Peregrine，就是那个一招鲜吃遍天的厂商，也是蓝宝石基底 UltraCMOS工艺的领导厂商。随着手机波段的不断增加，手机从最初的2个频段已过渡到如今的数个频段，天线的切换从最初的双工器也变成了如今的多掷开关，MIMO应用也方兴未艾，诸如此类应用让这个开关厂商是如鱼得水。本文就介绍了Peregrine工程师开发的用于RF开关产品线测试的独特测量方法。
Peregrine的RF开关和其他产品均基于蓝宝石基底（SOS，Silicon-on-sapphire）的UltraCMOS工艺。SOS器件可以工作在超过10GHz和功率超过40dBm。应用从大批量的消费电子到高可靠性的测试设备以及军工和航天系统。
消费电子中，数字电视，有线和卫星机顶盒，游戏机，手机中均能发现Peregrine器件的身影，作为PLL，分频器，混频器的补充，Peregrine的器件成为收发机信号链重要的组成部分，如图1 所示。销售，市场，和业务副总Rodd Novak说，随着9掷开关的进入pentaband电话，手持市场提供了大量的机会。他还补充说，公司每周付运2M器件。
图1 Peregrine 半导体将他的开关产品和预分频器，PLL，MOSFET quad array 组成混频器，这个组合可以构成RF收发器前端的一大部分。
除了消费电子，Peregrine还提供了高可靠性的满足测试设备，电信基础设施，军工和航天系统的高端产品线。还提供代工服务，提供工艺设计套件和标准单元库和IP。
测试设备市场是Peregrine的关键。因为公司的开关可以使用在测试设备上，开关的性能水平必须超过商业测试系统的经济性和准确性。为了克服这个限制，Peregrine的工程师开发了进行器件量化和大批量生产测试的独特方法。
Bill Jasper（左） 高级测试工程师，应用他之前合同测试运营的经验胜任他在Peregrine的生产测试任务。他加入了产品开发部门经理Christian Steele领导的工程实验室，Steele负责Peregrine UltraCMOS SOS开关盒其他RF器件的量化工作。
产品开发经理Christian Steele说，这些器件测试看似简单。通常器件只有6~20低引脚，但当测试诸如线性度这样的规格时挑战随即而来。“当我们试图测量谐波或IP3或1dB压缩点”Steele 说道，“那是非常大的挑战，使用传统的测试技术很难完成。”同样，他说，要保证器件间的插入损耗在0.1dB或0.2dB之间。“如果典型的最大偏差在0.1dB范围，用来收集数据分布的设备必须有很好的重现能力。这挑战了我们的测试能力并促使我们重新思考如何进行诸如去嵌入的功能。”
通信和工业产品主管Marker Schrepferman解释说Steele的团队面临的测试挑战帮助Peregrine开发测试设备市场的器件。这些器件包括PE42552吸收SPDT开关，运行在7.5GHz，1dB压缩点34.5dBm，3GHz时的插损是0.65dB。对于测试设备应用，公司用PE43703 7b数字步进衰减器和PE42552搭配，如图2所示。
图2. (a)用于测试设备的PE42552吸收SPDT开关，运行在7.5GHz，3GHz插损小于0.65dB.
图2. (b) 和PE42552配套的PE43703 7b数字步进衰减器。
和测试供应商一起工作
Schrepferman说Peregrine和ATE供应商以及公司测试工程师的紧密工作在解决测试市场需求方面获得了有价值的输入。“基本上，现有的器件，”Schrepferman说，“无论是砷化镓还是标准的CMOS或机械开关甚至是MEMS，都有大量的局限，越是和测试测量伙计交流，越能理解他们提了很多年的局限。”
测试公司有许多顶级的工程师试图交付一系列可以源和测量RF测试信号（也许带有直流偏置）的资源，那需要大量的开关和复用器，Schrepferman说，加上测试供应商工程师可以设计解决办法以补偿他们面临的局限，也许剥离信号的直流成分，然后再将其加上。他解释说，那些工程师非常乐于提供他们的需求，这使得Peregrine可以制定roadmap和开发不再需要这种解决方法的器件。他说Peregrine和测试客户在接地布局等问题上一起工作可以使负载板的设计变得更容易。Steele补充说，“我们将测试设备供应商的工程师看做我们的战略伙伴，他们将我们的器件纳入应用。”
Mark Schrepferman, 通信和工业产品主管，和测试设备供应商的工程师密切合作
至于这些工程师需要什么，Schrepferman说，“他们基本上都说同样的事：他们需要高的线性度，较低的损耗是可重复而且可靠的，设置迅速。”最后一点不能忽略。测试工程师，Schrepferman说，通过热-开关以避免设置时间延迟。“我们发现使用我们的技术，有2个方面我们做的很好，首先是线性度，你不可能让你上游路线的元件污染你试图测量的信号，其次设置时间要比砷化镓快的多。”
在测试自己的产品时，Peregrine面临着量化和产品测试方面的不同测试挑战。Steele 专注于量化，他注意到许多人用一个大盒子的ATE系统量化，这是一条简化了产品测试程序开发的相对捷径。但是，Steele说，“大盒子测试器不能提供任何接近我们所要测试器件性能和重复性的能力。因此，我们不得的不自己设计自动测试系统，以非常准确、可重复的方式测量一个或两个参数。每个器件的量化都要经过4个不同的测试站点，进行谐波，S参数，开关时间，IP3，1dB压缩点等等测试，每个测试站点给出了我们可能得到1个或2个规格参数的最高性能，不受ATE的限制。”
量化要经过多重站点，多次插入途径对于大批量生产测试时不现实的，但是Steele说，“量化部门的工程师和生产测试部门密切合作，因为我们必须理解那些参数可以直接在生产中测试，那些参数需要真实的量化数据以便统计。”
开关和生产测试
Steele说当Peregrine在批量生产中开始测试产品时，需要测试部分有4到6个输出。但是昂贵的商业大盒子测试系统只有1或2个源或接收机，而且使用电子机械开关在有限的仪器和待测器件的许多端口之间路由信号。
“许多机械开关的开关事件可靠性很少，”Steele 说“通常低于2M，每月我们付运大量的手持开关用来替代非常昂贵的机械开关，这是一个非常昂贵的主张”他举例一个相关问题：“在开关损坏之前，你可以观察到性能尤其是回波损耗和插入损耗的下降。这对我们试图在可重复的和一贯的方式测量低插损是非常不好的，我们不想让测试系统影响数据。”
高级测试工程师Bill Jasper，在负责生产测试之前工作于合同测试运行，对开关生产测试系统有着深刻的理解。“一个典型的RF测试问题，”他说，“你有一个像LNA或混频器这样的器件，你要执行一套测试。但是那些测试经常有矛盾的要求。比如对于噪声测试，你不想对信号链路进行滤波，但是IP3或交调测试需要对信号链路滤波，你面临着两难的选择，当你开始制作DUT接口时，出于线性度问题总是使用继电器。但继电器缓慢而不可靠，我经常要对他们做替换。经常穿过Peregrine。使得开关盒步进衰减器线性度规格优于正在测试的期间，因此我可以轻松混合那些器件在和开关在不同的滤波器和衰减器设置和给出非常快的，可靠的测试结果。”
下一代的夹具
Steele说只有一小部分成熟产品在大盒子ATE测试。大部分产品仍然使用自制的方案。他解释说，“今天，随着我们SP9T器件发布，我们的产品现在有10个RF端口。如果我们想做双战测试，则有20个端口。我们不得不从客户的观点做一个测试解决方案，我们决定定制自己的解决方案和自己制造以满足测试需求，取消任何机械器件而完全用固态解决方案，这样可以做大量的并行测试。”
图3. 自行设计的测试夹具成为解决方案的核心。A,手连夹具将会被下一代测试系统取代，B，一块使用了多达50个Peregrine器件的板子。工程师在8月份受到第一块新板，现已集成到下一代测试系统。
Steele描述了生产测试系统用来封装测试和晶圆探测以付运良好的器件，本质上这个系统还是rack-and-stack配置，包括直流电源，电流表，功率放大器，信号分析仪，信号发生器。但是测试系统的核心，他强调，是Peregrine设计的用来路由测试系统仪器和DUT端子之间信号的测试夹具，如图3a所示。他指出公司用好几年来开发不同的夹具。
基于Jasper前份工作的经验，Peregrine设计了下一代测试夹具，Steele说，使用了多达50个Peregrine器件，图3b所示。他强调Peregrine的产品容易使用，只需要很少的支持器件，不同于砷化镓器件需要大量的电容，需要偏置电路的PIN二极管。Steele说新的夹具，“将使我们加快测试设备，因为我们的固态器件最小化了设置时间和开关时间。”
测试夹具为DUT提供了放大的功率和从DUT返回测量仪器的返回通道。“如果你测量9掷开关，”Steele说，“你不想让任何开关事件干扰你的测量——你想让所有的测量通道都是专一的，但是我们为了节约功率计和频谱分析仪的支出，我们在没有开关事件的夹具内做了大量的定制设计工作以支持平行测量。”
“我们制造开关”
事实上，Jasper说当他到Peregrine时，公司使用一个测试夹具“非常聪明的不需要开关的测试元件的方法”。这种方法的问题是，他补充说，不能升级到9掷开关和7b衰减器的测试。
Steele解释说，“当你有18个要测量的输出时，使用18个频谱分析仪或功率计或者下变频器将非常昂贵，我们不得不创新。”Jasper补充说，“唯一的途径是使用开关，幸运地我们制造出了可以满足必要性能的开关。”
测试挑战随着频率的上升和调制方式变得越来越复杂而增加，Steele说。Novak补充测试要求随着技术进步变得困难。举个例子，他说，“4年前，我们保证整个器件0.2dB插损性能偏差。我们下一代技术则推进到0.05dB的偏差。”
此外，测试必须在高功率水平。Steele说，“我们的许多产品工作在高功率下——移动产品运行在35dBm，一些商业开关达到40dBm，0.1dB压缩点约45dBm。因此当我们测试时需要达到数据表功率，在实验室的许多情况下，我们需要超过数据表功率。因此，如何路由这些高功率的信号到DUT以及确保测试系统不会主语干扰测量的谐波就成为挑战。我们又如何制作一个进出DUT非常纯的信号系统？”
为了确保整个测试设备产品线的准确度，相关测量能力，Peregrine实行6西格玛方法和进行大量的R&R研究评估。对于这些研究，Steele说道，帮助建立了校准步骤和保证了总部测试系统和夹具与亚洲承包商处许多系统的相关性。那些研究的结果，他说，有助于开发下一代夹具和测试系统。
Steele说为了保证R&R，工程师最小化测试系统连接，保持负载板设计简洁，仔细选择仪器，密切注意仪器程序以快速获得准确的结果。“根据不同的仪器设置，会得到不同的答案，”他说，“因此我们不得不花大量的时间了解我们正在测量的最佳设置，然后总结”用在生产测试程序中。他补充说他们尽量不使用仪器的预设测量功能，“大部分时间我们不能让机器使用自己的脑袋。我的一个导师曾今让我永远都不要使用预设。它会给你答案，但并不一定是你想要的答案。要真正理解仪器是如何工作的，你必须亲自设置。”
Steele说工程师开发了快速的，有效的测试执行技术，将平均测试时间减少到小于1秒，在这一时间内跑50或60种不同的DC和RF测试并不稀奇。Jasper说，下一代测试系统将减少更多的时间，尤其是RF测试。因为测试时间就是金钱，压力会继续，他说，同样也要减少直流测试时间。
;){kind=link}