測試3G手機(jī)的DigRF

　　DigRF準(zhǔn)備替換RF與基帶半導(dǎo)體器件之間的兩種主要形式的數(shù)據(jù)通信路徑：模擬信令，以及針對具體設(shè)計(jì)的私有數(shù)字信令（并行或串行）。MIPI（移動(dòng)業(yè)處理器接口）聯(lián)盟正在致力于采用DigRF（數(shù)字射頻）標(biāo)準(zhǔn)，用一種基于分組的公共數(shù)字串行接口代替各種類型的I/Q（同相位/正交相位）信令接口。一個(gè)MIPI聯(lián)盟工作小組已開發(fā)了用于2.5G和3G手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的DigRF規(guī)范，預(yù)計(jì)其后版本會(huì)增加支持4G標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)流量。

　　使用DigRF這種標(biāo)準(zhǔn)接口可以使設(shè)計(jì)者在元件選擇時(shí)有更多的靈活性。例如，一名設(shè)計(jì)者可能準(zhǔn)備從某家供應(yīng)商采購一種高價(jià)的基帶IC（可能是手機(jī)中最貴的芯片之一），而從其它供應(yīng)商處購買RF、電源管理和其它器件。然而，DigRF技術(shù)在促成通用產(chǎn)品的極端靈活性時(shí)也帶來了挑戰(zhàn)，會(huì)影響到你的測試策略。

　　在RF接收測試期間，測試工程師的主要目標(biāo)還與DigRF以前相同，即捕獲I/Q信息，對獲得的數(shù)據(jù)集執(zhí)行定制的數(shù)字信號處理算法，并記錄參數(shù)化結(jié)果，以確定設(shè)備是否合格。但與前代RFIC相比較，DigRF器件可能給生產(chǎn)測試增加大量開銷。尋找盡可能減少這種開銷的方式，就成為工程師在設(shè)計(jì)自動(dòng)化生產(chǎn)測試系統(tǒng)時(shí)所面臨的主要挑戰(zhàn)。

　　理解接口

　　DigRF 3G定義了實(shí)現(xiàn)接口所需要的最小信號數(shù)；一個(gè)基本的手機(jī)配置只需要6根線（圖1）。RxData/TxData信號在一個(gè)分組協(xié)議中傳送I/Q數(shù)據(jù)以及控制與狀態(tài)消息的數(shù)字表示。

圖1. 基本的DigRF手機(jī)配置只需要6根線。

　　以DigRF信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被封裝在協(xié)議包或稱幀內(nèi)。每個(gè)幀都包括三部分：同步（sync），頭（header），與有效載荷（payload）（圖2）。每個(gè)包的開始都有相同的16 bit同步序列，數(shù)字接收電路用它對每個(gè)幀做實(shí)時(shí)選通相位的對準(zhǔn)。

　　接下來的8個(gè)位是頭，它定義有效載荷的作用與內(nèi)容。頭本身由三部分構(gòu)成：3位表示有效載荷的大小，4位描述LCT（邏輯信道類型），1位表示CTS（清除發(fā)送）信號。

圖 2. DigRF 3G數(shù)據(jù)幀開始于一個(gè)16 bit同步序列，后面是一個(gè)8 bit頭和I、Q數(shù)據(jù)。

　　不同數(shù)據(jù)包的有效載荷部分有大小變化，從而產(chǎn)生不同級別的編碼開銷。LCT定義了有效載荷中包含的內(nèi)容，以及可分類為控制數(shù)據(jù)或I/Q數(shù)據(jù)的內(nèi)容。CTS允許在RF發(fā)射期間，由RF設(shè)備控制來自基帶的數(shù)據(jù)流。
幀中余下的N位就包含了要傳輸?shù)膶?shí)際數(shù)據(jù)。例如，在DigRF 3G的非分集模式下，RxData幀將使用數(shù)據(jù)信道C和256 bit有效載荷，包含8 bit的交替I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)。

　　DigRF 3G支持?jǐn)?shù)字傳輸下的三種時(shí)序模式，具體取決于被傳輸RF信息的類型（表1）。DigRF標(biāo)準(zhǔn)還支持三種公共的輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率（19.0 MHz、26.0 MHz和38.4 MHz）；時(shí)鐘通過SysClk信號送至基帶。與速度模式無關(guān)，DigRF處理器會(huì)用一個(gè)本地的FIFO緩沖管理數(shù)據(jù)流，當(dāng)傳輸幀時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)無法預(yù)測的時(shí)序。

　　生產(chǎn)測試的挑戰(zhàn)

　　對采用DigRF協(xié)議器件作成功測試的關(guān)鍵是要找到一種方式，能在RF接收測試期間管控RxData包的不確定性狀態(tài)。在對DigRF產(chǎn)品作RF接收測試期間，能觀察到RxData信號合成狀態(tài)的多級不確定性：

?相位時(shí)序；
?幀時(shí)序；
?幀類型；
?有效載荷中的數(shù)據(jù)。

　　312 Mbps的數(shù)據(jù)速率來自于一個(gè)1248 MHz主時(shí)鐘（一般由PLL生成）的1/4分頻器。在生產(chǎn)性測試系統(tǒng)中，考慮到影響RF前端的相位噪聲性能的重要性，器件的時(shí)鐘輸入應(yīng)由RF儀器提供。與普通數(shù)字子系統(tǒng)相比較，這個(gè)時(shí)鐘源的起始相位通常是不可控的。DUT（待測設(shè)備）的輸入時(shí)鐘相位未定，PLL倍頻器/分頻器產(chǎn)生的相位也不確定，兩者結(jié)合導(dǎo)致RxData輸出時(shí)序無法預(yù)測，包括器件各上電循環(huán)之間，以及多地點(diǎn)并行測試配置中的不同器件之間的輸出時(shí)序。

　　一種生產(chǎn)型測試儀應(yīng)有這種能力，即在各次測試間對測試儀硬件和DUT作必要修改時(shí)，仍保持?jǐn)?shù)字子系統(tǒng)的運(yùn)行。它使測試儀能夠維持相對于DUT輸出的選通時(shí)序，避免在正式運(yùn)行中的選通相位重調(diào)，節(jié)省了測試時(shí)間。
下一個(gè)重要的測試挑戰(zhàn)是尋找一個(gè)能處理多級不確定性數(shù)據(jù)包傳輸性能的方式。如圖3所示，在DUT的每個(gè)RF接收測試期間，測試儀都不知道每個(gè)包會(huì)在哪個(gè)測試循環(huán)中傳輸，包的類型會(huì)是什么，或者包的類型是否符合預(yù)期（例如，RFIC會(huì)生成一個(gè)主動(dòng)的控制狀態(tài)消息）。

圖 3. 由于數(shù)據(jù)包的不確定性，在一款器件的每次RF接收測試期間，測試儀不知道每個(gè)包會(huì)在哪個(gè)測試循環(huán)中傳輸，包的類型是什么，或者包的類型是否符合預(yù)期。