CN110868261A - 一种射频功放芯片的oip3测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频功放芯片的OIP3测试方法，所述测试方法采用矢量信号源作为测试信号源，输入到射频功放芯片中用于测试OIP3的数值。该方法仅用一个矢量信号源，降低测试成本、减小体积并降低系统复杂度，实测之前先进行校准操作从而可以彻底规避掉由于信号源本身的非线性带来的误差影响，使测量结果更精确。

Description

一种射频功放芯片的OIP3测试方法
技术领域
本发明涉及射频集成电路芯片性能测试技术领域，具体涉及一种射频功放芯片的OIP3测试方法。
背景技术
三阶交调点（IP3）是衡量通信系统线性度的一个重要指标，它反映系统受到强信号干扰时互调失真的大小。被测件、混频器、调制解调器等无线设备的非线性通常会侵入2个或者多个信号发生相互调制，并产生新的频率成分，即互调。互调干扰不仅能降低有用信号的功率，引起信号失真，降低系统选择性，还能破坏邻近信道的性能。互调性通常用IP3表示。
输出三阶交调OIP3越高，表示器件的线性度越好，失真越少，因此，准确测量OIP3的大小也显得由为重要。是衡量通信系统线性度的一个重要指标，它反应系统受到强信号干扰时互调失真的大小。测试环境中的各种因素（测试配件的隔离度、线性度和匹配性等）会容易影响IP3的测试。通常的测试方法是用两个独立的信号源，用合路器把两路信号合并输入到功放芯片中，观察其输出的频谱；测试环境中的各种因素（测试配件的隔离度、线性度和匹配性等）会容易影响IP3的测试。
当两个正弦信号经过被测件时，此时由于被测件的非线性作用，会输出包括多种频率的分量，其中以三阶交调分量的功率电平最大，它是非线性中的三次项产生的，基频信号的频率和对应两个三阶交调分量的频率这四个频率利用已知公式即可求得输出三阶交调截取点OIP3。
上述测试方法采用两个独立信号源经过合路器，只有在整个系统中的非线性要远远优于被测功放的非线性，测量才是有效的，对系统的要求比较高；而且，要防止两个信号源之间产生互调，两信号源发生器必须要选择谐波成分较少的仪器，测量的过程操作复杂，不够简洁方便。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明提出一种射频功放芯片的OIP3测试方法，仅用一个矢量信号源，降低测试成本、减小体积并降低系统复杂度，并且能规避由于信号源本身的非线性带来的误差影响，使测量结果更精确。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：一种射频功放芯片的OIP3测试方法，所述测试方法采用矢量信号源作为测试信号源，输入到射频功放芯片中用于测试OIP3的数值。
进一步的，所述矢量信号源由矢量信号发生器VSG、矢量信号收发器VST或者信号分析仪产生。
作为一种优选，所述方法基于矢量信号收发器VST产生的矢量信号源，具体包括以下步骤：
步骤一，对矢量信号收发器VST做校准，去掉矢量源自身的OIP3值；
步骤二，采用矢量信号收发器VST产生两个不同频率的信号，耦合到一个被测件中，经过衰减器后接收返回信号。
进一步的，所述步骤一具体为：
步骤1.1，将矢量信号收发器VST的输入输出对接；
步骤1.2，矢量信号收发器VST发出两个不同频率的信号F1和F2，测量一次所述矢量信号收发器VST的OIP3值；
步骤1.3，然后将所测得信号的幅度保持不变，输入四个信号F1、F2以及另外两个由F1、F2产生的新的频率成分信号，把由F1、F2产生的新的频率成分信号的相位翻转180°，即可消除所述矢量信号收发器VST自身的OIP3值。
进一步的，所述步骤二具体为：
步骤2.1，将被测件接入电路正常测试；
步骤2.2，用校准过的信号测量所述被测件的OIP3值。
进一步的，测量OIP3值方法为，观察图像，基于图像拟合成基频增益曲线以及三阶交调增益曲线，得到三阶交调截取点OIP3，计算公式为OIP3=P[F2]+(P[F1]-P[2F2-F1])/2。
进一步的，所述步骤1.3中，由F1、F2产生的新的频率成分信号为（2F1-F2）和（2F2-F1）。
采用上述方案后，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
（1）OIP3定义里最初始的方法就是用标量信号，除此之外还需要，合路器，频谱分析仪，这种方法也可以测出OIP3的，但是无法完全除掉由仪器本身带来的OIP3值，由于标量信号测不出相位。本发明用一个矢量信号源来代替两个标量信号源，实测之前先进行校准操作从而可以彻底规避掉由于信号源本身的非线性带来的误差影响，使测量结果更精确。
（2）矢量信号源可以由矢量信号发生器VSG、矢量信号收发器VST或者信号分析仪产生，本发明选用矢量信号收发器VST降低测试成本、减小体积并降低系统复杂度。
附图说明
图1为OIP3的计算公式曲线示意图；
图2为本发明射频功放芯片的OIP3测试方法系统结构示意图；
图3为本发明实施例中的信号变化示意图；
图4为本发明实施例中的信号变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明做更进一步的解释：
本发明的技术方案为提供一种射频功放芯片的OIP3测试方法，所述测试方法采用矢量信号源作为测试信号源，输入到射频功放芯片中用于测试OIP3的数值，该矢量信号源由矢量信号发生器VSG、矢量信号收发器VST或者信号分析仪产生。
OIP3定义里最初始的方法就是用标量信号，除此之外还需要，合路器，频谱分析仪，这种方法也可以测出OIP3的，但是无法完全除掉由仪器本身带来的OIP3值，由于标量信号测不出相位，由此测量的值误差是很大的。本发明用一个矢量信号源来代替两个标量信号源，实测之前先进行校准操作从而可以彻底规避掉由于信号源本身的非线性带来的误差影响，使测量结果更精确。
实施例1
IP3是工作频率信号在理想线性系统中输出信号与三阶互调分量幅值相等时的交点，是一个固定点。如图1所示。该点是虚交点，实际系统中无法直接测出，但可以通过相关测量值计算出来。
本实施例提供的射频功放芯片的OIP3测试方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一，对矢量信号收发器VST做校准，去掉矢量源自身的OIP3值；
步骤二，采用矢量信号收发器VST产生两个不同频率的信号，耦合到一个被测件中，经过衰减器后接收返回信号。
用矢量信号收发器VST（Vector Signal Transceiver）产生两个不同频率的信号，耦合到一个被测件中，经过衰减器后接收返回信号。如图2所示。
根据此时的频谱图像使用公式OIP3=P[F2]+(P[F1]-P[2F2-F1])/2求得OIP3值。频谱图如图3所示。输入频率F1和F2受到被测件非线性的影响，会产生新的频率成分2F1-F2和2F2-F1。
由于信号的发生只采用了一台仪器，那么该仪器本身的非线性会被叠加到测量结果中，而矢量信号源的双路信号带来的非线性与功放相比已经处于同一量级，这样就会使测量的值是矢量源本身的非线性，让测得值接近于或者等于无效。
所以在测量之前需要对系统本身做一个校准，本质是去掉矢量源本身的OIP3。
上述步骤一具体为：
步骤1.1，将矢量信号收发器VST的输入输出对接；
步骤1.2，矢量信号收发器VST发出两个不同频率的信号F1和F2，测量一次所述矢量信号收发器VST的OIP3值；
步骤1.3，然后将所测得信号的幅度保持不变，输入四个信号F1、F2以及另外两个由F1、F2产生的新的频率成分信号，由F1、F2产生的新的频率成分信号为（2F1-F2）和（2F2-F1）；把由F1、F2产生的新的频率成分信号的相位翻转180°，即可消除所述矢量信号收发器VST自身的OIP3值。
（1）校准。跳过功放芯片把输入输出对接，如图3所示，只需要把被测件撤掉，输入端和输出端直接相连即可。矢量信号源发出两个信号F1和F2，此时可以测量一次OIP3值，测量方法一样，观察图像用公式求解。此时观察到的图像除了F1和F2，由于矢量信号收发器的非线性，还会产生另外两个信号，2F1-F2和 2F2-F1。然后将所测得信号的幅度保持不变，输入同样的四个信号（2F1-F2，F1，F2，2F2-F1），但是要把2F1-F2和2F2-F1这两个信号的相位翻转180°。此时发出的信号后，再收到的信号就会只有F1和F2这两个主音了。这样能完全规避掉由于矢量信号收发器的非线性而产生的不必要的分量信号了。
以其中一个信号2F1-F2为例说明一下反相抵消。2F2-F1操作与此一致。
如图4所示，若① 表示的是收到信号2F1-F2的正弦波，那么在校准时，保持该波的振幅不变，发出相位反转180°的2F1-F2信号，此时波形应如②所示，两者会相互抵消，再收到的频谱中就不会出现2F1-F2了。
进一步的，所述步骤二具体为：
步骤2.1，将被测件接入电路正常测试；
步骤2.2，用校准过的信号测量所述被测件的OIP3值。
测量OIP3值方法为，观察图像，基于图像拟合成基频增益曲线以及三阶交调增益曲线，得到三阶交调截取点OIP3。
（2）测功放OIP3值。将被测件接入电路正常测试。用校准过的信号（四个信号）测OIP3值，测量方法一样，观察图像用公式求解。
本发明提供的射频功放芯片的OIP3测试方法从根本上抵消了仪器本身带来的OIP3值，测量的精度是非常高的。
本发明的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种射频功放芯片的OIP3测试方法，其特征在于，所述测试方法采用矢量信号源作为测试信号源，输入到射频功放芯片中用于测试OIP3的数值。
2.根据权利要求1所述的一种射频功放芯片的OIP3测试方法，其特征在于，所述矢量信号源由矢量信号发生器VSG、矢量信号收发器VST或者信号分析仪产生。
3.根据权利要求2所述的一种射频功放芯片的OIP3测试方法，其特征在于，所述方法基于矢量信号收发器VST产生的矢量信号源，具体包括以下步骤：
步骤一，对矢量信号收发器VST做校准，去掉矢量源自身的OIP3值；
步骤二，采用矢量信号收发器VST产生两个不同频率的信号，耦合到一个被测件中，经过衰减器后接收返回信号。
4.根据权利要求3所述的一种射频功放芯片的OIP3测试方法，其特征在于，所述步骤一具体为：
步骤1.1，将矢量信号收发器VST的输入输出对接；
步骤1.2，矢量信号收发器VST发出两个不同频率的信号F1和F2，测量一次所述矢量信号收发器VST的OIP3值；
步骤1.3，然后将所测得信号的幅度保持不变，输入四个信号F1、F2以及另外两个由F1、F2产生的新的频率成分信号，把由F1、F2产生的新的频率成分信号的相位翻转180°，即可消除所述矢量信号收发器VST自身的OIP3值。
5.根据权利要求4所述的一种射频功放芯片的OIP3测试方法，其特征在于，所述步骤二具体为：
步骤2.1，将被测件接入电路正常测试；
步骤2.2，用校准过的信号测量所述被测件的OIP3值。
6.根据权利要求4或5所述的一种射频功放芯片的OIP3测试方法，其特征在于，测量OIP3值方法为，观察图像，基于图像拟合成基频增益曲线以及三阶交调增益曲线，得到三阶交调截取点OIP3，计算公式为OIP3=P[F2]+(P[F1]-P[2F2-F1])/2。
7.根据权利要求5所述的一种射频功放芯片的OIP3测试方法，其特征在于，所述步骤1.3中，由F1、F2产生的新的频率成分信号为（2F1-F2）和（2F2-F1）。
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