專利名稱:射頻調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明適用于需要低成本、快速、準(zhǔn)確的測試射頻芯片參數(shù)指標(biāo)。屬于射頻 測試領(lǐng)域。
背景技術(shù):
射頻調(diào)諧器芯片工作在較寬的頻率范圍,通常需要對整個頻段進(jìn)行測量。其 中混頻器的三階互調(diào)失真測量,通常是利用兩個射頻信號源產(chǎn)生兩路固定頻率信 號,通過功率合成器合成一路,輸入到混頻器,通過額外的射頻信號源產(chǎn)生本振 LO信號,輸出的信號通過頻譜分析儀測量,正確的設(shè)置頻譜分析儀測得三階互 調(diào)信號和輸出雙音信號的幅度,最后計算出混頻器的三階交截點。對于測量混頻 器在其他頻率點的三階交截點,則需要再次通過操作儀器面板按鍵,讀取測試結(jié) 果并判斷、記錄。測試時間將隨著測試的點數(shù)顯著增長。由于射頻測試設(shè)備相對 昂貴,且由于沒有實現(xiàn)測試的自動化,造成射頻測試成為非常消耗成本和時間的 事情。雖然最新先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測量三階互調(diào)失真,但是昂貴的測試設(shè)備 將顯著增加測試成本。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種射頻調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失 真的自動測試方法,解決上述由于人工操作儀器測試射頻參數(shù),測試時間長和測 試成本高的問題。提出了利用計算機程序控制射頻儀器操作實現(xiàn)射頻芯片指標(biāo)參 數(shù)測試,并使用常用的射頻儀器完成上述的射頻參數(shù)測試。技術(shù)方案本發(fā)明的射頻調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法 利用軟件控制射頻儀器實現(xiàn)對芯片的互調(diào)失真測量,其測試歩驟為歩驟1:用戶設(shè)置輸入信號參數(shù),輸入信號參數(shù)包括功率幅度、頻率掃描 范圍、頻率測試點數(shù);歩驟2:測試儀器和待測芯片復(fù)位,測試儀器包括頻譜分析儀,矢量信號發(fā) 生器和數(shù)字電源;步驟3:將用戶設(shè)置的參數(shù)發(fā)送到矢量信號發(fā)生器,矢量信號發(fā)生器輸出單 音正弦信號,數(shù)字電源輸出5V電壓;歩驟4:鎖定待測芯片中的鎖相環(huán),鎖相環(huán)鎖定的頻率比矢量信號發(fā)生器輸 出信號的頻率高36MHZ,使能待測芯片中混頻器模塊;步驟5:搜索輸出的中頻單音正弦信號,改變頻譜分析儀的參數(shù),參數(shù)設(shè)置包括頻譜分析儀中心頻率設(shè)置為36MHz,掃描帶寬設(shè)置為400kHz,頻率分析 儀參考功率比輸出信號功率高ldBm,分辨率帶寬設(shè)置為3kHz,打開平均功能, 并且平均次數(shù)設(shè)置為100次;歩驟6:等待儀器操作完成,讀取輸出的中頻信號功率,關(guān)閉頻譜分析儀中 的平均功能;步驟7:增大輸入的單音正弦信號功率ldB,依據(jù)歩驟3 步驟6再次測量輸出的中頻信號功率;歩驟8:判斷輸出的中頻信號功率是否提高了 l土0.01dB范圍,如果輸出功 率沒有提高l士0.01dB范圍,提示用戶輸入信號功率過大,需要重新設(shè)置參數(shù)再 測試,如果輸出功率提高l土0.01dB范圍,計算輸出輸入信號功率的差值,修正 測試電路板上的微帶線,SMA轉(zhuǎn)接頭和射頻信號線上的衰減得到混頻器增益;歩驟9:設(shè)置矢量信號發(fā)生器,矢量信號發(fā)生器輸出頻率間隔為100kHz的雙音正弦信號;步驟10:改變頻譜分析儀的參數(shù),參數(shù)設(shè)置包括頻率分析儀的參考功率比輸出的雙音信號功率高ldBm,打開平均功能,并且平均次數(shù)設(shè)置為IOO次;步驟11:等待儀器操作完成,讀取雙音信號功率/^,和雙音信號功率i^與三階互調(diào)分量功率尸,^差值,關(guān)閉頻譜分析儀中的平均功能;歩驟12:計算三階輸出交截點OIP3,三階輸出交截點的公式為0/尸3 +《"';尸紹,三階輸出交截點OIP3減去歩驟8中得到的混頻器增益 即為三階輸入交截點IIP3, (9/尸3 -G = //尸3;歩驟13:將當(dāng)次測試得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機存入Excel中,測試數(shù)據(jù)包括輸入信號功率、頻率,輸出信號功率,修正的混頻器增益,計算得到的OIP3,鵬;歩驟14:判斷頻率掃描點數(shù)是否完成,如果未完成,則依據(jù)步驟3 步驟13 測量其他頻率點下的三階互調(diào)失真,如果完成,則關(guān)閉數(shù)字電源,測試結(jié)束。測試儀器是通過計算機控制的,每臺測試儀器都有固定的GPIB地址,計算 機中安裝IEEE488驅(qū)動軟件,通過3個GPIB連接模塊實現(xiàn)計算機與3臺儀器的 硬件連接,通過可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI發(fā)出操作指令實現(xiàn)對儀器具體操作的 進(jìn)行控制;待測芯片工作狀態(tài)是通過計算機控制的,計算機使用并口模擬I2C信號控制 芯片,其中并口中的端口2,端口3和端口 12分別用于I2C協(xié)議中的SDA寫信 號,SCL時鐘信號和SDA讀信號。有益效果射頻調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失真的測試頻率范圍較寬,導(dǎo) 致測試頻點顯著的增加,采用人工測試將會非常的耗時,同時由于射頻儀器相對 較為昂貴,使得射頻測試成為一項繁瑣而且成本高昂的工作。本發(fā)明中提出了一 種自動測試方法,使用常用的射頻測試儀器,可以在保證測試精度的同時,顯著 的提高測試效率,降低測試成本。
圖1為混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法硬件框圖, 圖2為混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法軟件框圖, 圖3為混頻器三階互調(diào)失真自動測試流程圖,其中有主控計算機l、安捷倫GPIB連接模塊82357A 2、待測芯片3、安 捷倫E4438C矢量信號發(fā)生器4、安捷倫E4402B頻譜分析儀5、安捷倫E3649A 數(shù)字電源6、并口連接線7、射頻連接線8、電源連接線9。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一歩詳細(xì)描述。 所提出的射頻調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法的框架如 圖1所示,它是由主控計算機、安捷倫GPIB連接模塊82357A、待測芯片、安 捷倫E4438C矢量信號發(fā)生器、安捷倫E4402B頻譜分析儀、安捷倫E3649A數(shù)字電源、并口連接線、射頻連接線和電源連接線組成;主控計算機上安裝IEEE488 驅(qū)動程序,并通過安捷倫USB轉(zhuǎn)GPIB端口連接模塊82357A分別與安捷倫 E4438C矢量信號發(fā)生器、安捷倫E4402B頻譜分析儀和安捷倫E3649A數(shù)字電 源測試儀器并行連接,每個儀器具有特定的地址便于主機尋址;主控計算機通過 USB端口,利用安捷倫連接模塊82357A與測試儀器的GPIB 口相連接;主控計 算機利用并口模擬I2C信號對調(diào)諧器芯片中寄存器進(jìn)行讀寫,控制芯片的工作狀 態(tài);主控計算機上運行的主程序利用可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令(SCPI)控制各個測 試儀器的操作并讀取測試數(shù)據(jù)寫入到Excel中,并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。本發(fā)明軟件總體構(gòu)成如圖2所示,混頻器三階互調(diào)失真自動測試系統(tǒng)軟件運 行在標(biāo)準(zhǔn)的WindowsXP操作系統(tǒng)上的。其底層驅(qū)動軟件包括并口驅(qū)動軟件、 IEEE488驅(qū)動軟件、I2C驅(qū)動軟件以及相關(guān)PC驅(qū)動軟件。運行在計算機上的應(yīng)用測試軟件首先通過I2C設(shè)置芯片的工作狀態(tài),然后利 用可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令設(shè)置儀器參數(shù),并讀取相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)并通過GPIB連接 模塊發(fā)送到計算機存入Excel中,從而代替人工儀器操作與數(shù)據(jù)記錄。測試中必 須正確的設(shè)置儀器才能得到精確的測量結(jié)果,包括頻譜分析儀的中心頻率,掃描 帶寬,參考功率,分辨率帶寬,平均次數(shù)。輸入信號功率也需要正確設(shè)置才能得 到正確的測量結(jié)果,程序中首先判斷輸入?yún)?shù)的正確與否,給出判斷結(jié)果后再進(jìn) 行相應(yīng)的測試流程。這種混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法可以滿足測試的精 度要求。圖2為混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法軟件框圖。自動測試軟件是由操 作系統(tǒng)、底層驅(qū)動軟件、應(yīng)用測試軟件構(gòu)成,各個測試軟件分塊設(shè)計,便于維護(hù) 與升級;底層驅(qū)動軟件包括并口驅(qū)動軟件、IEEE488驅(qū)動軟件和fC驅(qū)動軟件以 及相關(guān)的PC驅(qū)動軟件,應(yīng)用測試軟件包括混頻器互調(diào)失真測試軟件和Microsoft Excel等,混頻器互調(diào)失真測試軟件在Windows XP操作系統(tǒng)上運行。圖3為混頻器三階互調(diào)失真自動測試流程圖。測試的儀器為安捷倫矢量信號 發(fā)生器E4438C,安捷倫頻譜分析儀E4402B和安捷倫數(shù)字電源E3649A。其測試 歩驟如下-1. 用戶設(shè)置輸入信號參數(shù),輸入信號參數(shù)包括功率幅度、頻率掃描范圍、 頻率測試點數(shù);2. 通過儀器復(fù)位指令,分別使矢量信號發(fā)生器E4438C,頻譜分析儀E4402B和數(shù)字電源E3649A復(fù)位,同時計算機通過并口模擬I2C信號使待測芯片復(fù)位;3. 將用戶設(shè)置的參數(shù),包括功率幅度和頻率發(fā)送到矢量信號發(fā)生器,矢量 信號發(fā)生器輸出單音正弦信號,同時使數(shù)字電源輸出的電壓為5V;4. 鎖定待測芯片中的鎖相環(huán),鎖相環(huán)鎖定的頻率比矢量信號發(fā)生器輸出信 號的頻率高36MHz,然后使能待測芯片中混頻器模塊;5. 搜索輸出的中頻單音正弦信號,改變頻譜分析儀的參數(shù),參數(shù)設(shè)置包括: 頻譜分析儀中心頻率設(shè)置為36MHz,掃描帶寬設(shè)置為400kHz,頻率分析儀參考 功率比輸出信號功率高ldBm,分辨率帶寬設(shè)置為3kHz,打開平均功能,并且 平均次數(shù)設(shè)置為100次;6. 等待儀器操作完成,讀取輸出的中頻信號功率,關(guān)閉頻譜分析儀中的平 均功能;7. 增大輸入的單音正弦信號功率ldB,依據(jù)歩驟3 歩驟6再次測量輸出 的中頻信號功率;8. 判斷輸出的中頻信號功率是否提高了(l士0.01)dB范圍,如果輸出功率沒 有提高(l土0.01)dB范圍,提示用戶輸入信號功率過大,需要重新設(shè)置參數(shù)再測 試,如果輸出功率提高(l土0.01)dB范圍,計算輸出輸入信號功率的差值,修正 測試電路板上的微帶線,SMA轉(zhuǎn)接頭和射頻信號線上的衰減得到混頻器增益;9. 設(shè)置矢量信號發(fā)生器,矢量信號發(fā)生器輸出頻率間隔為100kHz的雙音 正弦信號;10. 改變頻譜分析儀的參數(shù),參數(shù)設(shè)置包括頻率分析儀的參考功率比輸出的雙音信號功率高ldBm,打開平均功能,并且平均次數(shù)設(shè)置為100次;11. 等待儀器操作完成;12. 讀取雙音信號功率和雙音信號功率《u,與三階互調(diào)分量功率P/W3的差值,關(guān)閉頻譜分析儀中的平均功能;13. 計算三階輸出交截點(OIP3),三階輸出交截點的公式為OH +《'"';尸紹,三階輸出交截點(OIP3)減去歩驟8中得到的混頻器增 益即為三階輸入交截點(IIP3), O/g-G:///^;14.將當(dāng)次測試得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機存入Excel中,測試數(shù)據(jù)包括輸入信號功率、頻率,輸出信號功率,修正的混頻器增益,計算得到的OIP3, IIP3;15.判斷頻率掃描點數(shù)是否完成,如果未完成,則依據(jù)步驟3 步驟14測 量其他頻率點下的三階互調(diào)失真,如果完成,則關(guān)閉數(shù)字電源,測試結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種射頻調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法,其特征在于利用軟件控制射頻儀器實現(xiàn)對芯片的互調(diào)失真測量,其測試步驟為步驟1用戶設(shè)置輸入信號參數(shù),輸入信號參數(shù)包括功率幅度、頻率掃描范圍、頻率測試點數(shù);步驟2測試儀器和待測芯片復(fù)位,測試儀器包括頻譜分析儀,矢量信號發(fā)生器和數(shù)字電源;步驟3將用戶設(shè)置的參數(shù)發(fā)送到矢量信號發(fā)生器,矢量信號發(fā)生器輸出單音正弦信號,數(shù)字電源輸出5V電壓;步驟4鎖定待測芯片中的鎖相環(huán),鎖相環(huán)鎖定的頻率比矢量信號發(fā)生器輸出信號的頻率高36MHz,使能待測芯片中混頻器模塊;步驟5搜索輸出的中頻單音正弦信號,改變頻譜分析儀的參數(shù),參數(shù)設(shè)置包括頻譜分析儀中心頻率設(shè)置為36MHz,掃描帶寬設(shè)置為400kHz,頻率分析儀參考功率比輸出信號功率高1dBm,分辨率帶寬設(shè)置為3kHz,打開平均功能,并且平均次數(shù)設(shè)置為100次;步驟6等待儀器操作完成,讀取輸出的中頻信號功率,關(guān)閉頻譜分析儀中的平均功能;步驟7增大輸入的單音正弦信號功率1dB,依據(jù)步驟3~步驟6再次測量輸出的中頻信號功率;步驟8判斷輸出的中頻信號功率是否提高了1±0.01dB范圍,如果輸出功率沒有提高1±0.01dB范圍,提示用戶輸入信號功率過大,需要重新設(shè)置參數(shù)再測試,如果輸出功率提高1±0.01dB范圍,計算輸出輸入信號功率的差值,修正測試電路板上的微帶線,SMA轉(zhuǎn)接頭和射頻信號線上的衰減得到混頻器增益;步驟9設(shè)置矢量信號發(fā)生器,矢量信號發(fā)生器輸出頻率間隔為100kHz的雙音正弦信號;步驟10改變頻譜分析儀的參數(shù),參數(shù)設(shè)置包括頻率分析儀的參考功率比輸出的雙音信號功率高1dBm,打開平均功能,并且平均次數(shù)設(shè)置為100次;步驟11等待儀器操作完成,讀取雙音信號功率Pout和雙音信號功率Pout與三階互調(diào)分量功率PIM3差值,關(guān)閉頻譜分析儀中的平均功能;步驟12計算三階輸出交截點OIP3,三階輸出交截點的公式為
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的射頻調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失真的自動 測試方法,其特征在于測試儀器是通過計算機控制的,每臺測試儀器都有固定的 GPIB地址,計算機中安裝IEEE488驅(qū)動軟件,通過3個GPIB連接模塊實現(xiàn)計 算機與3臺儀器的硬件連接,通過可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI發(fā)出操作指令實現(xiàn) 對儀器具體操作的進(jìn)行控制;
3. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的射頻調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失真的自動 測試方法,其特征在于待測芯片工作狀態(tài)是通過計算機控制的,計算機使用并口 模擬fC信號控制芯片,其中并口中的端口2,端口3和端口 12分別用于fC協(xié) 議中的SDA寫信號,SCL時鐘信號和SDA讀信號。
全文摘要
射頻調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法具體為應(yīng)用于DVB-C數(shù)字電視調(diào)諧器芯片中混頻器三階互調(diào)失真的自動測試方法。該自動測試方法是以安捷倫公司的射頻儀器為測試平臺。該測試方法的主要設(shè)備包括安捷倫頻譜分析儀E4402B、安捷倫矢量信號發(fā)生器E4438C、安捷倫數(shù)字電源E3649A、安捷倫GPIB連接模塊82357A和計算機。利用IEEE488通信協(xié)議、可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令(SCPI)和芯片的I<sup>2</sup>C控制協(xié)議,測試軟件通過讀寫調(diào)諧器芯片中的寄存器,控制芯片的工作狀態(tài),設(shè)置并讀取測試儀器的相關(guān)參數(shù),實現(xiàn)射頻測試的自動化。測試軟件由IEEE488驅(qū)動模塊、并口驅(qū)動模塊、I<sup>2</sup>C模塊、混頻器測試模塊組成。
文檔編號G01R23/00GK101251573SQ20081002033
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者何素東, 吳建輝, 麗 徐, 佳 徐, 成 黃 申請人:東南大學(xué)