TriQuint Semiconductor 透過 NI PXI 與 LabVIEW 以加快 RF 功率放大器特性描述作業

Gary Shipley, Qorvo

"在此之前,零件特性描述時間往往長達 2 個禮拜,透過 PXI 可縮短僅 1 天即可完成。"

- Gary Shipley, Qorvo

挑戰:

針對日趨複雜的手機功率放大器 (Power Amplifier,PA),我們縮短特性描述作業的時間,且完全不影響量測精確度,亦省下更多設備成本。

解決方案:

使用 NI LabVIEW 軟體搭配 NI PXI 模組化儀控,即可針對 PA 開發特性描述系統。除了提升 10 倍的測試輸出量之外,亦降低了設備成本、耗電量,與系統所佔用的空間。

有關 TriQuint Semiconductor 公司

TriQuint 為高效能 RF 解決方案的領導廠商,可用於精確的行動電話、國防/航太應用,與網路架構裝置。到目前為止,TriQuint 均搭配 GaAs、GaN、SAW,與 BAW 的技術,為全球企業提供創新的解決方案。亦有許多工程師使用 TriQuint 公司的產品,進而提升應用效能並降低整體成本。

 

現有功率放大器 (Power Amplifier,PA) 特性描述作業難題

雖然行動電話 RF 的 PA,是主要用於單頻與單模式,但目前 PA 必須滿足更多樣的需求。其實,現有的 PA 均設計可用於超過 8 組頻帶,另可處理多種調變類型,包含 GSM、EDGE、WCDMA、HSPA+、LTE,還有更多。

 

而 TriQuint Semiconductor 公司必須測試日趨複雜的零件,並要能囊括大範圍的頻率、溫度、功率,與電壓供應準位範圍。一般零件的完整特性描述作業,將需要 30,000 ~ 40,000 行 (Line) 資料,才算是完整測試該項設計。而使用傳統的機架堆疊 (Rack-and-Stack) RF 測試設備,蒐集單行資料將需要約 10 秒的時間,換算單一零件將需要 110 小時才能完成測試。

 

設計擴充的 PXI 測試系統

為了能縮短 RF 零件的特性描述時間,並解決未來的可能難題,我們使用 NI PXILabVIEW,與 NI TestStand 開發 PA 特性描述測試系統。我們的 PA 測試平台包含下列儀器:

  • NI PXIe-5673 - 6.6 GHz 向量訊號產生器
  • NI PXIe-5663 - 6.6 GHz 向量訊號分析器
  • NI PXI-5691- 8 GHz 可程式化 RF 放大器
  • NI PXIe-5122- 100 MS/s 高速示波器
  • NI PXI-2596 - 雙 6x1 的 26 GHz 多工器
  • 100 Mbit/s 數位 I/O 模組
  • 傳統的機架堆疊式頻譜分析器
  • 外接功率計、電源供應器
  • LabVIEW
  • NI TestStand

透過 LabVIEW 軟體,我們變更現有的測試方法,改用 NI PXI 測試平台執行相同的量測作業。由於 PXI 測試系統的速度更快,我們讓 PXI 平台執行既有的特性描述序列;而若零件較多時,才以傳統的機架堆疊儀器分擔作業量。

 

NI PXI 的優勢

PXI 的主要優點之一,即為其精確度。我們不致犧牲量測精確度,亦可達到更高的量測速度。在此之前所使用的 PA 測試平台,其 RF 量測時間往往就佔去大部分的特性描述時間。而透過 NI PXI 的數項關鍵技術,可達更高的量測速度。PXI 可利用高速資料匯流排、高效能多核心 CPU,與平行的量測演算法,大幅加快測試速度。此外,NI GSM/EDGE Measurement Suite 與 NI Measurement Suite for WCDMA/HSPA+ 可整合量測作業,讓單一 I/Q 資料集即可完成所有量測。有了這些工具組,我們即可量測 PA 的多項特性參數,如增益、效率、平整度、ACP、ACLR、EVM,與 PVT。

 

PXI 的使用結果

將 PXI 平台帶入 PA 量測作業之後,原先的 PA 特性描述時間可從 2 個禮拜縮短為 24 個小時。同時亦大幅縮短如 GSM、EDGE,與 WCDMA 的量測時間。表 1 則比較了傳統與 PXI 測試平台的量測時間/速度。

 

結論

透過 NI PXI 模組化儀器,我們大幅縮短 RF PA 的特性描述時間,且完全不曾影響量測精確度。且與既有的解決方案相較,新的 PXI 測試系統成本相同甚至更為低廉。我們公司未來亦將繼續採用 NI PXI 測試系統。

 

作者資訊:

Gary Shipley
Qorvo

 

Figure 1. The PXI test bench performed six to 11 times faster for individual measurement sequences. The times are based on measurements of 100 frames.