射频芯片的数据补偿方法与流程

1.本发明属于射频芯片测试技术领域，尤其涉及一种射频芯片的数据补偿方法。


背景技术：

2.射频芯片由于其较高频率的特点,主要应用于通信、雷达、导航等领域,近年来,随着这些领域的快速发展,射频芯片的需求量也相应的加大,对于测试精度和测试效率提出了更高的要求。由于高频信号在通路中的传输会有损耗，因此在射频芯片的测试前需要校准，校准射频线缆对信号的损耗，以及承载板的走线、芯片夹具、探针与芯片的接触对信号的损耗以及环境、噪声等的影响，还需要对测试数据进行进一步的补偿优化以还原真实值。现在关于射频参数的数据补偿方式主要分为硬件补偿与软补偿两大类。前一种方式为改进采用更高端的测试系统，包括对配套承载板与探针进行优化，该方法需要增加测试成本，在一定程度上能提高测量值的准确度。后一种方式则通过智能算法，包括数值分析或神经网络学习等方式对采集的测试数据进行回归，软件给予一定的补偿操作，以修正通路损耗，还原其真实值。
3.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种射频芯片的数据补偿方法，不额外增加硬件成本，通过数据增强、拟合等数据处理手段，重新设计射频参数数据补偿方法，基于测量值来还原真实值，以降低成本、减少系统误差，从而提高芯片测试良率。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.本发明的一种射频芯片的数据补偿方法包括：
6.一种射频芯片的数据补偿方法包括以下步骤：
7.校准射频芯片的射频测试通路损耗，其中，射频芯片用夹具固定在承载板上，所述承载板上包括ref端口、rfin端口和rfout端口，功率计连接所述ref端口和rfin端口的线缆，产生一定频率的射频信号的信号发生与分析模块分别连接ref端口、rfin端口和rfout端口线缆另一端形成第一通路、第二通路和第三通路，根据功率计的读数校准第一通路的第一线路损耗和第二通路的第二线路损耗；rfout端口接到所述射频信号，功率计连接rfout端口线缆另一端以校准第三通路的第三线路损耗；
8.矢量网络分析仪校准射频芯片，其中，矢量网络分析仪的双端口依次连接短路、开路、匹配负载运行校准程序得到矢量网络分析仪的校准值；开始测试后在得到射频芯片测试数据后暂停测试，所述测试数据作为原始测试数据基于邻域风险最小化原则的mixup方法进行数据增强，其中，yn＝λyi (1-λ)yj，yn为数据增强的数据向量，维数是需要补偿的测试项数，yi和yj为原始测试数据中任意抽取的两个不同的数据向量，λ～beta(α，β)，应用时，β＝α，α∈(0, ∞)，所述数据向量添加指定信噪比的高斯白噪声来构建样本数据；
9.用最小二乘方法的多项式根据实际测量值和预期目标值进行拟合，自变量为测量值，因变量为预期目标值；
10.通过增加自变量阶次的方式来提高补偿精度，数据误差补偿模型为y＝a1x a2x2
…
amxm，y是所述预期目标值，x是所述实际测量值，a是常数参数，通过最小二乘法多项式拟合计算出，根据预期目标值求解相应系数，计算得到真实值的修正公式，真实值是指芯片实际输出的数值，将得到的数据误差补偿模型进行误差的精度验证，满足精度则确定所述多项式，保存结果并在之后的测试中对测试值代入，以还原真实值；
11.对补偿前的测试数据代入所述多项式求解，根据补偿后的数值重新分析所述测试数据的良率，输出补偿前后的良率对比。
12.所述的一种射频芯片的数据补偿方法中，矢量网络分析仪的使用12项误差模型全双端口校准算法校准射频芯片。
13.所述的一种射频芯片的数据补偿方法中，矢量网络分析仪包括前向激励和后向激励。
14.所述的一种射频芯片的数据补偿方法中，所述信号发生与分析模块包括放大器或衰减器。
15.所述的一种射频芯片的数据补偿方法中，功率计和所述信号发生与分析模块集成在测试机中。
16.上述技术方案中，本发明提供的一种射频芯片的数据补偿方法，具有以下有益效果：本发明通过测试前对射频通路的损耗和矢量网络分析仪做了校准,排除线缆损耗对测试的影响，使测试更为准确；在不增加硬件成本的前提下，用更少的测试数据就完成了补偿值的计算，更进一步对承载板及夹具等的损耗做了补偿，减少了人工筛选有效测试数据的时间，还原了测试数据的真实值,在测试前期数据量不足时生成健壮的虚拟样本，对比已有方案，可以提前进行数据补偿的操作，避免前期良率的损失；降低了时间和人工成本，提高了芯片良率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明中射频芯片的数据补偿方法的一个实施方式的射频通路损耗校准示意图；
19.图2为本发明中射频芯片的数据补偿方法的一个实施方式的矢量网络分析仪校准的结构示意图；
20.图3为本发明中射频芯片的数据补偿方法的一个实施方式的流程示意图。
具体实施方式
21.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术
人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
22.因此，以下对在附图图1至图3中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
29.如图1至图3所示，一种射频芯片的数据补偿方法包括，
30.校准射频芯片的射频通路损耗，其中，射频芯片固定在承载板上，所述承载板上包括ref端口、rfin端口和rfout端口，功率计连接所述ref端口和rfin端口的线缆，产生一定频率的射频信号的信号发生与分析模块分别连接ref端口、rfin端口和rfout端口形成第一通路、第二通路和第三通路，根据功率计的读数校准第一通路的第一线路损耗和第二通路的第二线路损耗；rfout端口接到所述射频信号，功率计连接rfout端口以校准第三通路的第三线路损耗,信号发生与分析模块发出测试所需要的对应频率和功率的信号，通过线缆由标准功率计测量功率，对比可以分析到线缆对该信号的损耗；第一、第二通路损耗是保存为txt文件，芯片测试中，程序调用相应数值，可以相应提高发射功率以消除通路损耗的影
响；
31.矢量网络分析仪校准射频芯片，其中，矢量网络分析仪的双端口依次连接短路、开路、匹配负载分别测量射频芯得到校准值；开始测试后在得到少量射频芯片测试数据后暂停测试，取一部分的测试数据作为原始测试数据基于邻域风险最小化原则的mixup方法进行数据增强，mixup是一种通用的邻域分布，满足邻域风险最小的原则，能减少对错误标签的记忆，使生成的虚拟样本更健壮。其中，yn＝λyi (1-λ)yj，yn为数据增强的数据向量，维数是需要补偿的测试项数，yi和yj为原始测试数据中任意抽取的两个不同的数据向量，λ～beta(α，β)，应用时，β＝α，α∈(0, ∞)，这是一个作为伯努利分布和二项式分布的共轭先验分布的密度函数，有两个形状参数α和β，可以在大于0的取值范围内取值，α越大，泛化能力越强；在应用的时候，α取值与β相同；所述数据向量添加指定信噪比的高斯白噪声来构建样本数据；
32.用最小二乘方法的多项式根据实际测量值和预期目标值进行拟合，自变量为测量值，因变量为目标值；
33.通过增加自变量阶次的方式来提高补偿精度，y＝a1x a2x2
…
amxm，根据目标值求解相应系数，计算得到真实值的修正公式，将得到的数据误差补偿模型进行误差的精度验证，满足精度则确定所述多项式，保存结果并在之后的测试中对测试值代入，以还原真实值；
34.对补偿前的测试数据也代入所述多项式求解，根据补偿后的数值重新分析所述测试数据的良率，输出补偿前后的良率对比。未补偿前，良率可由测试机测试结果得到；将相应的数值代入补偿模型后，根据测试项的限制数值，芯片测试计划方案中得到，重新分析求出的结果(即上述真实值)在不在相应范围内来进行良率对比。
35.所述的一种射频芯片的数据补偿方法的优选实施方式中，矢量网络分析仪的使用12项误差模型全双端口校准算法校准射频芯片。
36.所述的一种射频芯片的数据补偿方法的优选实施方式中，矢量网络分析仪包括前向激励和后向激励。
37.所述的一种射频芯片的数据补偿方法的优选实施方式中，所述信号发生与分析模块包括放大器或衰减器。
38.所述的一种射频芯片的数据补偿方法的优选实施方式中，功率计和所述信号发生与分析模块集成在测试机中。
39.在一个实施例中，射频芯片的数据补偿方法包括，
40.射频通路损耗校准：利用测试机的信号发生与分析模块和功率计，校准射频传输线缆对信号的损耗。
41.矢量网络分析仪的校准：使用12项误差模型全双端口(solt)校准算法，模型如图2所示。借助件，双端口依次连接短路、开路、匹配负载，直连双端口，分别进行测量，得到相对简化的方程，通过推导化简求解系统误差项，代入误差修正公式完成对测量值的误差修正，最终得到较为准确的测量结果。
42.测试数据处理：由于现有的校准方式忽略了承载板上的射频走线、探针、芯片底座socket，其探针和芯片管脚相接触对于信号的损耗，现有缺陷要在测试前期等待足够的数据样本，才可进行补偿模型的计算，而数据增强操作可以将补偿操作提前，避免前期良率的
损失。因此本发明在测试初期有一定量的数据后，根据目标值对其进行补偿，使测试值还原真实值。现有缺陷要在测试前期等待足够的数据样本，才可进行补偿模型的计算，而数据增强操作可以将补偿操作提前，避免前期良率的损失。
43.在量产中，为了系统尽早可以计算补偿值，避免误判，对少量的测试数据进行数据增强操作来扩充样本，具体来说，用基于邻域风险最小化原则的mixup方法：
44.yn＝λyi (1-λ)yj45.式中，yn为构建的新的数据向量，维数是需要补偿的测试项数，yi和yj为原始测试数据中任意抽取的两个不同的数据向量。λ～beta(α，β)，应用时，β＝α，α∈(0, ∞)。
46.当测试系统输入输出函数为线性关系，根据逼近定理，在闭区间上任一个连续函数都可用m次多项式进行逼近：
47.y＝a1x a2x2
…
amxm48.利用最小二乘方法的线性补偿模型，通过增加自变量阶次及变量系数的方式来提高补偿精度。通过最小二乘法建立数据补偿模型并根据目标值求解相应系数，将得到的数据误差补偿模型进行误差的精度验证，满足精度则确定了该多项式，保存结果并在之后的测试中对测试值代入，以还原真实值。
49.在一个实施例中，搭建好测试环境后，首先进行射频通路损耗校准。如图1所示，芯片通过机台固定在承载板loadboad上，该芯片的承载板上包括其所示三个射频sma接口，将标准功率计分别连接ref和rf端口的线缆，测试机的vst模块，有信号发生器和信号分析仪功能分别产生所需一定频率的射频信号，可选的，通路中也可包括放大器、衰减器等根据功率计的读数可以校准通路1和2的线路损耗；rfout端线缆接到vst产生信号，标准功率计接到rfout线缆末端，以校准通路3的损耗。保存校准数据以在测试中调用。
50.矢量网络分析仪的校准：借助标准校准件，双端口依次连接短路、开路、匹配负载，直连双端口，分别进行测量，校准矢量网络分析仪，保存校准的数据以在测试中调用。
51.测试初期得到小样本测试数据后进行数据增强，增大样本数量。计算机后台进行数据处理，清除掉异常值和缺失值,判断纯净的样本数量是否足够，选择需要软件补偿的测试项目，调用基于邻域风险最小化原则的mixup方法：
52.yn＝λyi (1-λ)yj53.式中，yn为构建的新的数据向量，维数是需要补偿的测试项数，yi和yj为原始测试数据中任意抽取的两个不同的数据向量。λ～beta(α，β)，应用时，β＝α，α∈(0, ∞)，然后根据要补偿参数的数值加入一定量的高斯白噪声，来重新构建新的样本数据。
54.计算机程序调用数据补偿分析模块，根据实际测量值和预期目标值进行拟合，用最小二乘方法的线性补偿模型，自变量为测量值，因变量为目标值，通过增加自变量阶次的方式来提高补偿精度。y＝a1x a2x2
…
amxm，根据目标值求解相应系数，计算得到真实值的修正公式，将得到的数据误差补偿模型进行误差的精度验证，满足精度则确定了该多项式，保存结果并在之后的测试中对测试值代入，以还原真实值。
55.计算机对补偿前的数据也代入模型求解，根据补偿后的数值重新分析该小批量数据的良率，输出软补偿前后的良率对比。
56.最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的
所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
57.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。