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(多图) 集成电路生产过程中检测和描述射频滤波器特性的新方法

Peter Sarson 测试开发经理、Andreas Wild 市场经理?? 2013年08月28日 ?? 收藏0

奥地利微电子公司为晶圆代工客户开发的线性调频测试中,最困难的是测试带宽最窄的滤波器,它的中心频率为40kHz,带宽约为80kHz。3dB点的测量精度需在5kHz之内。在这样的情况下,我们构建了一个线性调频器,它包含100个频率分辨率为1kHz的离散频率。线性调频信号初始频率为1kHz,终止频率为100kHz(如图2)。

通过分析频率范围内的信号特征,我们可以知道频率响应是否符合预期的1kHz~100kHz的平坦的频谱特征,因为在这个扫描过程中,信号幅度保持不变。通过对线性调频信号进行快速傅里叶变换,我们可以看到以下的频率响应(如图3):一个平坦的频率响应可以提供一个新的频率范围,它能使相对测量值(如3dB值)变得更为准确。

信号产生后的下一步是测量。为了方便比较,采样的点数和采样频率应与信号生成时一致。图4显示了利用单次测量获取的带通滤波器的曲线特征。通过使用数字信号处理器分析该结果,我们便可以计算出3dB点值。

在完成对所获取的数组进行快速傅里叶变换后(如图5),滤波器的3dB点值便通过使用数字信号处理按照以下顺序准确地计算出来:

1.取数组平滑区段的平均值,这可以确保数组没有急剧的变化。

2.将获取的数组由伏特转为dBc。

3.在整个数组中增加3dB值,此时,-3dB点的数值变为0dB。

4.提取具有极小变量的数组段。

5.对所提取的数组段进行极值分析,确定低通3dB点的位置。

6.颠倒数组段,将滤波器的高通部分放置在数组的起始位置。

7.对颠倒的数组段进行极值分析,确定高通3dB点的位置。在这里必须记住,这个数值必须从所有点中减去。

8.通过傅里叶频率分析法增加数组的位置,得到的结果是±3dB点的频率值。

9.两个3dB点的频率值相减就能得到滤波器的带宽。

如果上述测试方法是可靠的,那么从实验室获得的结果与生产测试人员获得的结果之间会有一个确切的相关性。这里列出的一个例子表明,上限截止频率的测量结果一般都稳定在84.3kHz,标准偏差为36Hz(如图6)。

表1表明,实验结果和生产测试人员获得的结果极其接近。结合稳定性的数据,表明上述的测试方案是RF芯片生产测试的理想方法。

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第1页:如何构建一个线性调频器

第2页:线性调频器测试


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