多通道射频芯片测试装置以及测试方法与流程

1.本发明涉及多通道射频芯片测试技术领域，尤其涉及一种多通道射频芯片测试装置以及测试方法。


背景技术：

2.随着全球卫星导航的飞速发展，我国的“北斗”导航系统已完成全球范围内的部署和应用。目前导航系统已在防灾减灾、测绘、城市管理、交通运输、渔牧业、位置服务等各个不同领域有广泛应用。随着人们对导航系统更深入的研究和更多的应用场景的需求，现代导航接收机的通道集成度越来越高，如：多模多频高精度(多通道)接收机利用各个通道的测量值联合解算位置信息，可实现高精度实时动态差分定位、多通道测姿测相接收机利用接收到的导航信号到达多个天线之间的时间差、相位差等信息计算得到高精度二维姿态量信息，可解算载体的俯仰、航向等状态、多通道抗干扰接收机通过天线阵列与时域延时，利用干扰信号空间和能量特性，可实现对干扰信号消除抑制。而作为导航接收机的前端重要组成部分，多通道、高集成的射频芯片已经逐渐成为目前的主流发展趋势。
3.目前现有技术针对多通道射频芯片的测试方法主要以在多通道射频芯片前后增加可控单刀多掷切换开关进行每个通道串行测试为主，但该技术存在以下缺点：1、loadboard(测试底板)设计中需要大量可控单刀多掷切换开关进行分时切换，需要额外开关控制单元和复杂的控制布线，操作复杂；2、串行多通道测试带来了测试成本的上升和测试效率的下降。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提出一种多通道射频芯片测试装置以及测试方法，将待测试的多通道射频芯片分别与信号输出单元、信号采集单元连接，通过信号输出单元向多通道射频芯片输出多个测试信号以同时对多个通道进行测试，并利用信号采集单元采集通道的输出信号，通过信号处理单元对输出信号的处理获取并行测试结果，能够同时对多个通道进行并行测试，缩减了测试时间，测试效率高，并且不需要额外设置切换开关，简化了布线，降低了测试成本。
5.为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种多通道射频芯片测试装置，所述多通道射频芯片测试装置包括：信号处理单元、信号输出单元以及信号采集单元，所述信号输出单元、信号采集单元分别与信号处理单元、多通道射频芯片连接；所述信号处理单元获取所述多通道射频芯片的测试信息，根据所述测试信息获取测试项目，根据所述测试项目排序控制所述信号输出单元依次向所述多通道射频芯片输出多路测试信号，接收所述信号采集单元采集的所述多通道射频芯片的输出信号，根据所述输出信号获取所述多通道射频芯片的并行测试结果，并在测试完成后记录所述并行测试结果并生成测试报告，所述多路测试信号中的测试信号与所述多通道射频芯片的测试通道一一对应，所述信号采集单元的信号采集通道数量与所述测试通道的数量相同。
6.进一步地，所述信号输出单元包括信号源、功分器，所述功分器分别与所述信号源、多通道射频芯片连接，所述信号输出单元通过所述功分器将信号源输出的测试信号转换为输出多路测试信号。
7.进一步地，所述信号采集单元包括模数转换器、信号组合单元，所述模数转换器分别与所述多通道射频芯片、信号组合单元连接，所述模数转换器采集所述测试通道输出的信号，将所述信号转换为数字信号输出给所述信号组合单元，所述信号组合单元对所述数字信号进行采样，并将组合后的采样信号传输给信号处理单元。
8.进一步地，所述信号组合单元对所述数字信号进行采样，并将组合后的采样信号传输给信号处理单元的步骤具体包括：所述信号组合单元根据所述多通道射频芯片的采样速率进行实时采集获取采样信号，并根据所述多通道射频芯片的引脚定义以及数据传输格式组合所述采样信号，将组合后的采样信号传输给信号处理单元。
9.进一步地，所述根据所述输出信号获取所述多通道射频芯片的并行测试结果的步骤具体包括：信号处理单元根据所述采样信号的传输格式将所述采样信号解析为对应通道的数据，并对所述数据进行时域到频域的转换，通过转换后的数据获取所述并行测试结果。
10.进一步地，所述信号组合单元包括数字模块、fpga模块，数字模块分别与所述模数转换器、fpga模块连接，所述数字模块采集所述模数转换器传输的数字信号，并将所述数字信号传输给所述fpga模块。
11.进一步地，所述信号处理单元包括通信交互模块、驱动模块、数据处理模块、测试序列生成模块以及控制模块，所述控制模块分别与所述通信交互模块、驱动模块、数据处理模块、测试序列生成模块连接。
12.进一步地，所述测试信息包括测试信号、测试条件、控制命令、测试描述及判断指标。
13.基于相同的发明构思，本发明还提出一种多通道射频芯片测试方法，所述多通道射频芯片测试方法应用于如上所述的多通道射频芯片测试装置，所述多通道射频芯片测试方法包括：s101：通过输入的测试信息获取测试项目；s102：根据所述测试项目向多通道射频芯片发送多路测试信号，采集所述多通道射频芯片的输出信号，通过所述输出信号获取所述多通道射频芯片的并行测试结果，判断是否测试完成，若是，则执行s103，若否，则获取下一个测试项目，执行s102；s103：记录测试数据并生成测试报告。
14.相比现有技术，本发明的有益效果在于：将待测试的多通道射频芯片分别与信号输出单元、信号采集单元连接，通过信号输出单元向多通道射频芯片输出多个测试信号以同时对多个通道进行测试，并利用信号采集单元采集通道的输出信号，通过信号处理单元对输出信号的处理获取并行测试结果，能够同时对多个通道进行并行测试，缩减了测试时间，测试效率高，并且不需要额外设置切换开关，简化了布线，降低了测试成本。
附图说明
15.图1为本发明多通道射频芯片测试装置一实施例的结构图；
16.图2为本发明多通道射频芯片测试装置一实施例的原理图；
17.图3为本发明多通道射频芯片测试装置一实施例的具体结构图；
18.图4为本发明多通道射频芯片测试方法一实施例的流程图。
具体实施方式
19.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
20.请参阅图1-3，图1为本发明多通道射频芯片测试装置一实施例的结构图；
21.图2为本发明多通道射频芯片测试装置一实施例的原理图；图3为本发明多通道射频芯片测试装置一实施例的具体结构图，结合图1、图2、图3对本发明多通道射频芯片测试装置进行详细说明。
22.在本实施例中，多通道射频芯片测试装置包括：信号处理单元、信号输出单元以及信号采集单元，信号输出单元、信号采集单元分别与信号处理单元、多通道射频芯片连接；信号处理单元获取多通道射频芯片的测试信息，根据测试信息获取测试项目，根据测试项目排序控制信号输出单元依次向多通道射频芯片输出多路测试信号，接收信号采集单元采集的多通道射频芯片的输出信号，根据输出信号获取多通道射频芯片的并行测试结果，并在测试完成后记录并行测试结果并生成测试报告，多路测试信号中的测试信号与多通道射频芯片的测试通道一一对应，信号采集单元的信号采集通道数量与测试通道的数量相同。
23.在本实施例中，测试信息包括测试信号、测试条件、控制命令、测试描述及判断指标。信号处理单元根据该测试信息生成多通道射频芯片的测试项目，并根据测试项目逐项对多通道射频芯片进行测试。
24.信号输出单元包括信号源、功分器，功分器分别与信号源、多通道射频芯片连接，信号输出单元通过功分器将信号源输出的测试信号转换为输出多路测试信号。
25.其中，信号源可以为模拟信号源、矢量信号源以及其他能够发出测试信号的信号源，信号源根据信号处理单元的测试指令输出相应频率和幅度的测试信号，功分器将测试信号分为多个信号等幅且等相的多个信号，并将该多个信号一一分配至多通道射频芯片的不同通道，以对多通道射频芯片进行测试。
26.在本实施例中，信号采集单元包括模数转换器、信号组合单元，模数转换器分别与多通道射频芯片、信号组合单元连接，模数转换器采集测试通道输出的信号，将信号转换为数字信号输出给所述信号组合单元，信号组合单元对数字信号进行采样，并将组合后的采样信号传输给信号处理单元。
27.其中，信号组合单元对数字信号进行采样，并将组合后的采样信号传输给信号处理单元的步骤具体包括：信号组合单元根据多通道射频芯片的采样速率进行实时采集获取采样信号，并根据多通道射频芯片的引脚定义以及数据传输格式组合采样信号，将组合后的采样信号传输给信号处理单元。信号处理单元根据采样信号的传输格式将采样信号解析为对应通道的数据，并对数据进行时域到频域的转换，通过转换后的数据获取并行测试结果。
28.在一个具体的实施例中，信号组合单元包括数字模块、fpga模块，数字模块分别与模数转换器、fpga模块连接，数字模块采集模数转换器传输的数字信号，并将数字信号传输给fpga模块。
29.在另一个具体的实施例中，矢量信号源的输出端连接功分器，功分器的每一路输出端口与待测物(多通道射频芯片)的信号接收端口互连，经待测物(多通道射频芯片)下变
频转换后的每一路信号输出均与模数转换器的一个信号接收端口连接，将模拟信号转换为多位数的数字信号(比如使用16位的ad转换后每一通道的模拟输出转换为16路的数字输出)，所有通道的数字信号与信号组合单元中的采样电路互连(如fpga或移位寄存器、dsp电路等)，通过tcp、pxi等传输方式与信号处理单元互连，信号处理单元将信号按照传输协议对多路通道进行数据解释和运算，最终得出每个通道的测试结果。
30.在上述实施例中，信号采集单元与信号处理单元之间通过不同的传输协议进行信息传输，其中，该传输协议包括tcp协议、pxi协议以及其他传输协议中的任一种。根据传输协议的不同，信号采集单元中的器件组合方式以及类型进行相应改变，但均用于采集多通道射频芯片传输的信号，并将该信号组合后传输给信号处理单元。
31.在本实施例中，信号处理单元可以为电脑、射频芯片测试终端以及其他能够接收测试信息，并根据测试信息对多通道射频芯片进行测试的器件。
32.在一个具体的实施例中，多通道射频测试装置选用pxi集成环境，多通道射频芯片设置在治具上，测试信号处理单元包括通信交互模块、驱动模块、数据处理模块、测试序列生成模块以及控制模块，控制模块分别与通信交互模块、驱动模块、数据处理模块、测试序列生成模块连接。其中，信号采集单元可以选用fpga板卡或外接数据采集卡。驱动模块主要用于控制pxi集成环境中的仪器板卡，实现自动测试和数据采集，测试序列生成模块用于配置变量的测试参数，并对测试点序列(测试项目)进行合理排序，实现一个可以执行的测试过程。通信交互模块主要与测试治具内部通信单元进行连接，测试治具在接受命令后，对内部的供电单元以及模数转换器进行控制，供电单元即用于控制外部供电的导通状态，而模数转换器主要用于将多通道射频芯片输出的模拟信号转换为数字信号以输出给pxi集成环境中的fpga板卡或外接数据采集卡。数据处理模块是将采集到的数据按照指定格式解析，经傅里叶变换、加窗等一系列算法进行时域到频域的转换，最后实现多通道的并行测试。
33.下面通过多通道射频测试装置测试多通道射频芯片的增益的具体执行流程对其做进一步说明，测试步骤如下：
34.步骤1：根据用户指令获取测试环境的测试信息，该测试信息包括仪器板卡地址及通信接口选择；
35.步骤2：按照测试项目添加测试信息，测试信息主要包括测试信号、测试条件、控制命令、测试描述及判断指标，然后生成测试项目序列；
36.步骤3：开启供电，确认与测试治具建立通信且仪器初始化成功；
37.步骤4：启动测试项目，信号处理单元的控制模块设定vst矢量收发模块输出多通道射频芯片(以下简称待测芯片)对应通道的测试信号，fpga模块按照芯片的采样率进行实时采集，并将数字模块(数字模块主要包括信号电平转换、防止过压、过流烧坏fpga单元等功能，即数字模块采集信号后，直接传输到fpga模块进行处理)采集回来的多通道数字信号按照引脚定义以一定的传输格式进行组合，继而实现多通道的并行测试。
38.步骤5：主控模块通过fifo(先入先出队列)获取采集到的数据，并按照传输格式解析成对应通道数据，本实例以65536个点数进行数据分析，为确保信号稳定，同时对数据进行80次平均处理，经傅里叶变换、加平顶窗(多通道射频芯片经过模数转换后，数字信号传输给fpga板卡进行并行处理(即多个通道的数据同时进行傅里叶变换，从时域信号转换为所需测量的频域信号，即相当于多个频谱仪同时测试功能)，此时由于热噪声等影响因素，
最终信号会出现抖动，造成误判，因此实例中对需要傅里叶变换的数据进行80次平均，使转换后的频谱更加稳定，平均处理为业界常用操作之一。而加平顶窗操作是在信号进行傅里叶变换前对时域信号进行加窗处理，目的为了降低傅里叶变换是卷积带来的泄露，减少信号能量的损失。)等一系列算法进行时域到频域的转换，最后在频域带宽内获取最大幅值，从而完成增益的计算。其中，不同的窗函数，主瓣宽度不同，卷积结果漏泄在相邻单元的功率差异会较大，因此为更准确地获取增益，本实例选用了对信号幅度准确性非常高但对频率分辨率要求较低的平顶窗。
39.步骤6：当第i项测试项完成正常测试后，会继续执行第i+1项进行测试，测试过程重复步骤4～5，直至所有测试项完毕；在测试过程中，如果出现数据采集异常或者用户取消操作，测试会立即结束。
40.步骤7：当待测芯片完成所有测试项目后，恢复初始设置、关闭仪器连接并断开外部供电，记录测试结果，并更新至本地数据库，同时生成测试报告，测试结束。
41.有益效果：本发明的多通道射频芯片测试装置将待测试的多通道射频芯片分别与信号输出单元、信号采集单元连接，通过信号输出单元向多通道射频芯片输出多个测试信号以同时对多个通道进行测试，并利用信号采集单元采集通道的输出信号，通过信号处理单元对输出信号的处理获取并行测试结果，能够同时对多个通道进行并行测试，缩减了测试时间，测试效率高，降低了测试成本，且无需人工切换测试的通道和调节测试参数，工作简单，降低了人工成本。
42.基于相同的发明构思，本发明还提出一种多通道射频芯片测试方法，请参阅图4，图4为本发明多通道射频芯片测试方法一实施例的流程图，结合图4对本发明多通道射频芯片测试装置进行说明。
43.在本实施例中，多通道射频芯片测试方法应用于如上述实施例所述的多通道射频芯片测试装置，多通道射频芯片测试方法包括：
44.s101：通过输入的测试信息获取测试项目。
45.s102：根据测试项目向多通道射频芯片发送多路测试信号，采集多通道射频芯片的输出信号，通过输出信号获取多通道射频芯片的并行测试结果，判断是否测试完成，若是，则执行s103，若否，则获取下一个测试项目，执行s102。
46.s103：记录测试数据并生成测试报告。
47.其中，测试方法的具体执行流程已经在上述实施例中进行具体描述，在此不做赘述。
48.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
49.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。