一种射频SiP内置校准环回多域自测试系统及方法与流程

本发明涉及半导体集成电路测试，尤其涉及一种射频sip内置校准环回多域自测试系统及方法。

背景技术：

1、随着无线通信技术的快速发展，射频系统级封装（sip）技术将射频芯片、控制芯片及无源器件高密度集成于单一封装内，在实现系统小型化的同时显著提升了整体性能。然而，高密度集成也给封装后的测试验证带来了严峻挑战。

2、目前，射频sip的测试主要依赖外部射频自动化测试设备（ate）进行探针或外围引脚测试。这种基于规格指标的逐项测试方法需要在ate上逐一验证数据手册中承诺的所有性能指标，测试项目多、时间长；同时，随着射频sip工作频率的不断提高，ate在信号生成与捕获方面的管理难度日益增加。更重要的是，ate测试仅能通过芯片的外围引脚施加激励并采集响应，无法直接访问封装内部的射频信号节点。当封装完成之后，射频sip内部的射频物理节点变得不可达，一旦内部链路出现性能退化或故障，外部ate测试无法对内部关键射频通路进行精准的故障定位与性能评估。

3、因此，有必要提供一种射频sip内置校准环回多域自测试系统及方法解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种射频sip内置校准环回多域自测试系统及方法，用于解决现有射频sip封装后内部射频节点不可达，导致外部测试难以精准定位内部链路故障且测试成本高昂的问题。

2、本发明提供的一种射频sip内置校准环回多域自测试系统，所述系统包括：

3、硬件配置模块，用于在射频sip中配置接入发射链路与接收链路的多节点环回开关矩阵、内嵌参考通路及标准测试接口；

4、故障测试模块，用于通过所述多节点环回开关矩阵向待测链路注入测试激励信号，并采集激励响应信号进行分析，生成故障测试结果；

5、环回测试模块，用于当所述故障测试结果为无故障时，基于所述多节点环回开关矩阵构建环回路径，并获取所述环回路径的级联增益测试值；

6、校准与解耦模块，用于获取所述内嵌参考通路的级联增益测试值，对所述环回路径的级联增益测试值进行校准，生成校准测试数据，并对所述校准测试数据执行解耦处理，得到链路性能参数；

7、结果输出模块，用于将所述链路性能参数与所述故障测试结果封装为标准化测试报告，并通过所述标准测试接口输出所述标准化测试报告。

8、优选的，所述硬件配置模块，用于在射频sip中配置接入发射链路与接收链路的多节点环回开关矩阵、内嵌参考通路及标准测试接口，具体包括：

9、环回矩阵配置单元，用于在所述射频sip内配置所述多节点环回开关矩阵，所述多节点环回开关矩阵的环回注入节点至少设置于所述发射链路的功率放大器输入端、功率放大器输出端及所述接收链路的低噪声放大器输出端；

10、参考通路配置单元，用于在所述多节点环回开关矩阵中并联配置所述内嵌参考通路，所述内嵌参考通路包括固定衰减器与参考放大器；

11、接口配置单元，用于在所述射频sip表面配置所述标准测试接口，所述标准测试接口定义bist指令集与结构化数据报告格式，所述bist指令集包括模式选择指令、路径配置指令、启动测试指令和读取结果指令。

12、优选的，所述故障测试模块，用于通过所述多节点环回开关矩阵向待测链路注入测试激励信号，并采集激励响应信号进行分析，生成故障测试结果，具体包括：

13、信号注入单元，用于控制所述多节点环回开关矩阵选通待测射频传输线，并将预置的阶跃脉冲发生器接入所述待测射频传输线的起点，向所述待测射频传输线注入所述测试激励信号；

14、响应采集单元，用于控制预置的高速采样保持电路在所述待测射频传输线的注入点附近，通过等效时间采样方式采集所述待测射频传输线上的反射信号，并对所述反射信号进行模数转换与波形重构，生成数字反射波形；

15、故障分析单元，用于根据所述数字反射波形中反射脉冲的到达时间计算故障位置，并根据所述反射脉冲的幅度与极性判断故障类型，基于所述故障位置和所述故障类型生成所述故障测试结果。

16、优选的，所述响应采集单元，用于控制预置的高速采样保持电路在所述待测射频传输线的注入点附近，通过等效时间采样方式采集所述待测射频传输线上的反射信号，并对所述反射信号进行模数转换与波形重构，生成数字反射波形，具体包括：

17、时钟发生单元，用于由所述射频sip内的锁相环产生基准时钟信号，其中，所述基准时钟信号与所述阶跃脉冲发生器的触发信号同源；

18、可编程延迟单元，用于接收所述基准时钟信号，并根据预设步进延迟值对所述基准时钟信号进行逐次递增延迟，生成采样触发信号序列；

19、采样控制单元，用于在所述阶跃脉冲发生器输出所述测试激励信号后，以所述采样触发信号序列中的采样触发信号控制所述高速采样保持电路，在所述待测射频传输线的注入点附近执行采样操作，得到所述反射信号；

20、转换与重构单元，用于对所述反射信号进行模数转换，生成数字反射值；将所述数字反射值按照所述采样触发信号的延迟量大小进行时序排列，组合重构所述数字反射波形。

21、优选的，所述故障测试模块还包括环回测试触发单元，用于根据所述故障测试结果控制所述环回测试模块启动，具体包括：

22、当所述故障测试结果为无故障时，所述环回测试触发单元生成环回测试启动信号，根据所述环回测试启动信号允许所述环回测试模块启动；

23、当所述故障测试结果为有故障时，所述环回测试触发单元生成故障隔离信号，根据所述故障隔离信号阻止所述环回测试模块启动，并将所述故障测试结果封装为所述标准化测试报告，通过所述标准测试接口输出所述标准化测试报告。

24、优选的，所述环回测试模块，用于当所述故障测试结果为无故障时，基于所述多节点环回开关矩阵构建环回路径，并获取所述环回路径的级联增益测试值，具体包括：

25、路径构建单元，用于当所述故障测试结果为无故障时，根据预设环回路径配置策略，控制所述多节点环回开关矩阵连通所述发射链路的环回注入节点与所述接收链路的环回注入节点，构建所述环回路径；

26、增益测量单元，用于配置功率检测网络，基于所述功率检测网络获取所述环回路径的输入功率值和输出功率值，并根据所述输出功率值与所述输入功率值的比值，计算所述环回路径的级联增益测试值。

27、优选的，所述校准与解耦模块，用于获取所述内嵌参考通路的级联增益测试值，对所述环回路径的级联增益测试值进行校准，生成校准测试数据，并对所述校准测试数据执行解耦处理，得到链路性能参数，具体包括：

28、参考测量单元，用于控制所述多节点环回开关矩阵将所述内嵌参考通路切入测量路径，获取所述内嵌参考通路的级联增益测试值；

29、校准计算单元，用于根据所述内嵌参考通路的级联增益测试值与预设出厂标定值的偏差，计算漂移校正系数；

30、校准执行单元，用于基于所述漂移校正系数对所述环回路径的级联增益测试值进行校正，生成所述校准测试数据；

31、解耦计算单元，用于根据不同所述环回路径对应的所述校准测试数据，通过联立方程对所述校准测试数据执行解耦运算，得到所述链路性能参数。

32、优选的，所述解耦计算单元，用于根据不同所述环回路径对应的所述校准测试数据，通过联立方程对所述校准测试数据执行解耦运算，得到所述链路性能参数，具体包括：

33、变量定义单元，用于将所述发射链路与所述接收链路中链路组件的增益值定义为未知变量；其中，所述链路组件至少包括所述发射链路的功率放大器、所述接收链路的低噪声放大器和后级电路；

34、方程构建单元，用于根据不同所述环回路径对应的所述校准测试数据，将所述校准测试数据设定为所述环回路径所经链路组件对应的所述未知变量的线性组合，建立增益关系方程组；

35、解算求解单元，用于将所述校准测试数据代入所述增益关系方程组，联立求解所述未知变量，获得所述链路组件的增益值，得到所述链路性能参数。

36、一种射频sip内置校准环回多域自测试方法，所述方法包括：

37、在射频sip中配置接入发射链路与接收链路的多节点环回开关矩阵、内嵌参考通路及标准测试接口；

38、通过所述多节点环回开关矩阵向待测链路注入测试激励信号，并采集激励响应信号进行分析，生成故障测试结果；

39、当所述故障测试结果为无故障时，基于所述多节点环回开关矩阵构建环回路径，并获取所述环回路径的级联增益测试值；

40、获取所述内嵌参考通路的级联增益测试值，对所述环回路径的级联增益测试值进行校准，生成校准测试数据，并对所述校准测试数据执行解耦处理，得到链路性能参数；

41、将所述链路性能参数与所述故障测试结果封装为标准化测试报告，并通过所述标准测试接口输出所述标准化测试报告。

42、与相关技术相比较，本发明提供的一种射频sip内置校准环回多域自测试系统及方法具有如下有益效果：

43、本发明包括硬件配置模块，用于在射频sip中配置接入发射链路与接收链路的多节点环回开关矩阵、内嵌参考通路及标准测试接口；故障测试模块，用于通过多节点环回开关矩阵向待测链路注入测试激励信号，并采集激励响应信号进行分析，生成故障测试结果；环回测试模块，用于当故障测试结果为无故障时，基于多节点环回开关矩阵构建环回路径，并获取环回路径的级联增益测试值；校准与解耦模块，用于获取内嵌参考通路的级联增益测试值，对环回路径的级联增益测试值进行校准，生成校准测试数据，并对校准测试数据执行解耦处理，得到链路性能参数；结果输出模块，用于将链路性能参数与故障测试结果封装为标准化测试报告，并通过标准测试接口输出标准化测试报告，从而实现了射频sip内部链路的自主故障检测与性能评估，有效降低对外部测试的依赖与测试成本，提升了测试效率与故障定位精度。

44、本发明通过硬件配置模块在射频sip中配置接入发射链路与接收链路的多节点环回开关矩阵、内嵌参考通路及标准测试接口，实现了内部射频通路的可控访问，从根本上解决了封装后射频物理节点不可达的问题，消除了对外部自动化测试设备的依赖，显著降低了测试成本。本发明通过故障测试模块，利用阶跃脉冲发生器向待测射频传输线注入测试激励信号，并通过高速采样保持电路结合等效时间采样方式采集反射信号，经模数转换与波形重构生成数字反射波形，能够精准计算故障位置并判断故障类型，在毫秒级时间内完成对封装内部射频互连的故障筛查，有效避免因链路结构性故障导致的无效测试，提升了测试效率。本发明通过环回测试模块与校准与解耦模块的协同配合，环回测试模块基于多节点环回开关矩阵构建多种环回路径，获取级联增益测试值；校准与解耦模块通过内嵌参考通路计算漂移校正系数，并对环回路径的级联增益测试值进行实时校准，消除温度漂移和工艺偏差对测量精度的影响；进而对不同环回路径对应的校准测试数据执行联立方程解耦运算，反推出功率放大器、低噪声放大器及后级电路等链路组件的增益值，实现了收发链路各自独立性能的分离提取。本发明通过结果输出模块将链路性能参数与故障测试结果封装为标准化测试报告，并通过标准测试接口输出，外部测试设备通过该接口即可获取完整测试结果，显著简化了测试流程。