響應或者雜波是由接收器內部或接收器與外部 信號的共同作用產生的。這兩種雜波信號都需要被檢測。在進行雜波信號檢測時，能夠用一個負載代替接收器 的天線，如此能夠保證接收器的輸入信號沒有干擾信號，接下來把接收器 的輸出連接到頻譜分析儀。如此，系統內部產生的毛刺都會在頻譜分析儀 上顯現。系統內部產生的雜波一樣源于接收器電源的諧波，系

13、統時鐘或者 本振信號。雜散響應抑制能力用于測試接收器抑制在輸出端由 雜散響應產生的無用信號的能力。在進行此項測試之前，我們必須找出所 有的內部產生的雜波源 ,并確保它們沒有超出規定范疇。接下來，我們再給 所需射頻信道施加一個在靈敏度范疇以上的調制測試信號，同時用第二個 信號發生器提供一個干擾信號。改變干擾信號的頻率，觀看和驗證接收器 的雜波抑制能力。 檢測互調抑制能力互調阻礙是指在輸入信號包含多個頻率重量時由接 收器的非線性度而產生一些無用信號。一樣用兩個頻率重量的輸入信號來 測試接收器的互調特性。我們需要設置干擾信號讓三階互調重量落在接收 器的通帶之中。干擾信號的能量與其它信號都相等并設定在

14、指定的值，接 下來再檢測有用信號的比特誤碼率。測量相鄰通道和間隔通道的選擇性 相鄰和間隔通道的選擇性指接收器同意本信道有用 信號并抵制相鄰通道 （通常隔一個通道 ）或間隔通道（通常指相隔兩個通道） 較強信號干擾的能力。在一些通信應用中，通道比較窄或者間隔通道的能 量難于操縱，例如講移動無線信號等，這些應用中，上述的測試就專門重 要。進行這些測試時，通過信號發生器給待測信道施加一個測試信號，能 量與通道靈敏度有關。同時用第二個信號發生器給相鄰或者間隔信通也施 加一個信號，此信號的能量被設定在某一特定值，使得測試信號的誤碼率 小于某個比例。除開能量的精度之外，測試信號和干擾信號的頻譜特 點也專門重

15、要。關于專門多接收器來講，用于產生干擾信號的信號發生器 的單邊帶（SSB）相位噪聲專 門 關 鍵。 如 果 在 中 頻 濾波器頻段范疇內的相位噪聲過大，接收器測試可能會不能通過。大的測試安全系數關于接收器在信噪比惡化條件下 能正常工作增加信心。關于使用新技術或者變化的頻率系統中，大的測試 安全系數能夠用來保證這些不確定性。衰落測試 用于克服多個隨機的無線信道對單一同意信道的阻 礙。在無線環境中，無線信號可能由多個途徑從發送器到達接收器。在接 收器的輸入端，這種多徑效應可能會增加信號的幅度 （同相）或者減小信號的 幅度（反相）。因此，會導致被接收信號的衰落，從而阻礙信號的同意。快速的線性衰落會使得基帶脈沖失真。這種失真是線 性的，并會產生符號間干擾。自適應均衡器能夠通過排除線性失真來減少 符號間干擾。緩慢的衰落會導致信噪比的降低。糾錯編碼或者接收 分級能夠克服緩慢衰減的這種阻礙。衰減測試能夠通過以下步驟來完成：先把測