CN104049142B - 用于rf频率／功率测量的ate数字通道 - Google Patents

Abstract

公开了使用自动测试设备(ATE)进行测试的方法和用于RF频率／功率测量的ATE数字通道。所述方法包括使用自动测试设备上的数字端口来采集射频(RF)信号，其中要由所述自动测试设备测试的所述RF信号是从被测设备(DUT)发射的。所述方法还包括使用与所述数字端口相关联的数字通道以高采样率对所述RF信号进行采样。另外，所述方法包括使用来自所述采样的结果生成离散信号。最后，所述方法包括使用所述离散信号来确定所述射频信号的频率和幅值。

Description

用于RF频率／功率测量的ATE数字通道

技术领域

本发明的实施例总体上涉及自动设备测试，并且更具体地涉及使用自动测试设备(ATE)进行与射频(RF)信号相关的测试。

背景技术

自动测试设备(ATE)可以是在设备、半导体晶圆或模具等上执行测试的任何测试组件。ATE组件可以用于实行快速执行测量并且生成可随后被分析的测试结果的自动测试。ATE组件可以是来自与仪表、复杂的自动测试组件耦接的计算机系统的任何部分，该计算机系统可以包括自定义的专用计算机控制系统以及能够自动测试零件和／或半导体的许多不同的测试仪器。自动测试设备(ATE)常常用于电子芯片制造领域。ATE系统既减少了花费在测试设备以确保该设备按照设计的方式工作的时间量，又充当诊断工具以在给定设备到达顾客之前确定给定设备中的故障组件的存在。

例如，在制造之后，在测试设备或产品时，除别的之外，至关重要的是实现高产品质量、对设备或产品性能的评估、涉及制造过程的反馈以及最终的高客户满意度。通常进行多种测试以便确保设备或产品的正确运作。一般来讲，由于就所需的测试设备的资本成本而言以及就所需的测试时间的成本而言，测试半导体设备或产品会非常昂贵，所以应当以高效的方式进行设备或产品的测试。因此，常常并行地测试设备以减少测试时间。从高效的观点来看，测试集成电路芯片的射频(RF)功能以及这种功能对预期的无线标准或规格(例如，Bluetooth^TM、GSM^TM等)的遵从度会具有挑战性，因为标准自动测试设备上的RF端口的数量是有限的。通常，取放机器会将待测的芯片设备放入专用ATE的适当构造的测试板中。ATE在被测设备(DUT)上施加适当的测试信号并且通过或拒绝该设备。这种个体芯片测试显现出的问题在于耗时，因此，增加了总的制造成本。另外，典型ATE装置上有限数量的RF端口阻止了并行地测试多个DUT。

因此，使用常规的系统来测试集成电路芯片的RF功能的成本很高。尝试使用有限数量的RF端口来测试RF功率和频率使得难以实现多位点测试和并行测试。每次测试成本(COT)对于客户而言通常难以接受，尤其当涉及低成本的集成电路芯片时，因为测试成本可能是单价的重要组成部分。在一些情况下，COT可以高达制造集成的包括无线RF的片上系统(SOC)设备的总成本的10％。

发明内容

因此，需要用于测试并测量RF使能的DUT的输出的方法，所述方法提高并行测试效率和吞吐量(在一定时间量内被测试的单元)。本发明的实施例提供了用于通过使用标准ATE数字通道测量RF频率和功率来测试集成电路芯片的射频(RF)功能的方法和系统。通常，常规ATE可以具有几百个数字输入／输出(I／O)和通道，而具有不足十个并行RF接收器端口。因此，使用易得的数字通道之一来测试RF功率和频率产生比使用有限数量的RF端口的常规系统更高的效率和吞吐量。

在本发明的一个实施例中，公开了一种使用自动测试设备(ATE)进行测试方法。所述方法包括使用自动测试设备上的数字端口来采集射频(RF)信号，其中要由所述述自动测试设备测试的所述RF信号是从被测设备(DUT)发射的。所述方法还包括使用与所述数字端口相关联的数字通道以高采样率对所述RF信号进行采样。另外，所述方法包括使用来自所述采样的结果生成离散信号。最后，所述方法包括使用所述离散信号来确定所述射频信号的频率和幅值。

在另一个实施例中，公开了一种测试器系统。所述系统包括多个数字端口，其中所述多个数字端口中的每个能操作来采集射频信号，其中所述射频信号是从被测设备发射来的。所述系统还包括多个数字通道，其中所述多个数字通道中的每个与各自的数字端口相关联，并且其中所述多个数字通道中的每个都被配置为对各自的射频信号进行采样。另外，所述系统包括通信地耦接到所述多个数字通道的控制模块，其中所述控制模块被配置为：(a)使用来自所述多个数字通道中的每个的所述各自的射频信号的样本来生成各自的离散信号；并且(b)使用所述各自的离散信号来确定通过所述多个数字通道中的每个接收的所述各自的射频信号的频率和幅值。

在一个实施例中，公开了一种自动测试设备(ATE)装置。所述装置包括：数字端口，能操作来采集射频(RF)信号，其中所述射频信号是从被测设备(DUT)发射来的。所述设备还包括：数字通道，被配置为以高采样率对所述射频信号进行采样，其中所述数字通道与所述数字端口相关联。另外，所述设备包括控制模块，所述控制模块被配置为：(a)使用来自所采样的射频信号的结果生成离散信号；并且(b)使用所述离散信号来确定所述射频信号的频率和幅值。

以下详细描述与附图一起将提供对本发明的实质和优点的更好的理解。

附图说明

在附图的图中，通过示例而非限制的方式图示了本发明的实施例，其中相似附图标记指类似的元件。

图1是根据本发明的一个实施例的本发明的自动测试器系统的实施例能够在其上被实现的示例性计算机系统。

图2是在其上能够实现本发明的实施例的示例性ATE测试装置的示意性框图。

图3A是图示了在其上能够实现本发明的实施例的图2的测试器硬件系统的组件的高层次框图。

图3B是在其上能够实现本发明的实施例的、用于驱动数据到DUT并且将DUT响应数据与期望数据进行比较的示例性ATE数字通道的架构的高层次框图。

图4是示例性RF芯片的电路的框图，其中RF芯片是被测设备(DUT)。

图5是图示了根据本发明的一个实施例的、用数字的方式在时域中采集RF信号的示意图。

图6是图示了根据本发明的一个实施例的、使用幅值搜索方法来确定RF信号的幅值的方法的示意图。

图7是图示了根据本发明的一个实施例的、使用幅值估计方法来确定RF信号的幅值的方法的示意图。

图8是图示了用于测试本发明的实施例的示例性测试电路的示意图。

图9描绘了根据本发明的一个实施例的使用ATE的数字通道来测量与RF信号相关联的功率和频率的示例性过程的流程图。

图10描绘了根据本发明的一个实施例的使用幅值搜索方法来确定RF信号的幅值的示例性过程的流程图。

图11描绘了根据本发明的一个实施例的使用幅值估计方法来确定RF信号的幅值的示例性过程的流程图。

具体实施方式

现在将对本公开的各种实施例做出详细参照，附图中图示了本公开的示例。虽然结合这些实施例进行描述，但是将理解的是，这些实施例并非旨在将本公开限于这些实施例。相反，本公开旨在涵盖被包括在由所附权利要求书所限定的本公开的精神和范围内的替代、修改和等同物。此外，在本公开的以下详细描述中，阐述了多个具体的细节以便透彻理解本公开。然而，应当理解的是，本公开可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，没有描述熟知的方法、程序、组件和电路从而不会不必要地模糊本公开的各方面。

以下详细描述的某些部分表示计算机存储器内的程序、逻辑块、处理以及对数据位进行操作的其他符号表示。这些描述和表示是数据处理技术领域内技术人员用于最有效地传达他们工作的实质给本领域其他技术人员的手段。在本申请中，程序、逻辑块、处理等被设想为实现期望结果的步骤或指令自洽序列。这些步骤是利用物理量的物理操作的步骤。通常，虽然未必，这些物理量采用能够被存储、传输、组合、比较和以其他方式在计算机系统中操作的电信号或磁信号的形式。主要是为了共同使用，已经被证明有时合适的是，将这些信号当作事务(transaction)、二进制数字、数值、元件、符号、字符、样值、像素等。

然而，应当考虑到的是，所有的这些项和类似项将会与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些物理量的方便的标签。除非专门声明或者从以下讨论中所明了的，应当认识到在整个本公开中利用诸如“采集”、“采样”、“生成”、“确定”、“分配”、“关联”、“执行”、“访问”、“识别”等的术语进行的讨论指的是计算机系统或类似的电子计算设备或处理器(例如，图1的系统110)的动作和处理(例如，图9的流程图900)。计算机系统或者类似的电子计算设备在计算机系统存储器、寄存器或其他的这种信息存储、传输或显示设备中操作并转换表示为物理(电子)量的数据。

本文所述的实施例可以在驻留在一些形式的计算机可读存储介质(例如，程序模块)上的、由一个或多个计算机或其他设备执行的计算机可执行指令的广义背景下被讨论。以举例而非限制的方式，计算机可读存储介质可以包括非暂态计算机可读存储介质和通信介质，非暂态计算机可读介质包括除暂态传播信号以外的所有计算机可读介质。一般地，程序模块包括执行特定任务或实施特定的抽象数据类型的例行程序、程序、对象、组件、数据结构等。在各种实施例中可以按照需要来组合或分布程序模块的功能。

计算机存储介质包括以任何用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据之类的信息的方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动或非可移动的介质。计算机存储介质包括但不限于：随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪速存储器或其他存储技术、高密度磁盘ROM(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)或其他光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁性存储设备，或者能够用于存储所需的信息并且能够被访问以检索所述信息的任何其他介质。

通信介质能够实施计算机可执行指令、数据结构和程序模块，并且包括任何信息递送介质。以举例而非限制的方式，通信介质包括：有线介质(比如，有线网络或直有线连接)，以及无线介质(比如，声波、射频(RF)、红外线和其他无线介质)。上述任意项的组合也能够包括在计算机可读介质的范围内。

图1是能够实现本公开的实施例的自动测试设备(ATE)的计算系统110的示例性系统控制器的框图。例如，在一个实施例中，计算系统110能够实现测试器系统的控制器。计算系统110广义地表示能够执行计算机可读指令的任何单处理器或多处理器计算设备或系统。计算系统110的示例包括但不限于：工作站、笔记本电脑、客户端终端、服务器、分布式计算系统或任何其他计算系统或设备。在最基本的配置中，计算系统110可以包括至少一个处理器114和系统存储器116。

处理器114一般表示能够处理数据或翻译并执行指令的任何类型或形式的处理单元。在某些实施例中，处理器114可以接收来自软件应用程序或模块的指令。这些指令可以使处理器114执行本文所描述和／或图示的一个或多个示例实施例的功能。

系统存储器116一般表示能够存储数据和／或其他的计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备。系统存储器116的示例包括但不限于：RAM、ROM、闪速存储器或任何其他合适的存储设备。在某些实施例中，虽然没有要求，计算系统110可以包括易失性存储器单元(例如，系统存储器116)和非易失性存储设备(例如，主存储设备132)两者。

计算系统110还可以包括除处理器114和系统存储器116之外的一个或多个组件或元件。例如，在图1的实施例中，计算系统110包括存储控制器118、输入／输出(I／O)控制器120和通信接口122，其中每个都可以通过通信基础设施112互连。通信基础设施112一般表示能够辅助一个或多个计算设备的组件之间的通信的任何类型或形式的基础设施。通信基础设施112的示例包括但不限于：通信器总线(比如，工业标准架构(ISA)、外设组件互连(PCI)、串行总线(PCIe)或类似的总线)和网络。

存储器控制器118一般表示能够处理存储器或数据或者控制计算系统110的一个或多个组件之间的通信的任何类型或形式的设备。例如，存储器控制器118可以通过通信基础设施112控制处理器114、系统存储器116和I／O控制器120之间的通信。

I／O控制器120一般表示能够协调和／或控制计算设备的输入和输出功能的任何类型或形式的模块。例如，I／O控制器120可以控制或辅助计算系统110的一个或多个元件(比如，处理器114、系统存储器116、通信接口122、显示适配器126、输入接口130和存储接口134)之间的数据传输。

通信接口122广义地表示能够辅助示例计算系统110和一个或多个其他设备之间的通信的任何类型或形式的通信设备或适配器。例如，通信接口122可以辅助计算系统110与包括其他计算系统的专用网络或公共网络之间的通信。通信接口122的示例包括但不限于：有线网络接口(比如，网络接口卡)、无线网络接口(比如，无线网络接口卡)、调制解调器和任何其他合适的接口。在一个实施例中，通信接口122经由到诸如互联网之类的网络的直接链路提供到远程服务器的直接连接。通信接口122还可以通过任何其他合适的连接来直接提供这种连接。

通信接口122还可以表示主适配器，该主适配器被配置为经由外部总线或通信通道辅助计算系统110与一个或多个其他网络或存储设备之间的通信。主适配器的示例包括但不限于：小型计算机系统接口(SCSI)主适配器、通用串行总线(USB)主适配器、IEEE(电气和电子工程师协会)1394主适配器、串行高级技术附件(SATA)和外部SATA(eSATA)主适配器、高级技术附件(ATA)和并行ATA(PATA)主适配器、光纤通道接口适配器、以太网适配器等。通信接口122还可以允许计算系统110参与分布式计算或远程计算。例如，通信接口122可以接收来自远程设备的指令或者发送指令到远程设备进行执行。

如图1所示，计算系统110还可以包括经由显示适配器126与通信基础设施112耦接的至少一个显示设备124。显示设备124一般表示能够视觉地显示由显示适配器126转发的信息的任何类型或形式的设备。类似地，显示适配器126一般表示被配置为转发用于在显示设备124上显示的图形、文字和其他数据的任何类型或形式的设备。

如图1所示，计算系统110还包括经由输入接口130与通信基础设施112耦接的至少一个输入设备128。输入设备128一般表示能够向计算系统10提供计算机生成的或人为生成的输入的任何类型或形式的输入设备。输入设备128的示例包括但不限于：键盘、定点设备、语音识别设备或任何其他输入设备。

如图1所示，计算系统110还可以包括经由存储接口134与通信基础设施112耦接的主存储设备132和备用存储设备133。存储设备132和133一般表示能够存储数据和／或其他计算机可读的指令的任何类型或形式的存储设备或介质。例如，存储设备132和133可以是磁盘驱动器(例如，所谓的硬驱)、软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、闪存驱动器等。存储接口134一般表示用于在存储设备132和133与计算系统110的其他组件之间传输数据的任何类型或形式的接口或设备。

在一个示例中，数据库140可以被存储在主存储设备132中。数据库140可以表示单个数据库或计算设备的多个部分，或者它可以表示多个数据库或计算设备。例如，数据库140可以表示(或存储于)计算系统110的一部分和／或图2(下面)中的示例网络架构200的多个部分。可替代地，数据库140可以表示(或存储于)能够被诸如计算系统110和／或网络架构200的多个部分之类的计算设备访问的一个或多个物理上分离的设备。

继续参照图1，存储设备132和133可以被配置为从可移动存储单元读取数据和／或写入数据到可移动存储单元，该可移动存储单元被配置为存储计算机软件、数据或其他计算机可读信息。合适的可移动存储单元的示例包括但不限于：软盘、磁带、光盘、闪速存储设备等。存储设备132和133还可以包括用于允许计算机软件、数据或其他计算机可读的指令被载入计算系统110的其他类似结构或设备。例如，存储设备132和133可以被配置为读取并写入软件、数据或其他计算机可读信息。存储设备132和133还可以是计算系统110的一部分，或者可以是通过其他接口系统被访问的单独设备。

许多其他的设备或子系统可以被连接到计算系统110。反之，图1所图示的所有组件和设备不必出现来实施本文所述的实施例。上面引用的设备和子系统还可以通过与图1所示的方式不同的方式互连。计算系统110还可以采用任意数量的软件、固件和／或硬件配置。例如，本文所述的示例的实施例可以被编码为计算机可读介质上的计算机程序(也被称为计算机软件、软件应用程序、计算机可读指令或计算机控制逻辑)。

包含计算机程序的计算机可读的介质可以被载入计算系统110。然后计算机可读的介质上存储的全部计算程序或计算程序的一部分可以存储在传统存储器116和／或存储设备132和133的各个部分上。当被处理器114执行时，被载入计算系统110的计算程序可以使处理器114执行和／或成为用于执行本文所描述和图示的示例实施例的功能的装置。另外或可替代地，本文所描述和图示示例的实施例可以在固件和／或硬件中被实现。

例如，用于运行测试计划的计算机程序可以存储在计算机可读的介质上，然后存储在系统存储器116和／或存储设备132和133的各个部分上。当被处理器114执行时，计算机程序可以使处理器114执行和／或成为用于在并发测试环境下执行在多个测试核之间共享资源所需的功能的装置。

用于RF频率／功率测量的ATE数字通道

RF集成电路(RFIC)的许多制造商的目标是成本效益、高生产量。由于持续削减资本支出，许多公司正在寻找容易支持的解决方案来提高产量。由于测试成本接近单位成本的例如5％至10％，例如，使测试时间最小化可以立即影响底线。对于有竞争力的制造商，RFIC必须在平均仅几秒钟的时间内被测试并校准。快速且经济的测试的关键之一是并行地测试几个RFIC。这在常规的自动测试设备(ATE)中是有疑问的，因为测试器系统上的RF端口的可用性受到限制。

本发明的实施例提供了用于通过使用标准ATE数字通道测量RF频率和功率来改善RFIC的多位点并行测试的方法和系统。通常，常规ATE可以具有几百个数字I／O和通道，而具有不足十个RF接收器端口。因此，使用较少的RF端口来测试包括RF功能的被测设备(DUT)的RF功率和频率是昂贵的并且增加了芯片供应商的测试成本(COT)。因此，使用易得的数字通道之一来测试RF功率和频率产生比使用有限数量的RF端口的常规系统更高的效率和吞吐量。

在许多情况下，包括例如汽车中的胎压监测系统的制造商的芯片供应商无法接收仅仅使用RF端口来测试DUT的RF功能的高COT。汽车通过使用嵌入汽车轮胎的IC芯片来检测胎压，如果压力是下降到阈值水平以下，则该IC芯片将RF信号中继到主控制平面。胎压监测系统中所使用的IC太便宜而无法证明高COT。因此，使用本文所述的自动测试设备的易得的数字通道来测量RF功率和频率的优点在于急剧降低了这些IC的COT。使用数字通道使得RF使能的DUT的低成本测试能够实现，并且允许进行高多位点并行测试，这提高了效率和吞吐量。

图2是能够在其上实现本发明的RF功率和频率测量的实施例的示例性自动测试设备的示意性框图。在一个实施例中，系统控制器201包括一个或多个链接的计算机。诸如Advantest公司的T2000或V93000SmartScale测试平台之类的测试器系统可以使用计算机的网络。在其它实施例中，系统控制器常常包括仅仅单个计算机。在一个实施例中，系统控制器可以是标准的PC，该PC具有数字式数据采集卡以便与使之与测试器硬件相接口。控制和测试例程以及对由卡采集的数据的分析被设置在软件中。系统控制器201是整个系统的控制单元，并且运行用于ATE的软件，该软件负责完成所有的用户级测试任务，包括运行用户的测试计划。

通信器总线215在系统控制器与测试器硬件之间提供高速电子通信通道。通信器总线还可以指底板、模块连接使能器(enabler)或系统总线。在物理上讲，通信器总线215是快速的高带宽全双工连接总线，其可以是电气总线或光总线等。在一个实施例中，通信器总线215可以使用TCP／IP协议。系统控制器201通过经由通信器总线215发送的命令对测试器硬件进行程序编制来设置用于测试DUT211-214的条件。

测试器硬件202包括一组复杂的电气零件和电气零件与连接器，这些对于向被测设备(DUT)211-214提供测试激励和测量DUT对激励的响应，并且将其与期望的响应进行比较是必要的。在一个实施例中，测试器硬件202可以包括多个位点控制器，其中每个位点的控制器连接至多个DUT。每一位点控制器是设备测试中使用的计算机。位点控制器上可以执行测试计划程序。位点控制器连接至系统控制器，并且在系统控制器上处理由用户执行的测试操作，该系统控制器通过通信器总线215来控制位点控制器。

图3A是图示了在其上能够实现本发明的实施例的来自图2的测试器硬件系统202的组件的高层次框图。使用能够产生并接收模拟信号和数字信号的测试器来测试处理模拟信号以及数字信号的半导体设备。这些信号被称为混合信号。测试器硬件系统202包括混合信号测试器，因为它可以测试能够处理模拟信号和数字信号两者的DUT。应当理解的是，图3仅示出了混合信号测试器的一个可能的实施例。本发明的实施例可以在配备有能够被配置为采集RF信号的数字通道的任何测试器上实现

控制模块302通过一个或多个总线350连接至测试模块。控制模块302接收来自系统控制器201的指令。测试器硬件系统202包括处理RF信号的模块306。RF信号被宽泛地定义为频率在大约10MHz到高达约6GHz范围内的RF信号。测试器硬件202还包括处理低频交流(AC)信号(有时候被称为基带信号)的模块308。它还包括处理直流(DC)信号的模块310以及处理数字信号的另一模块312。

RF模块由多个RF源和接收器306组成。各RF源可以被编程以在由控制模块302所指定的频率和电平生成测试信号。每一RF接收器测量所接收的在一个频率范围内信号的功率。控制模块302可以控制源和接收器的工作参数，例如，功率水平和频率范围。RF模块306通过多个端口306A-306N接收并发送信号。

低频(基带)模块由通过多个端口308A-308N发送并接收信号的接收器308和低频模拟源组成。这些设备可以通过使用数字信号处理技术来实现。典型的系统可以在200MHz至1GHz的范围内工作，从而允许产生或分析几乎任何形状的波形。

DC模块包括DC源和测量仪310。这些设备可以产生或测量DC偏压条件，DC偏压条件通过端口310A-310N中继。

数字模块生成并接收数字信号。数字模块由通过端口312A-312N发送并接收数字信号的接收器312和数字驱动器组成。

在本发明的一个实施例中，数字模块312内的接收器可以被配置为测量进入的RF信号的功率和频率。DUT可以通过端口306A-306N、308A-308N、310A-310N和312A-312N连接至测试器硬件202。因为连接至RF模块306的端口306A-306N的数量受到限制，所以本发明的一个实施例通过替代地使用数字端口310A-310N实现了同时对实现RF协议的多个DUT进行多位点并行测试。

为了测试多个连接的DUT，在一个实施例中，控制模块302可以执行程序。可替代地，程序可以在系统控制器201上被执行，并且指令可以被向下传递到控制模块302以执行测试操作。测试程序可以配置测试器硬件202以通过指定仪器306、308、310和312的设置来进行测量。测量被进行并回传到控制模块302。然后测试器硬件202可以被配置为取下一组测量值。可以重复这个处理，直到完成了所有的测量。

图3B是能够在其上实现本发明的实施例的、用于驱动数据到DUT并且将DUT响应数据与期望数据进行比较的示例性ATE数字通道的架构的高层次框图。图3B提供了图3A的数字模块312的操作的更多细节。源于图案生成器350的测试数据信号被数字模块312通过通常被称为引脚电子器件360的接口电路提供给测试设备(DUT)370。来自DUT的响应信号使用数字模块312被采集，并且被与期望的数据相比较，所生成的比较数据被提供给故障处理器390以便确定合格或不合格条件。根据DUT应当如何动作，“期望的”和“驱动”数据通常被编程在图案生成器的矢量存储器中以在精确的定时出现。如果从DUT采集的数据无法与期望的条件相对应，就认为设备未能通过测试的这一方面。

图4是作为DUT的示例性RF芯片的电路的框图。在一个实施例中，RF芯片的架构可以包括与传输链440连接的基带区段450，该传输链包括用于将目标数字信号转换成模拟信号的数模转换器(DAC)以及混合阶段，在混合阶段，信号与频率合成器块420以及用于放大所得信号的功率放大器的输出进行混合。接收链430包括天线滤波器、低噪音放大器、混合阶段、通道滤波及解调阶段。具有用于生成并发送／接收信号的发送及接收装置的这种通用收发器为本领域的技术人员所熟知。在诸如移动电话或个人数字助理(PDA)之类的应用中，收发器连接至与用于辐射或接收辐射信号的天线。

在测试环境中，在并入诸如移动电话之类的最终产品之前，例如，发射器(Tx)440和接收器(Rx)430块连接至芯片(如果被封装)的相关针脚或者焊盘／探针，该焊盘／探针应用于在包括收发器电路的硅片上的适当测试位置(如果测试在封装之前进行)。在常规的测试器中，发射器440将连接至ATE测试器硬件装置202的RF端口。然而，在本发明的一个实施例中，发射器端口440(RF输出信号)会连接至数字端口312A-312N之一，这些数字端口连接至ATE测试器硬件装置202的数字模块312。

图5是图示了根据本发明的一个实施例的、用数字的方式在时域中采集RF信号的示意图。与端口312A-312N相关联的数字通道之一在时域内采集RF信号的波形510。数字通道使用高采样率520对波形采样。在一个实施例中，采样率可以是每秒1.6千兆比特(Gbps)，这与0.625ns的最小边缘位移相对应。在其它实施例中，采样率可以高于1.6Gbps，这会导致更低的最小边缘位移持续时间。

在一个实施例中，数字通道可以被配置为使用通过对离散的信号进行快速傅立叶变换(FFT)过程的数字样本来确定RF信号的频率。简而言之，数字通道可以通过以高采样率对信号进行采样以及对构成离散信号的所采集的样本执行FFT操作来确定RF信号的频率。与测试设备链接的频谱分析仪能够被用户用来可视地观察FFT操作的结果并且确定与RF信号相关联的频率。由FFT生成的频谱的峰值将会与RF信号的频率相对应。频谱的峰值可以被编程为由控制模块302来识别。当然，因为离散时间信号仅仅是连续时间信号的近似值，所以所确定的频率只有使用某一可接受的误差界限才会变得精确。

为了表征RF信号，除频率之外，需要确定信号的幅值和／或功率。测量RF信号是测试RFIC功率放大器的关键。因此，数字通道还被配置为对进入的RF信号进行功率计算。为了使用数字通道来测量RF信号的功率，需要确定进入的信号的幅值。一旦确定了幅值，测试器系统就可以使用熟知的数学公式功率=V²／R来计算功率，其中R是通道的阻抗值，并且可以容易地被确定。

图6是图示了根据本发明的一个实施例的、使用幅值搜索方法来确定RF信号的幅值的方法的示意图。在一个实施例中，确定幅值的幅值搜索方法包括：扫描由数字通道针对最大输出电压(Voh)和最小输出电压(Vol)采集的RF信号的离散表示并且计算两个电压之间的差值以确定幅值。扫描能够使用在数字通道的高数据采样率采集的离散样本被执行。

在一个实施例中，为了确定vol，数字通道被配置为在电压水平640开始扫描RF信号620，该电压水平通常在时域中的RF信号波形上的最大点以上。数字通道会持续间隔地扫描曲线，其中各随后的扫描水平低于前一水平。扫描持续到扫描水平与合格／不合格(P／F)过渡点630相交。在过渡点630处，曲线的所有扫描的数字样本将会在阈值电压以上，该阈值电压是最小输出电压(Vol)。类似地，为了确定Voh，数字通道可以被配置为在电压水平670开始扫描RF信号660，该电压水平通常在RF信号波形的最小点以下。扫描持续间隔地进行，直到扫描水平再次与合格／不合格过渡点650相交。在过渡点650处，曲线的所有扫描的数字样本将会在阈值电压以下，该阈值电压是最大输出电压(Voh)。一旦确定Voh和vol，就可以计算两者之间的差值以便确定幅值。如上所述，幅值仅仅需要在某一个可接受的误差界限内是精确的。

图7是图示了根据本发明的一个实施例的、使用幅值估计方法来确定RF信号的幅值的方法的示意图。在一个实施例中，为了使用幅值估计方法来确定RF信号的幅值，控制模块302首先需要设置合理选择的阈值电压710。可以按照以下方式选择阈值电压使得该阈值电压在RF信号的电位幅度(potential amplitude)的范围内。

在选定阈值电压之后，数字通道在时域内以高采样率对RF信号740进行采样。在一个实施例中，用于确定频率的离散信号还可以用于使用幅值估计方法来确定幅值。当采集到足够的样本时，选定的阈值电压的占空比720被确定。例如，对于如图7所示的阈值电压710，占空比大约是0.33。计算的占空比然后用于计算阈值比。在一个实施例中，使用以下公式将占空比转换成阈值比：

阈值比=Sin((Pi／2)-(Pi*占空比))

在一个不同的实施例中，适当的阈值电压还可以使用阈值比-占空比曲线730上绘制的点来确定。在其他实施例中，还可以使用用于从占空比确定阈值比的其他公式或方法。最后，计算的阈值比与由控制模块所选择的初始阈值电压一起用于使用以下公式来确定幅值：

幅值=阈值／(阈值比)。

如先前所述，在确定幅值之后，测试器系统就可以使用熟知的数学公式来计算功率，功率=V²／R，其中R是通道的阻抗值，并且可以容易地被确定。

使用ATE装置的数字通道来测量RF信号的频率和功率允许RF信号被廉价且高效地表征。

图8是图示了用于测试本发明的实施例的示例性测试电路的示意图。来自待测的DUT的RF信号可以同时被路由到测试器系统上的数字I／O和RF端口I／O。频谱分析仪可以用于判断通过使用数字通道提供的功率和频率的测量值是否与来自传统的RF通道的测量值相互关联或者是否在可接受的误差范围内。在输入RFOUT810从正被测试的DUT接收RF信号。网状网络840用于在信号经由数字端口820被输入到数字通道中之前使信号平滑。与此同时，信号还可以经由SMP连接器被路由到传统的RF端口830。然后，如上面所讨论的，可以使用频谱分析仪来分析RF通道和数字通道两者的测量值。

图9示出了根据本发明的一个实施例的使用ATE的数字通道来测试与RF信号相关联的功率和频率的示例性过程的流程图。

在步骤902，使用ATE装置上的数字通道来采集来自DUT的RF信号。在步骤904，以高采样率对RF信号进行采样。在步骤906，然后信号被数字化成离散时间信号。在步骤908，然后通过对信号的离散表示执行快速傅立叶变换操作，离散信号被用于确定RF信号的频率。在步骤910，可以使用离散信号通过多种方法之一来确定RF信号的幅值。在一个实施例中，可以采用幅值搜索方法，而在另一个实施例中，可以采用幅值估计方法。最后，在步骤912，使用幅值的测量值来计算RF信号的功率。

图10描绘了根据本发明的一个实施例的使用幅值搜索方法来确定RF信号的幅值的示例性过程的流程图。如上所述，确定幅值的幅值搜索方法包括：扫描由数字通道针对最大输出电压(Voh)和最小输出电压(Vol)采集的RF信号的离散表示并且计算两个电压之间的差值以确定幅值。

在步骤1002，数字通道被配置为在电压水平640开始扫描RF信号620，该电压水平通常在时域中的RF信号波形上的最大点以上。数字通道将持续隔地扫描信号，其中每一随后的扫描水平低于前一个水平。在步骤1004，扫描持续到扫描水平与合格／不合格(P／F)过渡点630相交。在过渡点630处，曲线的所有扫描的数字样本将会在阈值电压以上，该阈值电压是最小输出电压(Vol)。

类似地，为了确定Voh，在步骤1006，数字通道可以被配置为在电压水平670开始扫描RF信号660，该电压水平通常在RF信号波形的最小点以下。在步骤1008，扫描持续间隔地进行，直到扫描水平再次与合格／不合格过渡点650相交。在过渡点650处，曲线的所有扫描的数字样本将会在阈值电压以下，该阈值电压是最大输出电压(Voh)。一旦确定Voh和Vol，在步骤1010，就能够计算两者之间的差值以便确定幅值。

图11描绘了根据本发明的一个实施例的使用幅值估计方法来确定RF信号的幅值的示例性过程的流程图。为了使用幅值估计方法来确定RF信号的幅值，在步骤1102，控制模块302需要设置合理选择的阈值电压710。

在选定阈值电压之后，在步骤1104，数字通道在时域内以高采样率对RF信号740进行采样。当采集到足够的样本时，在步骤1106，对选定的阈值电压确定占空比720。在步骤1108，然后计算出的占空比用于计算阈值比。最后，在步骤1110，计算的阈值比与由控制模块选择的初始阈值电压一起用于使用以下公式来确定幅值：

幅值=阈值／(阈值比)。

虽然上述公开使用特定的框图、流程图和示例来阐述多个实施例，但是可以单独地和／或共同地、使用许多各种不同的硬件、软件或固件(或他们的任意组合)的配置来实现本文所描述和图示的每一框图组件、流程图步骤、操作和／或组件。此外，其他组件中包括的组件的任何公开内容应当被当作是示例，因为可以实现许多其他架构来获得相同的功能。

本文所描述和图示的过程参数和步骤顺序仅仅作为示例给出。例如，虽然以特定的顺序示出或讨论了本文所图示和描述的步骤，但是没必要按照图示或讨论的顺序来执行这些步骤。本文所述和／或本文图示的多个示例的方法还可以省略本文所述和／或本文图示的一个或多个步骤，或者包括除这些讨论的步骤之外的额外步骤。

虽然本文在全功能计算系统的背景下描述和／或图示了多个实施例，但是这些示例中一个或多个可以像各种形式的程序产品一样被分布，而不管用于实际执行这些分布的特定类型的计算机可读介质。还可以使用执行某些任务的软件模块来实施本文所述的实施例。这些软件模块可以包括能够存储在计算机可读存储介质或计算系统上的脚本文件、批处理文件或其他可执行文件。这些软件模块可以配置计算系统以执行本文所公开的一个或多个示例实施例。本文所公开的一个或多个软件模块可以在云计算环境下被实现。云计算环境可以通过互联网提供多种服务和应用。这些基于云的服务(例如，软件即服务、平台即服务、基础设施即服务等)可以通过Web浏览器或其他远程接口来访问。本文所述的多种功能可以通过远程桌面环境或任何其他基于云的计算环境来提供。

为了说明的目的，已经参照具体实施例对上述说明作出描述。然而，上述说明性的讨论并非旨在穷尽或者将本发明限制于公开的精确形式。就上述教导而言，可以进行许多修改和变化。实施例被选择和描述以便最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够用可能适于预期的特定用途的多种修改来最好地利用本发明和多个实施例。

因此描述了根据本发明的实施例。虽然在特定的实施例中讨论了本发明，但是应当认识到，本发明不应当被理解为受到这些实施例的限制，而是应当根据所附权利要求书进行理解。

Claims (20)

1.一种使用自动测试设备ATE进行测试的方法，所述方法包括：

使用所述自动测试设备上的数字端口来采集射频RF信号，其中要由所述自动测试设备测试的所述RF信号是从被测设备DUT发射的；

使用与所述数字端口相关联的数字通道以高采样率对所述RF信号进行采样；

使用来自所述采样的结果生成离散信号；

基于所述离散信号确定所述RF信号的频率和幅值；

其中所述确定所述幅值包括通过以下步骤来估计所述幅值：

选择阈值电压，其中所述阈值电压被选择为在所述RF信号的幅值的近似范围内；以及

使用所述离散信号来计算所述阈值电压处的占空比。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

使用所述数字通道的阻抗值和所述幅值来计算所述RF信号的功率。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述确定所述幅值还包括使用幅值搜索过程，所述幅值搜索过程包括：

以规则的间隔向下扫描所述离散信号直到与较低阈值点相交，其中所述较低阈值点与所述离散信号上的低点相关联；

以规则的间隔向上扫描所述离散信号直到与较高阈值点相交，其中所述较高阈值点与所述离散信号上的高点相关联；并且

计算所述低点与所述高点之间的差值以确定所述幅值。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述估计所述幅值还包括：

使用所述占空比来计算阈值比；以及

使用所述阈值电压和所述阈值比来计算所述幅值。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述阈值比是使用预定的公式从所述占空比计算得到的。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述确定频率包括：

将所述离散信号转换成频域表示；以及

识别所述频域表示上的峰值。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述将所述离散信号转换成所述频域表示是使用快速傅立叶变换FFT操作执行的。

8.一种自动测试设备ATE装置，包括：

数字端口，能操作来采集射频RF信号，其中所述RF信号是从被测设备DUT发射的；

数字通道，被配置为以高采样率对所述RF信号进行采样，其中所述数字通道与所述数字端口相关联；以及

控制模块，被配置为：

使用来自所采样的RF信号的结果来生成离散信号；以及

基于所述离散信号确定所述RF信号的频率和幅值，

其中所述确定所述幅值包括：

选择阈值电压，其中所述阈值电压被选择为在所述RF信号的幅值的近似范围内；以及

使用所述离散信号来计算所述阈值电压处的占空比。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述控制模块还被配置为使用所述数字通道的阻抗值和所述幅值来计算所述RF信号的功率。

10.如权利要求8所述的装置，其中所述控制模块被配置为使用幅值搜索方法来确定所述幅值，并且其中所述控制模块还被配置为：

以规则的间隔向下扫描所述离散信号直到与较低阈值点相交，其中所述较低阈值点与所述离散信号上的最小点相关联；

以规则的间隔向上扫描所述离散信号直到与较高阈值点相交，其中所述较高阈值点与所述离散信号上的最大点相关联；以及

计算所述最小点与所述最大点之间的差值以确定所述幅值。

11.如权利要求8所述的装置，其中所述控制模块还被配置为：

使用所述占空比来计算阈值比；以及

使用所述阈值电压和所述阈值比来计算所述幅值。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述阈值比是使用预定的公式从所述占空比计算得到的。

13.如权利要求8所述的装置，其中所述控制模块被配置为确定所述频率，并且其中所述控制模块还被配置为：

将所述离散信号转换成频域表示；以及

识别所述频域表示上的峰值。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述控制模块还被配置为使用快速傅立叶变换FFT以将所述离散信号转换成所述频域表示。

15.一种测试器系统，包括：

多个数字端口，其中所述多个数字端口中的每个都能操作来采集射频信号，其中所述射频信号是从被测设备发射的；

多个数字通道，其中所述多个数字通道中的每个都与各自的数字端口相关联，并且其中所述多个数字通道中的每个都被配置为对各自的射频信号进行采样；以及

控制模块，通信地耦接到所述多个数字通道，其中所述控制模块被配置为：

使用来自所述多个数字通道中的每个的所述各自的射频信号的样本来生成各自的离散信号；以及

使用所述各自的离散信号来确定通过所述多个数字通道中的每个接收的所述各自的射频信号的频率和幅值，

其中所述控制模块被配置为通过以下步骤来确定所述幅值：

选择阈值电压，其中所述阈值电压被选择为在所述射频信号的幅值的近似范围内；以及

使用离散信号来计算所述阈值电压的占空比，其中所述离散信号是使用来自通过所述多个数字通道中的每个接收的各自的射频信号的样本生成的。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述控制模块还被配置为使用所述多个数字通道中的每个的各自的阻抗值和各自的幅值来计算通过所述多个数字通道中的每个接收的所述各自的射频信号的功率。

17.如权利要求15所述的系统，其中所述控制模块还被配置为使用幅值搜索方法来确定所述幅值，并且其中所述控制模块还被配置为：

以规则的间隔向下扫描离散信号直到与较低阈值点相交，其中所述较低阈值点与所述各自的离散信号上的最小点相关联，其中所述离散信号是使用来自通过所述多个数字通道中的每个接收的各自的射频信号的样本生成的；

以规则的间隔向上扫描所述离散信号直到与较高阈值点相交，其中所述较高阈值点与所述各自的离散信号上的最大点相关联；以及

计算所述最小点与所述最大点之间的差值以确定所述幅值。

18.如权利要求15所述的系统，其中所述控制模块还被配置为通过以下步骤来确定所述幅值：

使用所述占空比来计算阈值比；以及

使用所述阈值电压和所述阈值比来计算所述幅值。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述阈值比是使用预定的公式从所述占空比计算得到的。

20.如权利要求15所述的系统，其中所述控制模块还被配置为通过以下步骤来确定所述频率：

使用快速傅立叶变换FFT操作将离散信号转换成频域表示，其中所述离散信号是使用来自通过所述多个数字通道中的每个接收的各自的射频信号的样本生成的；以及

识别所述频域表示上的峰值。