Evaluierung von HF-CMOS-Modulen für Kommunikationssysteme mit flexibel konfigurierbaren Testsystemen (PXI)

Abstract:
Die ISM Bänder bei 2,4 und 5,8 GHz sowie das 868/915 MHz Band für „Short Range Devices” sind gut geeignet zur Datenübertragung über kurze Entfernungen. Neben proprietären Lösungen haben sich Standards wie WLAN, Bluetooth(r) und Zig-Bee(TM) bzw. IEEE 802.15.4 etabliert [1, 2]. RFCMOS und „Embedded analog SoC“ (System on Chip) entwickeln sich als gut anwendbare preiswerte Technologien für Funkapplikationen. Durch die Strukturbreiten von 0,35 µm und kleiner können die Spezifikationen für viele HF-Systeme bis in den GHz-Bereich erfüllt werden [3]. Die Fortschritte in der Rechentechnik liefern die Voraussetzung für verlässliche Modelle und Simulationsergebnisse von Bauelementen bis hin zu komplexen Schaltungen. Zur Parameterextraktion und zur Verifikation der Modelle ist es unerlässlich, diese mit HF-Messungen bis in den GHz-Bereich zu hinterlegen. Standard-Bauelemente und Baugruppen müssen exakt charakterisiert werden, um stabil arbeitende komplexe Designs ohne Hardware-Iterationen im Silizium entwerfen zu können. Der testgerechte (HF)-Entwurf („Design for Test“) ist ein wesentlicher Aspekt des Designprozesses. Die HF-Messungen können auf Evaluierungsboards auf Platinen (PCB) oder direkt auf dem Wafer unter Nutzung eines Waferprobers erfolgen. Die Kontaktierung erfolgt über impedanzkontrollierte HF-Nadeln (ACP-Probes), über eine Probecard oder in einer Testfixture. Als Messgeräte wurden bisher konventionelle Einzelgeräte benutzt. Der Fokus soll nun auf dem Einsatz von modularen Testsystemen auf PXI-Basis liegen, wo die Messmöglichkeiten durch Softwareerweiterungen individuell jeder Messaufgabe optimal angepasst werden können. So wurden verschiedenste Setups aufgestellt, um die entsprechende HF-Zelle umfassend zu charakterisieren. Keywords – HF-Zellen, HF-IPs, LNA, VCO, Mischer, S-Parameter, Transceiver, PLL, IC-Design, Design for Test, PXI, Modulare Testsysteme