專(zhuān)利名稱(chēng)：Rf電路分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RF電路分析，而且尤其(但不僅僅)涉及使用集成 到RF電路中的測(cè)試電路對(duì)RF集成電路進(jìn)行測(cè)試。
背景技術(shù)：
對(duì)RF集成電路進(jìn)行測(cè)試或分析所需的RF測(cè)量很難獲得且花費(fèi) 昂貴，因?yàn)镽F測(cè)量需要高端測(cè)試設(shè)備和昂貴的測(cè)試儀器，如RF探
測(cè)卡片和接觸塊。
特別地，RF電路測(cè)試通常需要對(duì)RF電路(如濾波器)的RF 頻段進(jìn)行掃描和對(duì)濾波器響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。該響應(yīng)可以在RF頻譜內(nèi)， 或者當(dāng)被測(cè)電路在電路的IF部分時(shí)該響應(yīng)可以在中頻(IF)頻譜內(nèi)。 這是降頻混頻器結(jié)構(gòu)的情況，例如用于RF收發(fā)器的接收路徑。因此， RF測(cè)試需要RF發(fā)生器、RF測(cè)量能力、連接裝置(如RF探測(cè)卡片)， 并且也需要長(zhǎng)期的測(cè)試時(shí)間。
通常，在產(chǎn)品測(cè)試中不執(zhí)行RF頻率的全掃描因?yàn)檫@非常耗時(shí)，
而是僅測(cè)量離散頻率點(diǎn)的響應(yīng)。
對(duì)于獨(dú)立RF濾波器(如表面聲波"SAW"和體聲波"BAW" 濾波器)的產(chǎn)品，制造商需要精確地測(cè)量在RF頻段中的濾波整形， 且這需要矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)。這引起很高的成本和很長(zhǎng)的測(cè) 試時(shí)間。
己有很多旨在改進(jìn)RF IC的可測(cè)試性的RF測(cè)試研究，通過(guò)擴(kuò)展 測(cè)試范圍和簡(jiǎn)化處理來(lái)減小成本。 一種方法是提供集成測(cè)試電路，產(chǎn) 生DFT (可測(cè)性設(shè)計(jì))方法。將測(cè)試電路集成到產(chǎn)品電路是一種允 許對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行IC測(cè)試的引人注目的方法。這對(duì)CMOS中的RF設(shè)計(jì) 是尤其引人注目的，該CMOS中的RF、混合信號(hào)和數(shù)字處理塊均集 成到IC。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析電路，用于分析RF電路的RF響應(yīng)， 該分析電路包括
壓控振蕩器，其中將從壓控振蕩器輸出得到的信號(hào)用作RF電路 的輸入；
控制電路，用于控制壓控振蕩器；
第一混合器，用于混合RF電路的輸出和采自壓控振蕩器的第一 混合器信號(hào)；
第二混合器，用于混合RF電路的輸出和采自壓控振蕩器的第二
混合器信號(hào)，第一混合器信號(hào)與第二混合器信號(hào)相位差為90度；和
數(shù)字信號(hào)處理器，用于處理混合器輸出信號(hào)。 這種分析電路使用混合器，使信號(hào)的基帶數(shù)字信號(hào)處理可行，
以獲得RF電路的頻率響應(yīng)特性。分析電路基本以IF解調(diào)器電路的
方式運(yùn)行。
優(yōu)選將壓控振蕩器用于掃描所需的分析頻段，并且分析電路用
作零IF解調(diào)器以將RF頻率響應(yīng)轉(zhuǎn)換為DC響應(yīng)。
在壓控振蕩器與RF電路之間優(yōu)選提供相移電路，其中第一混合 器信號(hào)包括壓控振蕩器的輸出且第二混合器信號(hào)包括相移電路的輸 出。
數(shù)字信號(hào)處理器可計(jì)算來(lái)自第一混合器和第二混合器的混合器
輸出信號(hào)的平方和。這可用于獲得特定頻率的RF電路傳遞函數(shù)。特
別地，數(shù)字信號(hào)處理器可在頻率f計(jì)算RF電路的傳遞函數(shù)為
= ~^~V(IF12+IF22) Avco
其中B (f)是與壓控振蕩器輸出頻率相對(duì)應(yīng)的頻率f的RF電路 傳遞函數(shù)，Avco是壓控振蕩器輸出的幅度，IFl是第一混合器的輸出， 且IF2是第二混合器的輸出。
測(cè)試電路可在包括要分析的RF電路的集成電路中使用。這為測(cè) 試解決方法提供集成的嵌入式設(shè)計(jì)，并且可避免對(duì)RF儀器的需要。
例如RF電路可包括RF濾波器(如SAW濾波器、帶通濾波器、
6低通濾波器、高通濾波器)。
本發(fā)明也提供一種分析系統(tǒng)，包括
本發(fā)明的第一分析電路，用于處理來(lái)自分析中的RF電路的信
號(hào)，
本發(fā)明的第二分析電路，用于處理來(lái)自參考RF電路的信號(hào)；和
比較器，用于比較測(cè)試中的RF電路的RF電路響應(yīng)和參考RF 電路的RF電路響應(yīng)。
該發(fā)明的分析系統(tǒng)可提供用于測(cè)試或分析RF電路的臺(tái)式測(cè)試 電路。參考電路是所謂的黃金電路，具有希望的傳遞函數(shù)。這是一種 與被測(cè)電路相同類(lèi)型的電路，且已知其具有正確的希望的操作。
第一分析電路和第二分析電路可共用壓控振蕩器和用于控制壓 控振蕩器的控制電路，以使與簡(jiǎn)單復(fù)制相比減少電路數(shù)量。
分析系統(tǒng)可包括積分器，用于獲得參考電路響應(yīng)與測(cè)試中的RF 電路之間的微分誤差的積分。
本發(fā)明還提供一種對(duì)RF電路的RF響應(yīng)進(jìn)行分析的方法，該方 法包括
產(chǎn)生具有受控調(diào)定頻率的輸入信號(hào)，并將具有調(diào)定頻率的信號(hào) 用于RF電路的輸入；
混合RF電路的輸出與具有調(diào)定頻率的第一混合器信號(hào)；
混合RF電路單元的輸出與具有調(diào)定頻率的第二混合器信號(hào)，第 一混合器信號(hào)與第二混合器信號(hào)的相位差為90度；
處理混合器輸出信號(hào)，以獲得RF電路在調(diào)定頻率的響應(yīng)；和
對(duì)于不同的調(diào)定頻率，重復(fù)該方法。
這種方法可簡(jiǎn)化測(cè)試裝置，因?yàn)椴恍枰~外的RF發(fā)生器和RF 檢測(cè)電路。該方法可提供很好的測(cè)試覆蓋范圍，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)控制調(diào)定 頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率掃描。


此時(shí)通過(guò)參考附圖，僅以示例的方式來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，
其中圖1示出了本發(fā)明的測(cè)試電路的第一示例； 圖2示出了圖1電路的不同部分的信號(hào)；禾口
圖3示出了本發(fā)明測(cè)試電路的第二示例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種用于分析RF電路的RF響應(yīng)的分析電路，RF 電路中使用IQ (平面正交)零IF解調(diào)器配置來(lái)提供降頻混合DC信 號(hào)，可處理該降頻混合DC信號(hào)來(lái)獲得RF響應(yīng)。例如這可用于電路 湖!j試。
本發(fā)明的分析電路提供可直接在硅材料上實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，且該結(jié) 構(gòu)通過(guò)產(chǎn)生RF信號(hào)和掃描其特定帶寬的頻率、將濾波器的RF頻率 響應(yīng)轉(zhuǎn)換為DC響應(yīng)并用DSP計(jì)算信號(hào)特性來(lái)運(yùn)行。
圖1示出了本發(fā)明的測(cè)試電路的第一示例。
將要測(cè)試的RF電路如10所示，且由濾波器響應(yīng)特性代表。該 測(cè)試電路具有由斜坡(或階梯斜坡)信號(hào)H控制的壓控振蕩器12。 該斜坡信號(hào)是控制電路(沒(méi)有示出)的輸出。壓控振蕩器12的輸出 由移相器16移相90度，且接著用作RF電路10的輸入Dut—in (被 測(cè)試裝置的輸入)。
第 一 混合器18混合RF電路的輸出Dut_out(被測(cè)試裝置的輸出) 與第一混合器信號(hào)Mix一LOl (作為相移信號(hào))，且第二混合器20混 合RF電路單元的輸出與第二混合器信號(hào)Mix—L02，第二混合器信號(hào) Mix一L02是壓控振蕩器的輸出VC00UT。在DSP 22中處理混合器輸 出信號(hào)IF1和IF2，以獲得RF電路傳遞函數(shù)。DSP包括模數(shù)轉(zhuǎn)換功 能。
該測(cè)試電路的運(yùn)行原則是基于IQ零IF解調(diào)器結(jié)構(gòu)的運(yùn)行，IQ 零IF解調(diào)器結(jié)構(gòu)中將特定頻率的正交信號(hào)用于下變頻解調(diào)信號(hào)，以 獲得平面的且正交的解調(diào)分量。這些解調(diào)信號(hào)可用于獲得RF電路對(duì) 特定頻率激勵(lì)的響應(yīng)。以下從數(shù)學(xué)上說(shuō)明該電路的運(yùn)行。
壓控振蕩器的輸出信號(hào)可寫(xiě)為
VCO一OUT = Avco x cos[wO).w(f)是時(shí)間相關(guān)的且與DC斜坡定義有關(guān)，且Avco是壓控振蕩器 輸出的幅度。
濾波器10的輸入信號(hào)可寫(xiě)為 Dut—in= A VCQ x cos[w(/1) ■" y]
可通過(guò)由AVCX)/path—k代替Avco來(lái)將損耗納入考慮，但是也可以 在Mix_L02路徑上使用衰減器來(lái)補(bǔ)償損耗。 濾波器的輸出響應(yīng)可寫(xiě)為
Dut_out = x cos[, " | += ^(/) x sin[, - f +
其中萬(wàn)(/)代表濾波器頻率響應(yīng)特性，且p(/)是由濾波器引入的群
時(shí)延，這兩個(gè)均是頻率相關(guān)的。
混合器的輸出定義為IF1和IF2，且有
/Fl =附/x — ZOl x DLT — = DLT」w x —贈(zèng)
/F1 = x cos[, j + !] x x cos[一) j + ! + /aw 2 2
/F1 = 4ro"/) x [cos(2S7(o ^ + + ") + cos(^(y》]
可濾除2w中的VHF頻率，得出 /F1《4。;助x cos(p(/》
對(duì)于第二混合器的輸出
/F2 =附ix —丄(92 x —owf = vco_out x Z)[/r—owf
/F2 = 4co x cos[一). x x cos[w(X) ■, +昏+
/F2 = ^4rco x cos[6>(f) f] x x sin[^y(0, f +
而且，可濾除2w中的VHF頻率，得出 /F2 oc x sin(^(/》
目的是為了獲得^(/)曲線(xiàn)，且如下所示可從混合器輸出信號(hào)的平 方和獲得該曲線(xiàn)
x (sin2 + cos2 (>(/)))=
、 ， 、 2
假設(shè)可測(cè)量VCO輸出信號(hào)的幅度，得出以下表達(dá)式
9々09
其中S(/)是對(duì)應(yīng)調(diào)定頻率的頻率f的RF電路傳遞函數(shù)，Avc:o是 輸入信號(hào)的幅度，IF1是第一混合器的輸出且IF2是第二混合器的輸出。 該計(jì)算可由基本的DSP進(jìn)行。
圖2示出了這些結(jié)果的仿真。模擬SAW濾波器，且SAW濾波器 具有如曲線(xiàn)30所示的傳遞函數(shù)。
從DC測(cè)量的B(/)響應(yīng)如曲線(xiàn)32所示，且曲線(xiàn)34為放大并平均 后的DC信號(hào)特征。
可以看出，利用集成到IC封裝中的可測(cè)性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，濾波器(或 其他電路)的RF響應(yīng)可通過(guò)DC測(cè)量證實(shí)。
以上的示例為將要與被測(cè)RF電路的IC集成的測(cè)試電路結(jié)構(gòu)。所 需電路元件已經(jīng)存在于IC中。例如，如果被測(cè)電路構(gòu)成以CMOS工藝 形成的RF收發(fā)器的部分，則該電路通常還需要卯°移相器、降頻混 頻器、DSP引擎、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等。因此，本發(fā)明可增加用于測(cè)試目的 的信號(hào)路徑，以獲得IC電路部分(例如SAW濾波器)的RF傳遞函數(shù)。
本發(fā)明構(gòu)思可用于封裝設(shè)計(jì)中具有集成RF部件(如濾波器)的 系統(tǒng)。本發(fā)明使測(cè)試能力的成本減小，避免了對(duì)昂貴的RF測(cè)試設(shè)備的 需要。
通過(guò)將如上所示的測(cè)試電路與所謂的"黃金"電路(具有所需性 能的電路)相結(jié)合，本構(gòu)思的另一個(gè)應(yīng)用可為RF電路測(cè)試產(chǎn)品建立完 整的低成本的測(cè)量臺(tái)。這涉及到與參考設(shè)備比較設(shè)備響應(yīng)，并減去兩 個(gè)電路的DC響應(yīng)，積分誤差并基于該準(zhǔn)則顯示失效設(shè)備。
這種設(shè)備如圖3所示，且該設(shè)備包括與圖1相對(duì)應(yīng)的電路40。也 將該電路的壓控振蕩器的輸出提供給第二測(cè)試電路42的移相器，第二 測(cè)試電路42具有兩個(gè)混合器、移相器以及與電路40對(duì)應(yīng)的處理器。 電路42是為了提供與被測(cè)試電路相對(duì)應(yīng)的黃金電路44的傳遞函數(shù)。
因此這種電路包括兩個(gè)測(cè)量電路40和42、 44，測(cè)試電路之一作 為參考。將兩個(gè)測(cè)試電路的輸出提供給比較器46，比較器46輸出在給 定頻率下采自黃金電路的期望響應(yīng)與測(cè)試中電路的測(cè)量響應(yīng)之間的誤差。
10在積分器48中針對(duì)多個(gè)測(cè)試執(zhí)行頻率積分這個(gè)輸出誤差，以獲得
代表測(cè)量響應(yīng)與希望的響應(yīng)之差的微分誤差信號(hào)的積分。
可在測(cè)試中設(shè)備的檢測(cè)路徑中增加額外的可變?cè)鲆娣糯笃?br> (VGA) 50，以使在特定頻域中加強(qiáng)誤差觀(guān)測(cè)。
各部件的運(yùn)行由觸發(fā)信號(hào)52定時(shí)，以提供同步。
以上為了測(cè)試的目的描述本發(fā)明，但是本發(fā)明也可用于校準(zhǔn)， 例如部件運(yùn)行頻率的校準(zhǔn)，如VCO頻率或?yàn)V波器中心頻率。本發(fā)明 也可用于可變帶寬部件的校準(zhǔn)。本發(fā)明的電路也可用于RF部件的頻 率相關(guān)傳遞函數(shù)的其他分析。
本發(fā)明可用于任何頻段或中頻段的測(cè)試。例如可測(cè)試GHz帶中 的帶通濾波器響應(yīng)(如1.85GHz至U 1.91GHz)。
為了特征化響應(yīng)而需要的離散階躍的數(shù)量(如VCO控制信號(hào)) 將取決于所需的精確度和傳遞函數(shù)特性中所需的頻點(diǎn)數(shù)。
本發(fā)明可用于各種設(shè)備的測(cè)試，但是對(duì)濾波器(如單獨(dú)濾波器 或收發(fā)器中的濾波器塊)最有益。
用于形成分析電路的功能單元均是標(biāo)準(zhǔn)的，因此沒(méi)有詳細(xì)描述。 此外，僅給出一個(gè)電路示例來(lái)提供信號(hào)的基帶(DC)處理以獲得頻 率響應(yīng)。從IQ解調(diào)器的其他設(shè)計(jì)來(lái)看，其他設(shè)計(jì)將是可行的，且一 些變體將是很明顯的。
對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員，各種其他修改將是很明顯的。
1權(quán)利要求
1.一種分析電路，用于分析RF電路(10)的RF響應(yīng)，該分析電路包括壓控振蕩器(12)，其中從壓控振蕩器輸出得到的信號(hào)被用作RF電路(10)的輸入(Dut_in)；控制電路(14)，用于控制壓控振蕩器(12)；第一混合器(18)，用于混合RF電路的輸出(Dut_out)與采自壓控振蕩器(12)的第一混合器信號(hào)(Mix_LO1)；第二混合器(20)，用于混合RF電路的輸出(Dut_out)與采自壓控振蕩器(12)的第二混合器信號(hào)(Mix_LO2)，第一混合器信號(hào)與第二混合器信號(hào)的相位差為90度；和數(shù)字信號(hào)處理器(22)，用于處理混合器的輸出信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的分析電路，還包括壓控振蕩器(12)與 RF電路(10)之間的相移電路(16)，其中第一混合器信號(hào)(Mix一LOl) 包括相移電路(16)的輸出，且第二混合器信號(hào)(Mix一L02)包括壓 控振蕩器(12)的輸出。
3. 如前述任一權(quán)利要求所述的分析電路，其中數(shù)字信號(hào)處理器 (22)計(jì)算第一混合器與第二混合器的混合器輸出信號(hào)的平方和。
4. 如權(quán)利要求3所述的分析電路，其中數(shù)字信號(hào)處理器(22)計(jì)算RF電路在頻率f的傳遞函數(shù)為<formula>formula see original document page 2</formula>其中B(/)是對(duì)應(yīng)于壓控振蕩器輸出頻率的頻率f的RF電路傳遞 函數(shù)，Avco是壓控振蕩器(12)的輸出的幅度，IF1是第一混合器(18) 的輸出，且IF2是第二混合器(20)的輸出。
5. —種集成電路，包括 RF電路(10);和如前述任 一 權(quán)利要求所述的分析電路。
6. 如權(quán)利要求5所述的集成電路，其中RF電路(10)包括RF濾波器。
7. —種測(cè)試系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1至4之一所述的第一分析電路(40)，用于處理來(lái)自分析中的RF電路的信號(hào)；如權(quán)利要求1至4之一所述的第二分析電路(42)，用于處理 來(lái)自參考RF電路(44)的信號(hào)；和比較器(46)，用于對(duì)分析中的RF電路的RF電路響應(yīng)和參考 RF電路的RF電路響應(yīng)進(jìn)行比較。
8. 如權(quán)利要求7所述的測(cè)試系統(tǒng)，其中第一分析電路與第二分 析電路共用壓控振蕩器和用于控制壓控振蕩器的控制電路。
9. 如權(quán)利要求7所述的測(cè)試系統(tǒng)，還包括積分器(48)，用于 獲得參考電路響應(yīng)與分析中的RF電路之間的微分誤差的積分。
10. —種方法，用于分析RF電路的RF響應(yīng)，該方法包括 產(chǎn)生具有受控調(diào)定頻率的輸入信號(hào)，并將具有調(diào)定頻率的信號(hào)用于RF電路(10)的輸入；混合RF電路的輸出(Dut_out)與具有調(diào)定頻率的第一混合器 信號(hào)(Mix_L01);混合RF電路單元的輸出(Dut—out)與具有調(diào)定頻率的第二混 合器信號(hào)(Mix一L02)，第一混合器信號(hào)與第二混合器信號(hào)的相位差 為90度;處理混合器輸出信號(hào)，以獲得RF電路在調(diào)定頻率的響應(yīng)；和對(duì)于不同的調(diào)定頻率，重復(fù)該方法。
11. 如權(quán)利要求io所述的方法，其中處理混合器輸出信號(hào)包括 計(jì)算第一混合器與第二混合器的混合器輸出信號(hào)的平方和。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中處理混合器輸出信號(hào)包括 計(jì)算RF電路在頻率f的傳遞函數(shù)為<formula>formula see original document page 4</formula>其中S(/)是RF電路在對(duì)應(yīng)于調(diào)定頻率的頻率f的傳遞函數(shù)，Avco 是輸入信號(hào)的幅度，IF1是第一混合器的輸出，且IF2是第二混合器的 輸出。
13. 如權(quán)利要求10至12之一所述的方法，還包括對(duì)分析中的RF 電路的RF電路響應(yīng)和參考RF電路的RF電路響應(yīng)進(jìn)行比較。
全文摘要
一種分析電路，用于分析RF電路的RF響應(yīng)，該分析電路包括壓控振蕩器(12)，其中從壓控振蕩器輸出得到的信號(hào)被用作RF電路(10)的輸入。第一混合器(18)混合RF電路的輸出與采自壓控振蕩器的第一混合器信號(hào)，且第二混合器(20)混合RF電路單元的輸出與采自壓控振蕩器的第二混合器信號(hào)，第一混合器信號(hào)與第二混合器信號(hào)的相位差為90度。對(duì)混合器輸出信號(hào)進(jìn)行處理來(lái)提供分析。該分析電路使用混合器來(lái)進(jìn)行信號(hào)的基帶數(shù)字信號(hào)處理，以獲得RF電路的頻率響應(yīng)特性。該分析電路基本以IF解調(diào)器電路的方式運(yùn)行。
文檔編號(hào)G01R31/28GK101558319SQ200780046326
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者克里斯托夫·克爾馬, 索菲安·埃盧 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司