CN201622349U - 一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及卫星导航接收机的基带芯片的测试装置。该装置包括能够将导航卫星射频信号输出为数字中频信号的射频模块，用于判定被测基带芯片输出的结果正确性判定模块，该装置还包括数字中频信号采集模块、数据回放模块、数据存储模块和控制模块，数字中频信号采集模块以所述射频模块的输出作为输入，其输出连接到数据存储模块，数据存储模块的输出连接到数据回放模块，数据回放模块的输出连接到被测的基带芯片，被测基带芯片的输出连接到所述的结果正确性判定模块，控制模块连接到数字中频信号采集模块、数据回放模块和数据存储模块。该装置降低了搭建多套测试平台所需的费用，便于在更精细的分辨率上判定待测基带芯片输出的正确性。

Description

一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的装置

技术领域

本实用新型属于集成电路测试装置领域，特别涉及卫星导航接收机的基带芯片的测试装置。

背景技术

目前对于卫星导航接收机的基带芯片的验证和测试，主要采用如下方法：

1、寄存器传输级(Register Transfer Level)验证：用算法链路产生的测试激励(数字中频信号)，送入待测基带芯片，观测基带芯片输出，分析输出结果的正确性。该方法的优点是：1)能够在时钟周期(cycle)级别上判定基带芯片是否在正确的时间点上输出结果；2)能够在比特级别上判定基带芯片输出结果的正确性；3)方便测试故障的复现。该方法的缺点是：1)算法链路产生的测试激励无法完全模拟实际卫星信号经射频子系统的情况；2)寄存器传输级验证的速度较慢，如果进行软硬件协同仿真则速度更慢。

2、采用卫星信号模拟器进行验证和测试：用专用的卫星信号模拟器，模拟产生卫星发出的射频信号，经射频子系统后变成数字中频信号，送入待测基带芯片，观测基带芯片输出，分析输出结果的正确性。该方法的优点是：1)能够模拟较多的工作场景，可进行大部分的性能指标测试；2)待测芯片以实际速率工作，验证速度比寄存器传输级验证快；3)同时也对射频子系统进行了验证；

4)方便测试故障的复现。该方法的缺点是：1)专用的卫星信号模拟器价格高昂，国产设备在几十万元数量级，进口设备在百万元数量级，如果要搭建多套测试平台，则需要多套卫星信号模拟器，所需费用一般企业可能无法承受；2)专用的卫星信号模拟器仍然无法完全替代实际卫星信号；3)无法判定基带芯片是否在正确的时间点上输出结果；4)无法在比特级别上判定基带芯片输出结果的正确性。

3、接收天上的实际卫星信号，进行验证和测试：采用天线接收天上实际的卫星信号，经射频子系统后变成数字中频信号，送入待测基带芯片，观测基带芯片输出，分析输出结果的正确性。该方法的优点是：1)能够验证待测芯片在实际工作场景的表现；2)待测芯片以实际速率工作，验证速度比寄存器传输级验证快；3)同时也对射频子系统进行了验证；4)可同时搭建多套测试平台。该方法的缺点是：1)很多性能指标无法测试；2)对于某些测试故障的复现比较困难；3)无法判定基带芯片是否在正确的时间点上输出结果；4)无法在比特级别上判定基带芯片输出结果的正确性。

附图一给出了上述方法2和方法3的卫星导航接收机测试装置的示意图(注：上述方法1的寄存器传输级验证平台都是在工作站软环境上实现，虽不在附图一中体现，但工作原理类似)。该测试装置包括射频子系统、信号来源选择器、测试结果判断子系统。实际工作时，根据输入选择器的设定，射频子系统的信号来源，可来自实际天线或专用卫星信号模拟器，射频信号经射频子系统处理后输出数字中频信号给待测卫星导航接收机的基带芯片，待测卫星导航接收机的基带芯片输出测试结果给测试结果判断模块，测试结果判断模块对测试结果进行判断。测试结果判断模块可以是在PC机上面运行的结果正确性判断软件。

针对目前卫星导航接收机的基带芯片的验证测试所存在的问题，本实用新型提出了一种用于卫星导航接收机的基带芯片的测试装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种新的用于卫星导航接收机的基带芯片的测试装置，从而解决现有测试装置成本过高、故障复现和回归测试困难、测试的时间分辨率和结果分辨率不够高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的装置，包括能够将导航卫星射频信号输出为数字中频信号的射频模块，用于判定被测基带芯片输出的结果正确性判定模块，其特征在于：该装置还包括数字中频信号采集模块、数据回放模块、数据存储模块和控制模块，数字中频信号采集模块以所述射频模块的输出作为输入，其输出连接到数据存储模块，数据存储模块的输出连接到数据回放模块，数据回放模块的输出连接到被测的基带芯片，被测基带芯片的输出连接到所述的结果正确性判定模块，控制模块连接到数字中频信号采集模块、数据回放模块和数据存储模块。

所述射频模块包括一个输入选择器，该选择器根据用户的设定，选择来自接收天线或者来自专用卫星信号模拟器的射频信号作为射频模块的输入。

所述控制模块包括用于控制所述数字中频信号采集模块的子模块、用于控制所述数据回放模块的子模块和用于控制所述数据存储模块的子模块。

所述的结果正确性判定模块和控制模块用软件方式实现，并且都安装在PC机上面，所述数据存储模块为该PC机的硬盘，所述的数字中频信号采集模块和数据回放模块安装在一块电路板上，该电路板通过USB接口与所述的PC机连接。

所述的数字中频信号采集模块和数据回放模块包括FPGA、RAM和USB接口芯片，RAM、FPGA、USB接口芯片依次顺序连接，USB接口芯片与所述PC机的USB接口模块连接，当采集数据时，FPGA以所述射频信号的输出作为输入，FPGA的输出通过USB接口连接到所述的数据存储模块，当回放数据时，FPGA以所述数据存储模块的输出作为输入，FPGA的输出连接到所述的被测基带芯片。

所述的被测基带芯片的输出通过通用异步收发(URAT)接口传递给所述的结果正确性判定模块。

与现有技术相比，本实用新型增加了数字中频信号采集模块、数据回放模块、数据存储模块和控制模块。

增加数字中频信号采集模块带来的有益技术效果是：1)所采集的数字中频数据可以是实际的卫星数据，也可以是专用的卫星信号模拟器的数据，根据实际需要，该数据可用于各种场景测试或性能指标测试；2)所采集的数字中频数据已经包含了实际射频子系统的效应；3)所采集的数字中频数据还可以作为算法链路仿真的输入，一方面可以评估现有射频子系统的性能优劣，另一方面还可以作为优化接收机基带算法的测试激励。

增加数据回放模块带来的有益技术效果是：1)在搭建多套测试平台时，无需多套卫星信号模拟器，所需费用大大降低；2)所回放的数据都是纯数字格式，方便在比特级别上判定基带芯片输出结果的正确性；3)回放数据的同时还输出参考定时信号，便于判定基带芯片是否在正确的时间点上输出结果；4)所回放的数据都是纯数字格式，能够直接进行故障的复现和回归测试；5)所回放的数据按实际应用的数字中频速率输出，因此验证速度比寄存器传输级验证要快。

增加数据存储模块带来的有益技术效果是：所采集的数字中频数据是以计算机文件方式保存在PC机的硬盘上，非常便于重复使用。

总之，该装置大大降低搭建多套测试平台所需的费用，便于在更精细的时间分辨率和更精细的结果分辨率上判定待测基带芯片输出的正确性，便于故障的复现和回归测试，有利于提高研发效率，加快研发进度，一方面节省研发成本，另一方面缩短了产品面向市场推广的时间。

附图说明

图1为现有的卫星导航接收机基带芯片测试装置示意图；

图2为本实用新型提出的卫星导航接收机基带芯片测试装置示意图；

图3为本实用新型的第一个具体实施例的示意图；

图4为本实用新型的第二个具体实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本实用新型的各个实施例。

附图3给出了本实用新型的第一个具体实施例。在本实施例中，数字中频信号采集模块和数据回放模块合并在一套硬件系统中实现，该硬件系统包括用于中频数据采集和回放的FPGA，用于数据缓冲的SRAM(静态随机存储器)和用于与PC机USB接口连接的接口芯片，控制模块和结果正确性判定模块通过软件编程方式实现，并安装在一台PC机上面，PC机和该硬件系统通过USB接口连接。当进行导航信号采集时，在运行在PC机上面的数据采集控制子模块的控制下，FPGA以射频模块输出的数字中频信号作为输入，并其输出通过USB接口传递到PC的硬盘保存；当进行导航数据回放时，运行在PC机上面的数据存储回放控制子模块会从PC机硬盘上读取以前保存的二进制文件，并将该文件通过USB接口传输给FPGA，FPGA将该数据回放成数字中频信号，并输出给被测基带芯片，被测基带芯片的输出通过通用异步收发(URAT)接口传递给结果正确性判定模块，运行在PC机上面的结果正确性判定模块根据该数据作出测试结果判定。

附图4给出了本实用新型的第二个具体实施例。本实施例以东莞市泰斗微电子科技有限公司的GPS/北斗2双模基带芯片测试装置为例。

在本实施例中，把数字中频信号采集模块和数据回放模块合并实现，PC上运行的数据采集控制软件和数据回放控制软件也合并实现。此外，由于GPS和北斗2工作在不同的频段上，因此需要两套不同的射频子系统。

GPS射频子系统的信号来源根据输入选择器a的设定，可来自GPS/北斗2双模天线或GPS信号模拟器，射频信号经GPS射频模块处理后输出数字中频信号(CLK_gps为ADC采样时钟、SIGN_gps、MAG_gps为2比特数据)。在本例中CLK_gps实际频率为16.367667MHz。

北斗2射频模块的信号来源根据输入选择器b设定可来自GPS/北斗2双模天线或北斗2信号模拟器，射频信号经北斗2射频模块处理后输出数字中频信号(CLK_bd2为ADC采样时钟、SIGN_bd2、MAG_bd2为2比特数据)。在本例中CLK_bd2实际频率为16.311MHz。

数字采集回放模块由FPGA、SRAM、USB2.0接口芯片等器件组成。FPGA主要完成采集或回放功能，SRAM用于实现数据的缓冲，以匹配PC端USB2.0接口和数字中频接口的不同数据速率。数字采集回放模块的设计可适用于不同的ADC采样时钟速率和不同的ADC位宽，以便具有良好的通用性。本例中FPGA的型号为EP1C6Q240，USB2.0接口芯片的型号为CY7C68013A。

在PC机上运行的数据采集回放控制软件的控制下，数据采集回放模块可以采集GPS数字中频信号或北斗2数字中频信号或同时采集GPS数字中频信号和北斗2数字中频信号，并调整成PC机所需的格式然后通过USB2.0传送给PC机，最后数字中频数据按照规定的二进制格式被保存在PC机的硬盘上。

数据采集回放控制软件还可以读取之前以二进制文件形式保存在PC机硬盘上的数字中频数据，然后发送给数字采集回放模块，数字采集回放模块把数据调整成实际应用所需的数字中频格式再发送给被测的GPS/北斗2双模基带芯片。数字采集回放模块可以回放GPS数字中频信号(ADC采样时钟CLK_gps_pb、2比特数据SIGN_gps_pb、MAG_gps_pb)或北斗2数字中频信号(ADC采样时钟CLK_bd2_pb、2比特数据SIGN_bd2_pb、MAG_bd2_pb)或同时回放GPS数字中频信号和北斗2数字中频信号。

此外，本实施例中，数字采集回放模块还提供中频数据启动信号IF_Data_Start作为定时信号，给被测的GPS/北斗2双模基带芯片作为时间参考。

待测试的基带芯片为GPS/北斗2双模基带芯片，可工作在GPS系统、北斗2单系统、GPS和北斗2混合系统等模式。GPS/北斗2双模基带芯片对输入的数字中频信号进行捕获、跟踪、定位解算等信号处理并通过通用异步收发(URAT)接口传递将测试输出给结果正确性判定模块，运行于PC机的结果正确性判断软件对测试结果进行判定。

Claims (6)

1.一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的装置，包括能够将导航卫星射频信号输出为数字中频信号的射频模块，用于判定被测基带芯片输出的结果正确性判定模块，其特征在于：该装置还包括数字中频信号采集模块、数据回放模块、数据存储模块和控制模块，数字中频信号采集模块以所述射频模块的输出作为输入，其输出连接到数据存储模块，数据存储模块的输出连接到数据回放模块，数据回放模块的输出连接到被测的基带芯片，被测基带芯片的输出连接到所述的结果正确性判定模块，控制模块连接到数字中频信号采集模块、数据回放模块和数据存储模块。

2.根据权利要求1所述的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的装置，其特征在于：所述射频模块包括一个输入选择器，该选择器根据用户的设定，选择来自接收天线或者来自专用卫星信号模拟器的射频信号作为射频模块的输入。

3.根据权利要求1所述的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的装置，其特征在于：所述控制模块包括用于控制所述数字中频信号采集模块的子模块、用于控制所述数据回放模块的子模块和用于控制所述数据存储模块的子模块。

4.根据权利要求1所述的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的装置，其特征在于：所述的结果正确性判定模块和控制模块安装在PC机上面，所述数据存储模块为该PC机的硬盘，所述的数字中频信号采集模块和数据回放模块安装在一块电路板上，该电路板通过USB接口与所述的PC机连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的装置，其特征在于：所述的数字中频信号采集模块和数据回放模块包括FPGA、RAM和USB接口芯片，RAM、FPGA、USB接口芯片依次顺序连接，USB接口芯片与所述PC机的USB接口模块连接，当采集数据时，FPGA以所述射频信号的输出作为输入，FPGA的输出通过USB接口连接到所述的数据存储模块，当回放数据时，FPGA以所述数据存储模块的输出作为输入，FPGA的输出连接到所述的被测基带芯片。

6.根据权利要求1所述的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的装置，其特征在于：所述的被测基带芯片的输出通过通用异步收发(URAT)接口传递给所述的结果正确性判定模块。

Images