Развој сонди за радио фреквенције
Сонде са радио фреквенцијама (РФ) играју важну улогу у скоро свакој фази животног циклуса производа са радио фреквенцијама: од развоја технологије, екстракције параметара модела, верификације дизајна и отклањања грешака, па све до малих производних испитивања и завршних испитивања производње. Коришћењем РФ сонди могуће је измерити праве карактеристике РФ компонената на нивоу облатне. То може скратити време истраживања и развоја и у великој мери смањити трошкове развоја нових производа.
За само тридесет година, технологија РФ сонди постигла је невероватан напредак, од мерења на ниским фреквенцијама до комерцијалних решења погодних за разне примене: као што је подударање импедансе у 110ГХз високофреквентним и високотемпературним окружењима, више портни, диференцијални и за Уређаји за мерење мешовитих сигнала, мерења велике снаге до 60 В у режиму непрекидног таласа и терахерц апликације до 750 ГХз, РФ сонде.
Најранија употреба технологије РФ сонди у људима се веома разликује од данашњих алата. Ране сонде користиле су микротракасту линију од 50 Ω која се постепено конвергирала од кратког врха жице да би прошла кроз подлогу сонде. Мала рупа је у контакту са подлогом уређаја који се тестира (ДУТ). Тренутно је техничка потешкоћа у томе како постићи поновљива мерења приликом пробијања кроз 4ГХз. Иако је кроз процес калибрације могуће елиминисати релативно велику серијску индуктивност врха врха контактног жичаног пола, када се помери учвршћивач плочице, импеданса зрачења врха жичаног стуба ће се значајно променити. Дизајн врха стуба који се користи за мерење високе фреквенције разликује се од врха стуба који се користи за мерење једносмерне и ниске фреквенције, а окружење од 50 Ω мора бити што ближе тачки притиска ДУТ.
Појачало снаге радио-фреквенцијског модула мобилног телефона (ПА)
Појачало снаге (ПА) користи се за појачавање излаза радио-фреквенцијског сигнала примопредајника. Појачало снаге је независно поље са праговима. Такође је компонента која се не може интегрисати у мобилни телефон. Такође је најважнија компонента мобилног телефона. Учинак мобилног телефона, отисак, квалитет позива, јачина мобилног телефона и трајање батерије одређују се снагом коју појачавач одлучује.
Главни произвођачи у пољу појачала снаге су РФМД, Скиворкс, ТриКуинт, Ренесас, НКСП, Аваго, АНАДИГИЦС. Сада се и Куалцомм, који је првобитно био пословни партнер у ПА, такође директно придружио тржишту ПА. Лансираће ПА произведен у ЦМОС процесу у другој половини 2013. године, подржавајући ЛТЕ-ФДД, ЛТЕ-ТДД, ВЦДМА, ЕВ-ДО, ЦДМА 1к, ТД-СЦДМА и ГСМ / ЕДГЕ седам режима, спектар ће покривати више од 40 фреквентни опсези у глобалној употреби и најавио улазак у индустрију ПА-а са предностима вишефреквентног и вишемодног режима.
Након што је тржиште ПА доживело ЛДМС ПА еру „изазова“, галијум арсенид (ГаАс) ПА постао је „изазов“ тржишта ПА у 3Г ери. ТриКуинт, који је водио галијум арсенид да нападне тржиште ПА, активно израђује нацрт за галијум арсенид, лансирајући високоефикасно вишефреквентно вишемодно појачало снаге ММПА за проширење 3Г / 4Г паметних телефона.
Куалцомм напада тржиште ПА са ЦМОС ПА. У будућности ПА може постати део платформе за мобилне телефоне, а постојаће и феномен да компаније са платформама за чипове за мобилне телефоне преузимају и спајају компаније са ПА.
Како интегрисати ова појачала снаге различитих фреквенцијских опсега и формата је важна тема коју индустрија проучава. Тренутно постоје два решења: једно је фузијска архитектура, која интегрише појачиваче снаге радио фреквенција са различитим фреквенцијама, а друго је интеграција дуж сигналне везе, односно интегрисани су ПА и дуплексери. Две шеме имају своје предности и недостатке и погодне су за различите мобилне телефоне. Конвергентна архитектура, ПА има висок степен интеграције, који има очигледне предности у величини за више од 3 фреквентна опсега и има очигледне трошковне предности за 5-7 фреквенцијских опсега. Недостатак је у томе што је, иако је ПА интегрисан, дуплексер и даље прилично компликован и када се ПА интегрише, долази до губитка пребацивања и то ће утицати на перформансе. За потоњу архитектуру перформансе су боље. Интеграција појачавача снаге и дуплексера може побољшати тренутне карактеристике, што може уштедети десетине милиампера струје, што је еквивалент продужењу времена разговора за 15%. Стога је предлог индустрије да се користи конвергентна архитектура када постоји више од 6 фреквенцијских опсега (не рачунајући 2Г, већ 3Г и 4Г), а када су мање од четири фреквенцијска опсега, користите ПА и интегрисано решење за дуплекер ПАД. Тренутно ТриКуинт може пружити две врсте архитектонских решења, РФМД углавном преферира архитектуру фузионог ПА, а Скиворкс вишеструко фреквентно ПАД решење.
Увод у отклањање грешака у РФ антени 2.4Г и стварна борбена подела
2019-8-26 16:16:18 Пријави коментар
кеуд
0 Радио-фреквенцијски модул мобилног телефона РФ примопредајник
Пријемник је главна јединица за обраду радио фреквенције мобилног телефона, која углавном укључује пријемну и предајну јединицу. Први завршава појачање, филтрирање и конверзију надоле примљеног сигнала и на крају даје сигнал основног опсега. Обично усвоје начин нулте средње фреквенције и дигиталне ниске средње фреквенције да би се остварила конверзија са радио фреквенције на основни опсег; последњи завршава претворбу, филтрирање и појачавање сигнала основног опсега. Углавном усвојите начин двоструке конверзије фреквенције да бисте остварили конверзију из основног опсега у радио фреквенцијски сигнал. Када ИЦ са радио фреквенцијом / средњом фреквенцијом (РФ / ИФ) прими сигнал, пријемна јединица прима сигнал од антене (приближно 800Хз ～ 3ГХз) након појачања, филтрирања и синтезе, тада се сигнал радио фреквенције претвара у основни опсег , након чега следи обрада сигнала основног опсега; Када РФ / ИФИЦ емитује сигнал, основни опсег испод 20КХз се конвертује према горе, претвара у сигнал у опсегу радио фреквенција и затим преноси.
У последњих неколико година произвођачи на пољу примопредајника били су подељени у две главне категорије. Једна категорија се ослањала на основне опсежне платформе и користила је примопредајнике као део платформе, као што су Куалцомм, НКСП, Фреесцале и МедиаТек. То је зато што је примопредајник у веома блиској вези са базном фреквенцијом, и њих двоје обично треба да буду дизајнирани у сарадњи. Друга категорија су професионални РФ произвођачи, као што су Инфинеон, СТМицроелецтроницс и Скиворкс, који се не ослањају на основне опсежне платформе да би проширили тржиште примопредајника.
Развојем примопредајника ка интеграцији и вишемодном режиму, једнодомни примопредајници су у потпуности интегрисани у базну фреквенцију. РФ предњи уређаји различитих опсега фреквенција и формата такође су произведени на различите начине. Дискретни РФ примопредајници постају све ређи.
Предњи модул радио фреквенције мобилног телефона (МКЕ)
Предњи модул интегрише прекидач и радиофреквенцијски филтер за довршетак пребацивања антене за пријем и пренос, одабир фреквенцијског опсега и филтрирање пријема и преноса радио фреквенцијских сигнала. У фреквенцијском опсегу испод 2ГХз, многи РФ фронт-енд модули су дизајнирани помоћу комплементарних метал-оксидних полупроводника (ЦМОС), биполарних спојних транзистора (БЈТ), силицијумског германијума (СиГе) или биполарних ЦМОС-а и других процеса производње силицијумских интегрисаних кола који имају постепено постају мејнстрим. Будући да силицијумска интегрисана кола имају зреле производне процесе, довољна су за пројектовање великих и сложених кола и могу се дизајнирати заједно са средњим фреквенцијским и основним фреквенцијским круговима, тако да имају велики развојни потенцијал. И други транзистори хетероструктуре појавили су се у струјним круговима; међутим, у фреквенцијском опсегу изнад 5ГХз, његове перформансе у карактеристикама са ниским нивоом шума, великом излазном снагом и ефикасношћу повећања снаге далеко су инфериорније од транзистора са ефектом галијум-арсенида. У овој фази, арсен Поступак производње транзистора са галијумским пољским ефектом и даље има предност у извођењу електричних функција. Дизајн склопа РФ фронт-енд модула увек се фокусирао на дизајн појачавача снаге, тежећи нисконапонском раду, високој излазној снази и ефикасности велике снаге како би се задовољила употреба нисконапонских батерија, смањујући тако величину и испуњавајући захтеви за уштеду енергије. Ефикасност и линеарност повећања снаге често нису у складу. Међутим, под широком употребом технологије дигиталне модулације, начин одржавања добре линеарности постао је неизбежан фокус истраживања.
На пример, предњи модул паметног телефона са високом интеграцијом који се појавио почетком 2013. године покрива традиционалне опсеге фреквенција ГСМ850, 900, 1800 и 1900 МХз, као и опсеге фреквенција ВЦДМА 1, 2, 4 и 5 и ЛТЕ. фреквентни опсези 2, 4, 5 и 5 опсега 17. Поред три филтера за површински акустични талас и пет дуплексера, модул такође садржи прекидач и декодер за одабир фреквенцијског опсега, а истовремено и ЕСД заштитно коло које може заштитити до 4 кВ на излазу антене.
Тренд развоја РФ модула за мобилни телефон
Како произвођачи мобилних телефона настављају да развијају мобилне телефоне који подржавају више фреквенцијских опсега и поједностављене архитектуре радио фреквенција, различити фреквенцијски опсези и модули ваздушног интерфејса као што су ГСМ, ЕДГЕ, ВЦДМА и ХСПА који се користе у 3Г мобилним телефонима интегрисани су у високо интегрисани и оптимизовани РФ Међу модулима је постао први избор за РФ решења за дизајн 3Г мобилних телефона.
Предња страна радио фреквенција (РФ) у мобилним телефонима све ће више усвајати интегрисане модуле, јер може поједноставити подсистеме, смањити трошкове и смањити величину, додати нове функције мобилним телефонима, уштедети простор и пружити фронт-енд решење са једним чипом Направите Услови. Како су фронт-енд модули (ФЕМ) на примопредајним модулима радио фреквенција (РФ) примењени један за другим, интеграција РФ предњих крајева мобилних телефона наставила је да се развија. Заправо, већ када је РФ примопредајник усвојио архитектуру директне конверзије или архитектуре нула-средња фреквенција (ЗИФ) (прво елиминише опсег средње фреквенције, а затим елиминише филтер површинског звучног таласа ИФ), интеграција предњег краја је већ започета. Са развојем архитектуре примопредајника, спољне компоненте синтезе (тј. Осцилатор под напоном и фазно закључана петља) су директно интегрисане у примопредајни чип. Висок ниво интеграције постиже смањење трошкова и смањење величине плочице. Тренд ка високој интеграцији не показује знакове заустављања. Међутим, пошто постоји толико много начина за интеграцију, то мора бити пажљиво размотрено у дизајну.
Куалцомм је лансирао ПА и побољшао своје решење за мобилне телефоне засновано на платформи пример је интеграције. Раније су решења за платформу мобилних телефона углавном укључивала чипове основног опсега мобилних телефона, процесоре апликација, чипове радио фреквенција, чипове за управљање напајањем и везе. ПА није био укључен у решења платформе, али је имао свог независног добављача. Куалцомм је лансирао ПА, више како би своја решења учинио више 'платформом'
После тога, инжењери су направили пробој у технологији сонди. Утврђени су основни захтеви и принципи рада радио-фреквенцијских сонди:
1) Равни далековод сонде од 50 Ω треба да директно контактира тачку притиска ДУТ без додиривања жице. За линију микротракаста и наредни дизајн копланарне сонде, контакт сонде се постиже малом металном куглицом, која мора бити довољно велика да обезбеди поуздан и поновљив контакт.
2) Да би се могао истовремено контактирати тачка притиска сигнала и тачка притиска тла ДУТ-а, сонду треба нагнути. Овај процес се назива „планаризација сонде“.
3) Поновљивост контакта сонде је много боља него код коаксијалног конектора. Олакшати развој стандарда за врх сонде и на чипу и посебне методе калибрације.
4) Контакт са великом поновљивошћу може извршити тачну калибрацију сонде и померити референтну равнину мерења на крајњи врх. Губитак и одраз сонде од линије сонде и прелазак у коаксијални конектор се на сличан начин надокнађују грешком РФ кабла и конектора.
5) Због мале геометријске величине може се претпоставити да је еквивалентни модел равнинског стандардног дела чисто грумен. Поред тога, људи могу лако предвидети параметре модела из геометријских димензија стандардних делова.
Како се дизајн сонде мења са микротракастих линија на копланарне таласоводе (ЦПВ), производња сонде постаје врло једноставна (слика 1). Тектроник је на крају трансформисао сонду из алата „уради сам“ у стварни производ у индустрији радио-фреквенцијских полупроводника (слика 2). Ово најављује почетак ере РФ мерења на нивоу плочица.
Слика 1. Дизајн сонде за облатне заснован на керамичким копланарним линијама
Слика 2. (а) Поглед одозго и бочни поглед на копланарну сонду
(Б) Мерење у једном прикључку различитих стандарда импедансе на чипу након корекције
Почетком 1980-их Тектроник је представио најранији модел РФ сонде облатне ТМП9600 и подлогу за калибрацију сафира ЦАЛ96 (слика 3). Главни програмери сонде, Ериц Стрид и Реед Глеасон, основали су Цасцаде Мицротецх 1983. године и лансирали ВПХ сонду. Ове две компаније пружале су врло сличне РФ сонде неколико година, све док се Тектроник коначно није повукао из пословања сондама наполитанкама почетком 1990-их. Под таквом приликом, ЦасцадеМицротецх је постао најважнији добављач РФ сонди у индустрији захваљујући добрим односима са Хевлетт Пацкардом.
Слика 3. (а) Прва комерцијална подлога за калибрацију сафира ЦАЛ96;
(Б) РФ сонда за облатне ТМП9600 компаније Тектроник;
(Ц) ВПХ сонда компаније Цасцаде Мицротецх.
Фреквенција ВПХ сонде је за кратко време проширена на 26 ГХз и достигла је 50 ГХз 1987. године како би се задовољиле потребе брзо развијеног монолитног микроталасног интегрисаног кола (ММИЦ). Сонде В-опсега и В-опсега појавиле су се 1991., односно 1993. године. Године 1988, Цасцаде је представио серију изузетно тешких заменљивих сонди (РТП) од 26.5 ГХз за велике производне апликације. Сада људи могу брзо заменити керамички врх стуба без померања тела сонде са испитног стола. ВПХ сонде су допринеле развоју микроталасне технологије током 1980-их и 1990-их, али постоји неколико техничких ограничења. Најкритичније ограничење је крхка керамичка ЦПВ жица. Чак и примена минималне силе изнад препоручене вредности (на пример, за постизање бољег контакта) оштетиће сонду. Многи инжењери овај тренутак називају „гласом смрти“. Звук пуцања керамичких сонди обично гура цео пројекат до краја, јер су сонде веома скупе за универзитете и мале истраживачке лабораторије. Иако је представљена серија РТП, керамичка сонда је истиснута са тржишта другим технологијама.
Када је ГГБ Индустриес пријавила патент за радио-фреквенцијску сонду засновану на микро-коаксијалном каблу, 1988. је постала још једна прекретница. Употреба микро коаксијалног кабла као средњег прелазног медија има следеће предности:
1) Значајна побољшања у механичким аспектима продужавају век трајања сонде.
2) Оштећена сонда се може поново тапкати на релативно лак и јефтин начин.
3) Побољшане су електричне карактеристике.
4) Поједноставите производни процес.
5) Смањити трошкове. 1993. ГГБ је представио сонду В-појаса на Међународној годишњој конференцији о микроталасима (ИМС) ИЕЕЕ удружења за теорију и технологију. 1999. године њихове сонде достигле су 220 ГХз, 2006. су даље проширене на 325 ГХз, а 2012. достигле су 500 ГХз. Заједно са блиском сарадњом са добављачима као што је Карл Сусс (касније СУСС МицроТецх), ГГБ Индустриес је постала једна од најутицајнијих компанија на светском РФ тржишту.
У исто време, Цасцаде је демонстрирао нову ваздушно-копланарну сонду од 40 ГХз (АЦП) на 43. пролећној АРФТГ конференцији 1994. године (слика 5). За неколико година, АЦП сонде су брзо достигле 110 ГХз (модел конектора од 1 мм) и 140 ГХз (заснован на моделу таласовода), замењујући ВПХ производну линију. До сада, због меког и неразорног контакта АЦП-а, многи инжењери воле да користе АЦП за откривање златних тачака притиска.
Слика 4. Сонда пикопробе компаније ГГБ Индустриес
Слика 5, АЦП сонда компаније Цасцаде Мицротецх
Слика 6. З∣-модел сонде.
Слика 7. Бесконачна сонда компаније Цасцаде Мицротецх
Росенбергер је 2000. представио нови концепт РФ сонди за ПЦБ апликације, који је знатно премашио традиционалну технологију. Геометријска величина сонди смањена је на ниво који захтева ниво наполитанки, а лансирана је 2001. Нова РФ сонда облатна ∣З∣-сонда. ∣З∣-Сонда може покрити опсег од 40 ГХз и реализовати неколико иновативних идеја.
1) Ова сонда не користи микро коаксијални кабл. Остварити директан прелазак са коаксијалне везе на ваздухопловно изоловану копланарну контактну жицу.
2) Овај прелаз се врши у телу сонде, што омогућава тачну оптимизацију тачке прелаза, смањујући на тај начин могуће дисконтинуитете.
3) Копланарни контакт остварује се помоћу ултраљубичасте литографије и поступка галванизације (УВ-ЛИГА), што је слично процесу израде МЕМС производа. Његова изузетно висока тачност и поновљивост могу створити врло тачан облик ЦПВ жице и константан ваздушни размак.
Средином деведесетих година силицијум је био широко коришћен у радио-фреквенцијском пољу. Ово доводи до неких изазова у производњи сонди за радио фреквенције. Традиционално, контакт РФ сонде је направљен од берилијум-бакра (БеЦу). Овај материјал може постати врло проблематичан при сондирању тачака контактног притиска алуминијума на силицијумским уређајима и круговима. Брза оксидација врха БеЦу пола и накупљање нечистоће довешће до великог смањења поновљивости додирне тачке алуминијума. Да би решио овај проблем, добављач обезбеђује сонду за радио фреквенције са врхом пола волфрама (В). Инжењери испитивања који раде са вишенаменским мерним уређајима присиљени су да промене сонду сваки пут када се промени тип ДУТ (силицијум или сложени полупроводник ИИИ-В), чак и ако опсег фреквенција теста остане исти. ∣З∣-сонда је такође посвећена решавању ове непријатности. Копланарни контакт је направљен од никла (Ни), који показује најбоље контактне карактеристике на контактним местима притиска са алуминијумом и златом. После тога су и други добављачи сонди за радио фреквенције почели да пружају вишенаменске сонде од легуре Ни или Ни за израду врхова стубова.
Са растућом потражњом за радиофреквенцијским карактеристикама МОС и БИЦМОС уређаја и смањењем величине ДУТ контакта, Цасцаде Мицротецх је представио конференцију о микроталасним мерењима засновану на 59. Спринг Аутоматиц РФ Тецхникуес Гроуп (АРФТГ) 2002. Нова сонда за облатне за танке филмска технологија. Овај метод заснован је на Цасцаде технологији Пирамид Пробе Цард. Микротракаста линија на подлози од меког полимидног филма преноси сигнале са коаксијалне линије на ДУТ кроз неоксидисани врх сонде од ретког метала. Површина контакта врха Ни сонде је приближно 12 μм к 12 μм, што може открити изузетно мале тачке контактног притиска. Ова нова сонда Инфинити показује одличну конзистентност контаката и врло ниско преслушавање између сонде и сонде.
Компанија Цасцаде нуди сонде Инфинити различитих спецификација које раде испод 110 ГХз. Сонде засноване на таласоводу за мерење 220 и 325 ГХз представљене су 2005., односно 2007. године. Цасцаде је почео да пружа Инфинити сонде за опсег 500ГХз крајем 2009. године.
Током 2009-2011, два нова члана ушла су на зрело тржиште сонди: ДМПИ са сондама за микрообраду усмерене на ново тржиште под-ТХз. Аллстрон из Тајвана нуди јефтине сонде за апликације ниже од 110 ГХз. Међу њима је смањење трошкова испитивања најважнији захтев. Сонда компаније Аллстрон је традиционални дизајн заснован на микрокоаксијалном каблу. Контактна структура је ваздушно изолована ЦПВ жица. Сличан је АЦП-у, али врх стуба израђен је у одређеном облику да би се открили тачке притиска од алуминијума са малим прозорима за пасивизацију.
Слика 8. Сонда радиофреквенције Аллстрона
Модеран дизајн РФ сонди за облатне претвара тест сигнал из тродимензионалног медија (коаксијални кабл или правоугаони таласовод) у дводимензионални (копланарни) контакт сонде. Оваква операција захтева пажљиво руковање карактеристичном импедансом З0 преносног медија и исправно претварање електромагнетне енергије између различитих начина ширења. Иако је улаз сонде за облатне стандардизовани коаксијални или таласоводни интерфејс, његов излаз (врх сонде) може да оствари различите концепте дизајна. Ови интерфејси, посебно врх сонде, уносе дисконтинуитете у путању мерног сигнала. Овај дисконтинуитет сам производи начине ширења вишег реда. Према томе, сонда облатне и побуда ДУТ морају подржавати само један режим ширења квази-ТЕМ-а и морају искључити режиме вишег реда или показивати већу импедансу према режимима вишег реда.
Конверзија мапе дистрибуције ЕМ поља одржава се помоћу неколико мера преласка радио фреквенција у једном склопу сонде. Традиционална сонда за радио фреквенције састоји се од следећих делова:
1) Интерфејс тестера (коаксијални или таласовод)
2) Прелазак са тест интерфејса на микро коаксијални кабл
3) Прелазак са микро коаксијалног кабла на равни равни таласовод, као што је ЦПВ или микротракаста линија
4) Неколико типова сонди окренутих према копланарном интерфејсу (или врху пола) ДУТ-а на облатни је комбинација 3) и 4) или се не користи микрокоаксијални кабл (слика 9). Коаксијални конектор је уобичајени интерфејс система за испитивање РФ сонди испод 65 ГХз. Шеме коаксијалног и таласоводног повезивања могући су интерфејси у фреквенцијском опсегу од 50 до 110 ГХз. У једном скенирању, систем широког пропусног опсега који покрива од једносмерне до 110 ГХз користи коаксијални конектор најмање величине (1 мм). Правоугаоне таласоводе различитих величина повезане су на мерне системе изнад 110 ГХз.
Слика 9. (а) Детекција радио фреквенције заснована на микро коаксијалном каблу
(Б) Интерфејс таласовода
(Ц) Директан прелазак са коаксијалне на копланарну линију
Природни животни век технологије сонде је око 12 година. Два су главна фактора који покрећу развој технологије сонде:
1) Побољшати тачност мерења у врхунским апликацијама
2) Смањите трошкове тестирања уобичајених апликација.
Поред нових добављача сонди за маинстреам (Аллстрон) и врхунске апликације (ДМПИ), неки мали и средњи добављачи услуга у РФ и микроталасној индустрији такође нуде производе за нискофреквентна и широкопојасна поља.
Коаксијалне сонде серије МП које пружа ФиндРФ задовољавају мерне захтеве ДЦ-20ГХз. Карактеристике су следеће:
1. Пропусни опсег ДЦ-20ГХз
2. Изузетно низак губитак уметања и враћања
3. ГСГ, ГС конфигурација (опсег корака 0.8 / 1.5 / 2.5 мм)
prednost:
1. Лако је открити и тестирати сигнал на плочици без икаквог лемљења
2. Компатибилан са пого пиновима који омогућавају истраживање неравнинских структура
3. Век трајања сонде је дужи
4. Мање времена за тестирање
Примењује на:
1) убацивање, откривање и мерење сигнала РФ и микроталасног модула;
2) Анализа електричних перформанси високофреквентних плочица;
Наша друга производ:
