射频模块测试机校准装置和系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及测试技术领域，特别涉及射频模块测试机校准装置和系统。


背景技术：

[0002]
目前，在进行芯片自动化测试时，由于射频信号在测试系统的各个部件之间传输中存在例如射频线损耗、仪器的非线性反射以及射频信号的反射等损耗，导致测试结果不准确，因此，在射频前端模块测试机的校准是非常有必要的。
[0003]
现有用于射频模块测试机的校准箱，需要人工频繁地手动连接测试电缆，以及在被测件空闲端口反复手动连接匹配负载，重复性差，且校准速度、校准精度均受到限制，导致校准效率较低。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型提供了射频模块测试机校准装置和系统，能够提高校准效率。
[0005]
第一方面，本实用新型实施例提供了射频模块测试机校准装置，包括：
[0006]
信号源输入端、矩阵开关、动态校准模块、智能控制模块和校准模块；
[0007]
所述信号源输入端分别与所述矩阵开关和所述动态校准模块相连接；其中，所述信号源输入端包括至少一个输入端口；
[0008]
所述智能控制模块分别与所述矩阵开关、所述动态校准模块和所述校准模块相连接；
[0009]
所述校准模块与待校准的射频模块测试机相连接；
[0010]
所述矩阵开关，用于接收由所述信号源输入端所输入的射频信号，控制该射频信号的通信通路，以获得第一校准信息，并将所述第一校准信息发送给所述智能控制模块；其中，所述矩阵开关中包括m行n列的开关节点，且m和n均为不小于2的整数；
[0011]
所述动态校准模块，用于接收由所述信号源输入端所输入的射频信号，并获得第二校准信息，以及将所述第二校准信息发送给所述智能控制模块；
[0012]
所述智能控制模块，用于接收所述矩阵开关发送的第一校准信息和所述动态校准模块发送的第二校准信息，并根据所述第一校准信息、所述第二校准信息通过所述校准模块对所述待校准的射频模块测试机进行校准。
[0013]
可选地，所述矩阵开关包括：标准校准件；
[0014]
所述标准校准件包括：短路标准校准件、开路标准校准件、负载标准校准件和直通标准校准件；
[0015]
所述智能控制模块中预先存储有射频模块测试机的机型与校准规则的对应关系，其中，所述对应关系中包括有该射频模块测试机的机型所对应的矩阵开关的各开关节点的连接规则；
[0016]
所述矩阵开关，还用于根据所述连接规则，利用所述标准校准件获得所述第一校准信息；其中，所述第一校准信息中包括根据各标准校准件获得的误差参数。
[0017]
可选地，所述智能控制模块还用于对所述第一校准信息进行解析运算，得到所述待校准的射频模块测试机的校准误差系数；并将所得到的校准误差系数发送给所述校准模块；
[0018]
所述校准模块用于根据所接收到的所述校准误差系数对所述待校准的射频模块测试机进行校准。
[0019]
可选地，所述矩阵开关中包括有n个输入点，且每一个输入点均存在与该输入点对应连接的输入端口。
[0020]
可选地，所述动态校准模块包括：耦合器、辅衰减器、三向开关和功率计；
[0021]
所述信号源输入端通过至少一个输入端口分别与外部的信号发生器、外部的耦合端、外部的信号分析仪和外部的反射端相连接；其中，所述信号发生器用于发出射频信号，并由所述信号源输入端输入所述射频信号；
[0022]
所述耦合器分别与连接所述信号发生器的输入端口、连接所述耦合端的输入端口和所述辅衰减器的第一端相连接；
[0023]
所述三向开关的第一端与所述辅衰减器的第二端固定连接，所述三向开关的第二端通过闭合分别与所述功率计、连接所述信号分析仪的输入端口和连接所述反射端的输入端口相连接。
[0024]
可选地，所述第二校准信息包括：所述功率计检测到的射频信号的功率、所述信号分析仪检测到的第一功率和所述反射端检测到的第二功率；
[0025]
当所述三向开关的第二端通过闭合与所述功率计相连接时，所述动态校准模块获得所述功率计检测到的射频信号的功率；
[0026]
当所述三向开关的第二端通过闭合与连接所述信号分析仪的输入端口相连接时，所述动态校准模块获得所述第一功率；
[0027]
当所述三向开关的第二端通过闭合与连接所述反射端的输入端口相连接时，所述动态校准模块获得所述第二功率。
[0028]
可选地，所述智能控制模块还用于根据所述信号源输入端的射频信号的预设功率和所述功率计检测到的射频信号的功率，确定第一功率损耗值；并将所述射频信号的预设功率、所述第一功率损耗值与所述第一功率对应保存至第一校准表中；以及将所述射频信号的预设功率、所述第一功率损耗值与所述第二功率对应保存至第二校准表中；其中，所述智能控制模块中存储有所述第一校准表和所述第二校准表；
[0029]
所述校准模块用于根据所述信号源输入端的射频信号的预设功率、所述第一校准表和所述第二校准表对所述待校准的射频模块测试机进行校准。
[0030]
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种射频模块测试机校准系统，包括：信号发生器、耦合端、信号分析仪、反射端、待校准的射频模块测试机和上述第一方面或第一方面的任一可能的实现方式所提供的射频模块测试机校准装置；
[0031]
所述射频模块测试机校准装置分别与所述信号发生器、所述耦合端、所述信号分析仪、所述反射端和所述待校准的射频模块测试机相连接；
[0032]
所述射频模块测试机校准装置用于对所述待校准的射频模块测试机进行校准。
[0033]
本实用新型实施例提供的射频模块测试机校准装置和系统，该装置包括有信号源输入端、矩阵开关、动态校准模块、智能控制模块和校准模块，包括至少一个输入端口的信
号源输入端分别与矩阵开关和动态校准模块相连接，智能控制模块分别与矩阵开关、动态校准模块和校准模块相连接，校准模块与待校准的射频模块测试机相连接。当对待校准的射频模块测试机进行校准时，矩阵开关接收信号源输入端所输入的射频信号，控制射频信号的通信通路，获得第一校准信息，再将第一校准信息发送给智能控制模块；动态校准模块接收射频信号，获得第二校准信息，并发送给智能控制模块，如此智能控制模块则根据第一校准信息和第二校准信息通过校准模块对该射频模块测试机进行校准，整个校准过程中无需人工频繁对校准箱进行连接，使得校准速度、校准精度不受人工操作的影响，降低了校准的复杂程度，进一步提高了校准效率。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]
图1是本实用新型一个实施例提供的射频模块测试机校准装置的示意图；
[0036]
图2是本实用新型一个实施例提供的一种矩阵开关的示意图；
[0037]
图3是本实用新型一个实施例提供的一种动态校准模块的示意图；
[0038]
图4是本实用新型一个实施例提供的射频模块测试机校准系统的示意图。
具体实施方式
[0039]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0040]
如图1所示，本实用新型一个实施例提供了一种射频模块测试机校准装置，包括：信号源输入端101、矩阵开关102、动态校准模块103、智能控制模块104和校准模块105；
[0041]
信号源输入端101分别与矩阵开关102和动态校准模块103相连接；其中，信号源输入端101包括至少一个输入端口；
[0042]
智能控制模块104分别与矩阵开关102、动态校准模块103和校准模块105相连接；
[0043]
校准模块105与待校准的射频模块测试机相连接；
[0044]
矩阵开关102，用于接收由信号源输入端101所输入的射频信号，控制射频信号的通信通路，以获得第一校准信息，并将第一校准信息发送给智能控制模块104；其中，矩阵开关中包括m行n列的开关节点，且m和n均为不小于2的整数；
[0045]
动态校准模块103，用于接收由信号源输入端101所输入的射频信号，并获得第二校准信息，以及将第二校准信息发送给智能控制模块104；
[0046]
智能控制模块104，用于接收矩阵开关102发送的第一校准信息和动态校准模块103发送的第二校准信息，并根据第一校准信息、第二校准信息通过校准模块105对待校准的射频模块测试机进行校准。
[0047]
本实用新型实施例提供的射频模块测试机校准装置，包括有信号源输入端、矩阵开关、动态校准模块、智能控制模块和校准模块，包括至少一个输入端口的信号源输入端分别与矩阵开关和动态校准模块相连接，智能控制模块分别与矩阵开关、动态校准模块和校准模块相连接，校准模块与待校准的射频模块测试机相连接。当对待校准的射频模块测试机进行校准时，矩阵开关接收信号源输入端所输入的射频信号，控制射频信号的通信通路，以获得第一校准信息，再将第一校准信息发送给智能控制模块；动态校准模块接收射频信号，获得第二校准信息，并发送给智能控制模块，如此智能控制模块则根据第一校准信息和第二校准信息通过校准模块对该射频模块测试机进行校准，整个校准过程中无需人工频繁对校准箱进行连接，使得校准速度、校准精度不受人工操作的影响，降低了校准的复杂程度，进一步提高了校准效率。
[0048]
在本实用新型的一个实施例中，矩阵开关中包括m行n列的开关节点，且m和n均为不小于2的整数；该矩阵开关是由m*n个继电器将m行y向线路和n条x向线路连接在一起，在每个交叉点上均有一个继电器，该继电器是将横向x轴和纵向y轴相连接或断开。采用矩阵排列来实现开关切换，控制射频信号的通信通路，从而完成对待校准的射频模块测试机的校准。在矩阵开关中，一系列的横向线路（x轴方向）和纵向（y轴方向）线路在每个交叉点上相互连接着，因此该开关矩阵中允许矩阵中任何横向线路与纵向线路在任意点的连接。
[0049]
在本实用新型的一个实施例中，在图1所示射频模块测试机校准装置的基础上，矩阵开关包括：标准校准件；
[0050]
标准校准件包括：短路标准校准件、开路标准校准件、负载标准校准件和直通标准校准件；
[0051]
智能控制模块104中预先存储有射频模块测试机的机型与校准规则的对应关系，其中，对应关系中包括有该射频模块测试机的机型所对应的矩阵开关的各开关节点的连接规则；
[0052]
矩阵开关102，还用于根据连接规则，利用标准校准件获得第一校准信息；其中，第一校准信息中包括根据各标准校准件获得的误差参数。
[0053]
具体地，矩阵开关102与外部的标准校准件相连接，其中，外部的标准校准件包括：短路标准校准件、开路标准校准件、负载标准校准件和直通标准校准。在对待校准的射频模块测试机进行校准时，首先确定该射频模块测试机的机型，智能控制模块会从预先存储的对应关系中获取针对该机型的射频模块测试机的校准规则，即获取针对该射频模块测试机进行校准时的矩阵开关的各开关节点的连接规则，该连接规则中包括至少一条对应校准标准件的连接线路。针对矩阵开关的每一条连接线路，矩阵开关均能获得对应校准标准件的误差参数。
[0054]
在本实用新型的一个实施例中，标准校准件还可以为包括至少四个端口的标准校准件，其中，所述至少四个端口中包括至少一个短路标准校准件端口、至少一个开路标准校准件端口、至少一个负载标准校准件端口和至少一个直通标准校准件端口。
[0055]
在本实用新型的一个实施例中，智能控制模块中预先存储了不同射频模块测试机机型所对应的校准过程中的矩阵开关的连接规则，智能控制模块可以控制矩阵开关按照所确定的连接规则依次进行连接，使矩阵开关控制射频信号的通信通路，从而无需人工反复按照连接规则进行连接，提高了对射频模块测试机的校准速度。
[0056]
在本实用新型的一个实施例中，矩阵开关可以进一步包括：控制单元，例如控制器或处理器，该控制单元根据智能控制模块发来的连接规则，操作控制一个或多个开关节点的闭合，从而生成不同的通信通路，通过不同的通信通路，可以获得对应不同校准标准件的误差参数。
[0057]
例如，如图2所示的一种矩阵开关，是一个5*6的矩阵开关，该矩阵开关是由30个继电器将5条y向线路和6条x向线路连接在一起，在每个交叉点上均有一个继电器，该继电器是将横向x轴和纵向y轴相连接或断开。5条y向线路的一端分别连接有一个短路标准校准件、一个开路标准校准件、一个负载标准校准件和两个直通标准校准件（比如，标准校准件分别标记为短路、开路、负载、直通1、直通2）；6条x向线路的一端分别连接射频模块测试机中的网络分析测试仪的6个端口（比如，端口分别标记为端口1、端口2、端口3、端口4、端口5和端口6）。该射频模块测试机的机型为c，从预先存储的对应关系中获取机型为c的射频模块测试机的校准规则，该校准规则为分别利用每一个标准校准件测试每一个端口，比如，利用短路标准校准件测试端口1，则连接线路中应闭合对应的矩阵坐标为（短路，端口1）的开关节点；测试端口1和端口2之间的直通标准校准件，则连接线路中应闭合对应的矩阵坐标为（直通1，端口1）和（直通2、端口2）的开关节点。
[0058]
在本实用新型的一个实施例中，在图1所示射频模块测试机校准装置的基础上，
[0059]
智能控制模块还用于对第一校准信息进行解析运算，得到待校准的射频模块测试机的校准误差系数；并将所得到的校准误差系数发送给校准模块；
[0060]
校准模块用于根据所接收到的校准误差系数对待校准的射频模块测试机进行校准。
[0061]
具体地，智能控制模块在接收到矩阵模块发送的第一校准信息后，会对第一校准信息进行解析运算，得到待校准的射频模块测试机的校准误差系数；并将所得到的校准误差系数发送给校准模块，以便校准模块对待校准的射频模块测试机进行校准。
[0062]
在本实用新型的一个实施例中，智能控制模块可以是一个具有解析运算功能的智能芯片或处理器，通过该智能控制模块可以将第一校准信息解析成校准误差系数，实现对待校准的射频模块测试机的校准。如此，在该校准过程中无需其他元件即可获得校准误差系数，降低了校准的复杂程度，基于智能控制模块提供了优异的精度和可重复性，而且使得该校准方法更加科学化和智能化。
[0063]
具体地，例如，4*2的矩阵开关（4个标准校准件：一个短路标准校准件、一个开路标准校准件、一个负载标准校准件和一个直通标准校准件；2个端口）获得的第一校准信息中包括根据各标准校准件（即已知特性的校准件）获得的12项误差参数，该12项误差参数中包括待校准的射频模块测试机的正反向的各6项误差参数；其中，该6项误差分别为方向性误差、源匹配误差、负载匹配误差、发射跟踪误差、发射跟踪误差和串扰误差。通过solt校准方法，可以获得基于该12项误差参数的方程组，通过智能控制模块可以解析出该方程组中包括的4项校准误差系数，校准模块基于该4项校准误差系数可以对待校准的射频模块测试机进行校准，以消除上述12项误差参数。
[0064]
在本实用新型的一个实施例中，在图1所示射频模块测试机校准装置的基础上，矩阵开关中包括有n个输入点，且每一个输入点均存在与该输入点对应连接的输入端口。
[0065]
具体地，如图2所示的一种矩阵开关中，该矩阵开关有6个输入点，每一个输入点均
连接一个输入端口。其中，信号源输入端的输入端口的个数大于n，其他输入端口还可以用于连接其他测试的端口。
[0066]
在本实用新型的一个实施例中，在图3所示的一种动态校准模块，该动态校准模块103包括：耦合器1031、辅衰减器1032、三向开关1033和功率计1034；
[0067]
信号源输入端101通过至少一个输入端口分别与外部的信号发生器、外部的耦合端、外部的信号分析仪和外部的反射端相连接；其中，信号发生器用于发出射频信号，并由信号源输入端101输入射频信号；
[0068]
耦合器1031分别与连接信号发生器的输入端口、连接耦合端的输入端口和辅衰减器1032的第一端相连接；
[0069]
三向开关1033的第一端与辅衰减器的第二端固定连接，三向开关1033的第二端通过闭合分别与功率计1034、连接信号分析仪的输入端口和连接反射端的输入端口相连接。
[0070]
具体地，动态校准模块用于对待校准的射频模块测试机进行校准，其中对射频模块测试机进行的校准包括静态校准和动态校准，静态校准是对无源器件的校准，一般在射频模块测试机出厂前进行一次校准。动态校准模块基于三向开关，可以动态地实现切换不同线路以获得各部件的功率损耗值。由于功率和频率对该动态校准模块中的部件均有影响，因此，在进行动态校准时需要既扫功率又扫频率，也就是说，射频信号的输入是一个波形图，既有功率又有频率，可以同时记录当前功率和所对应的频率。动态校准一般每月进行一次，校准过程为10 min，校准成本较低，且校准精准。
[0071]
在本实用新型的一个实施例中，该射频模块测试机校准装置进一步包括：静态校准模块。
[0072]
在本实用新型的一个实施例中，辅衰减器可以根据射频模块测试机中衰减器的衰减功率和待测试芯片的功率增益来选择合适的衰减功率。
[0073]
需要说明的是，在本实用新型的一个实施例中，静态校准和动态校准过程中没有待测试芯片，由于信号源和分析仪所检测到射频信号的功率范围为-30db~0db时，误差比较小，也就是说当进行静态校准或者动态校准时，通常希望信号源输入为0db时，分析仪所检测到的也为0db，因此，当衰减器的衰减功率为60db时，考虑到静态校准或者动态校准时没有待测试芯片会增益15db，所以通常可以采用衰减值为45db的辅衰减器代替待测试芯片和衰减值为60db的衰减器。
[0074]
在本实用新型的一个实施例中，在图3所示一种动态校准模块的基础上，第二校准信息包括：功率计检测到的射频信号的功率、信号分析仪检测到的第一功率和反射端检测到的第二功率；
[0075]
当三向开关1033的第二端通过闭合与功率计相连接时，动态校准模块103获得功率计1034检测到的射频信号的功率；
[0076]
当三向开关的第二端通过闭合与连接信号分析仪的输入端口相连接时，动态校准模块103获得第一功率；
[0077]
当三向开关的第二端通过闭合与连接反射端的输入端口相连接时，动态校准模块103获得第二功率。
[0078]
具体地，对于动态校准来说，在保持信号发生器发出的射频信号不变的情况下，依次切换三向开关：当三向开关的第二端通过闭合与功率计相连接时，信号发生器发出射频
信号后，信号发生器和耦合端分别与耦合器相连接，且耦合器、辅衰减器、功率计依次连接，动态校准模块则功率计端检测的当前射频信号的功率；
[0079]
当三向开关的第二端通过闭合与连接信号分析仪的输入端口相连接时，信号发生器发出射频信号后，信号发生器和耦合端分别与耦合器相连接，且耦合器、辅衰减器、信号分析仪依次连接，动态校准模块得到信号分析仪端检测的第一功率；
[0080]
当三向开关的第二端通过闭合与连接反射端的输入端口相连接时，信号发生器发出射频信号后，信号发生器和耦合端分别与耦合器相连接，且耦合器、辅衰减器、反射端依次连接，动态校准模块得到反射端检测的第二功率。
[0081]
在本实用新型的一个实施例中，在图3所示一种动态校准模块的基础上，智能控制模块104还用于根据信号源输入端101的射频信号的预设功率和功率计检测到的射频信号的功率，确定第一功率损耗值；并将射频信号的预设功率、第一功率损耗值与第一功率对应保存至第一校准表中；以及将射频信号的预设功率、第一功率损耗值与第二功率对应保存至第二校准表中；其中，智能控制模块104中存储有第一校准表和第二校准表；
[0082]
校准模块105用于根据信号源输入端的射频信号的预设功率、第一校准表和第二校准表对待校准的射频模块测试机进行校准。
[0083]
具体地，智能控制模块还用于根据信号源输入端的射频信号的预设功率（即该射频信号的输入功率）与功率计检测到的射频信号的功率的差值，可以确定在该射频信号下信号发生器、耦合器、耦合端、辅衰减器以及该线路所涉及的射频线上的第一功率损耗值，即可以确定三向开关的第一端的功率值；并将在该预设功率下的第一功率损耗值与第一功率对应保存至第一校准表中，由于三向开关第一端之前的中间区域的器件的功率损耗值已确定，因此可以根据三向开关的第一端的功率值确定三向开关第一端与信号分析仪之间的功率损耗值；并将在该预设功率下的第一功率损耗值与第二功率对应保存至第二校准表中，同理，可以根据三向开关的第一端的功率值确定三向开关第一端与反射端之间的功率损耗值。
[0084]
具体地，对于动态校准来说，在保持信号发生器发出的射频信号不变的情况下，依次切换三向开关，可以分别获得在该射频信号下的第一功率损耗值、第一功率、第二功率。如此，通过设置不同的射频信号，可以将第一校准表和第二校准表进行完善，智能控制模块中则可以存储有对应不同射频信号的第一功率损耗值与第一功率的对应关系的第一校准表，以及对应不同射频信号的第一功率损耗值与第二功率的对应关系的第二校准表。因此在后续进行动态校准时，则可以直接确定射频模块测试机测试时所需要的射频信号，再从智能控制模块所存储的第一校准表和第二校准表中寻找到该射频信号，校准模块105则可以根据该射频信号下第一功率损耗值与第一功率的对应关系以及第一功率损耗值与第二功率的对应关系以完成校准。
[0085]
在本实用新型的一个实施例中，智能控制模块还可以控制三向开关的闭合，从而依次获得第一功率损耗值、第一功率和第二功率。由此可见，该智能控制模块实现了对射频模块测试机的自动化校准，从而提高了校准的准确性。
[0086]
需要说明的是，上述获得第一功率损耗值、第一功率和第二功率时，各个部件之间的连接关系只是其中一种连接方式，当然还可以通过其他连接方式来确定个部件的功率损耗值或功率。例如，在某个频率和功率组合的射频信号下分析仪的第一功率还可以根据相
同频率和功率组合的射频信号下分析仪所检测到射频信号的功率值和功率计所检测到功率值之间的差值得到。
[0087]
在本实用新型的一个实施例中，射频模块测试机校准装置可以利用动态校准模块实现对射频模块测试机的整体校准，还可以利用矩阵开关实现对射频模块测试机中网络分析测试仪的校准。
[0088]
如图4所示，在本实用新型的一个实施例中提供了一种射频模块测试机校准系统，包括：信号发生器401、耦合端402、信号分析仪403、反射端404、待校准的射频模块测试机405和上述任意一个实施例提供的射频模块测试机校准装置406；
[0089]
射频模块测试机校准装置406分别与信号发生器401、耦合端402、信号分析仪403、反射端404和待校准的射频模块测试机405相连接；
[0090]
射频模块测试机校准装置406用于对待校准的射频模块测试机405进行校准。
[0091]
本实用新型的一个实施例提供的一种射频模块测试机校准系统，该系统包括信号发生器、耦合端、信号分析仪、反射端、待校准的射频模块测试机和射频模块测试机校准装置，射频模块测试机校准装置通过利用信号发生器、耦合端、信号分析仪和反射端对待校准的射频模块测试机进行校准，基于该射频模块测试机校准装置中各部件的相互配合可自动完成对射频模块测试机的校准，无需人工频繁进行换线连接，即可自动实现对不同射频模块测试机的校准，降低了校准的操作难度，从而提高射频模块测试机的校准效率。
[0092]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
[0093]
最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。