典型射频芯片测试介绍与测量仪器的程控(GPIB)1
射频功率校准系统基于NAT9914的GPIB接口开发
2012年第12期福建电脑射频功率校准系统基于NAT9914的GPIB接口开发鄢仁辉1，许秀英2（1、福建师范大学协和学院信息技术系福建福州3501082、福州大学物理与信息工程学院福建福州350108）【摘要】：为满足射频功率校准系统的需求，本文利用NAT9914芯片设计了一种以sharp lh79520为核心的射频功率校准系统的GPIB接口电路，并详细讨论了GPIB接口功能的软件实现方法，基于此种方法设计的GPIB接口卡已成功应用于射频功率校准系统中，取得了良好的效果。
【关键词】：GPIB；NAT9914；sharp lh79520；射频功率校准系统0.引言随着科学技术的不断发展，在工业生产或科学研究中，都需要可靠而精密的测试手段。
GPIB （通用接口总线）是自动测试系统中各个设备之间相互通信的一种协议，被IEEE和IEC组织承认，并定为IEEE488和IEC165标准。
其作用是将为某一测量目的所选用的各种设备连接起来，在计算机控制下组成一个自动测试系统。
射频功率校准系统[1]是为满足射频功率校准及射频功率检测的需要而开发研制的新型智能化仪器，系统集成度高、使用方便，通过GPIB接口可与PC机进行实时通讯，方便组成集成度高的自动测试系统。
1.射频功率校准系统概述射频功率校准系统采用自顶向下的系统设计思路，开展模块化设计，合理分配指标，定义接口标准，通过模块化的体系结构保证设备的可靠性、可生产性和可维修性，使标准模块可移植用于其它综合测试系统，其主控板框图如图1所描述。
主控单元完成对射频功率校准系统的整机控制，遥控响应，系统管理，以及整机电源管理。
CPU 是以ARM7为内核的32位处理器SHARP LH79 520[2]。
SDRAM为外部数据存储器，有15位地址总线和32位数据总线，最大空间为256Mbit（两片，每片为128Mbit）。
系统可由JTAG口直接进行在线仿真和程序下载。
程序存放于FLASH中，容量为16MB（16bit位宽）。
GPIB、VXI、PXI、LXI仪器自动测试系统的应用及发展
GPIB、VXI、PXI、LXI仪器自动测试系统的应用与发展一、自动测试系统和测试总线的基本概念自动测试系统(Automatic Test System，ATS)指的是以计算机为核心，在程序控制下，自动完成特定测试任务的仪器系统。
与传统测试仪器不同，自动测试系统强调在计算机的控制下，由若干可程控的通用设备共同完成测试任务。
AST首先要解决的关键问题是程控设互相协议的问题，也就是接口总线问题。
测试总线是指可以应用在测试、测量和控制系统中的总线。
在专用测试设备中的总线包括GPIB （General Purpose Interface Bus）、VXI（VMEbus eXtensions for Instrumentation）、PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）、LXI(LAN eXtensions for Instrumentation）等总线。
二、基于GPIB总线技术的自动测试系统1、GPIB发展历程最初的GPIB是在1960年代后半期由惠普（当时称为HP-IB）开发的，用于连接和控制惠普制造的可编程仪器。
在引进了数字控制器和可编程测试设备之后，对来自多个厂商的仪器和控制器之间进行标准高速通信接口的需求也应运而生。
在1975年，美国电气与电子工程师学会（IEEE）发布了ANSI/IEEE标准488-1975，即用于可编程仪器控制的IEEE标准数字接口，它包含了接口系统的电气、机械和功能规。
最初的IEEE 488-1975在1978年经过修改，主要是出版声明和附录方面。
现在这个总线已经在全世界围被使用，它有三个名字：•通用接口总线（GPIB）•惠普接口总线（HP-IB）•IEEE 488总线由于最初的IEEE 488文档并没有包含关于使用的语法和格式规的叙述。
这部分工作最终形成了一个附加标准IEEE 488.2，用于IEEE 488（被更名为IEEE 488.1）的代码、格式、协议和通用指令。
程控仪器的GPIB通信设计
ｌ Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ通 信模 块 的硬件 设计
１ ． １ Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ通 信模 块 电路 方 案
１ ． １ ． １ ＧＰ Ｉ Ｂ 通信 接 口电路
许 多集成 电路厂 商为 ＧＰ Ｉ Ｂ接 口生产 了专 门总线驱动芯 片， 典型有 Ｔ Ｉ 公 司的 Ｓ Ｎ７ ５ １ ６ ０、 Ｓ Ｎ７ ５ １ ６ １ ／ １ ６ ２ 。 Ｓ Ｎ７ ５ １ ６ ０为数 据 总线驱动器 ， Ｓ Ｎ７ ５ １ ６ １ ／ １ ６ ２为控 制总线驱 动器 ， Ｓ Ｎ７ ５ １ ６ １ 适 用于单控者系统 ， Ｓ Ｎ７ ５ １ ６ ２适用多控者系统。Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ接 口芯按 照与计算机的接 口方式 ， 分为微处理器接 口芯片和 Ｉ Ｓ ＭＰ Ｃ Ｉ 接
２ ０ １ ４ 年 第 ４ 期 （ 总第 １ ３ ６期）
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ ＯＲＭ ＡＴＩ ＯＮ ＆ ＣＯＭ ＭＵＮＩ Ｃ ＡＴＩ ＯＮＳ
２ ０ １ ４
（ Ｓ ｕ ｍ． Ｎ ｏ １ ３ ６ ）
程控仪器 的 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ通信设计
齐健东
（ 海 军 工程 大 学 勤务 学 院 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ０）
１ ． １ ． ２ 通信 控 制 处 理 器
机价格昂贵， 不利于推广应用 。在国外， 可程控仪器上 已经普 遍配置了 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ总线接 口。 在我 国， 许 多大学及研 究所设计 了 多种 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ的硬件接 口卡和软件平 台， 并开始走 向商业化 。目 前ＧＰ Ｉ Ｂ总线接 口也己逐步 出现在 国产 的仪器 、 仪表及测控系 统中， 并 己成为与计算机互连的主流并行总线的趋势。
・ — －－
１ － ３ Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ接 口控 制芯 片 Ｎ Ａ Ｔ ９ ９ １ ４
GPIB总线使用介绍
器件内部接口功能设置
对于某一类器件来说，并不需要将上述十种功能全部 配置，而应根据具体器件来选配接口功能。以下是几种器 件应该配置的接口功能。
器件名称 信号发生器 打印机 纸带读出器 电压表 功率计 RLC表 绘图仪 计算机 作用 听者 听者 讲者 讲者、听者 讲者、听者 讲者、听者 讲者、听者 讲者、听者、控者 所需配置接口功能 AH,L AH,L AH,T,SH AH,L,SH,T,SR,RL[PP,DC,DT] AH,L,SH,T,SR,RL[PP,DC,DT] AH,SH,T,L,SR,DT AH,SH,T,L,SR,DC[PP] AH,L,SH,T,C
GP-IB标准包括接口与总线两部分：接口部分是由各种逻辑电路 组成，与各仪器装置安装在一起，用于对传输的信息进行发送、 接收、编码和译码；总线部分是一条无源的多芯电缆，用做传输 各种消息。将具有GP-IB接口的仪器用GP-IB总线连接起来的标准 接口总线系统如图所示。
4.2.4 GPIB标准接口的总线结构
数据有效 DATA VALID
未准备好接收数据 NOT READY FOR DATA 未收到数据 NOT DATA ACCEPTED 注意 ATTENTION 结束或识别 END OR IDENTIFY 服务请求 SERVICE REQUEST 接口清除 INTERFACE CLEAR 远控可能 REMOTE ENABLE
4.2.1 基于GPIB总线的测试系统
在一个GP-IB标准接口总线系统中，要进行有效的通信联络至少有“讲 者”、“听者”、“控者”三类仪器装置。
讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置（ 如测量仪器、数据采集器、 计算机等），在一个GP-IB系统中，可以设置多个讲者， 但在某一时刻， 只能有一个讲者在起作用。 听者是通过总线接收由讲者发出消息的装置（如打印机、信号源等）， 在一个GP-IB系统中，可以设置多个听者，并且允许多个听者同时工作。 控者是数据传输过程中的组织者和控制者，例如对其他设备进行寻址 或允许“讲者”使用总线等。控者通常由计算机担任，GPIB系统不允许 有两个或两个以上的控者同时起作用。
T6290综测仪产品介绍
T6290
标准差（整体)/(组内） 0.44/0.66 0.18/0.22 0.25/0.64 0.15/0.35 0.11/0.34 0.13/0.19 0.13/0.17 0.11/0.25 0.22/0.43 0.47/0.72 0.36/0.36 0.33/0.51 0.12/0.25 0.50/0.72 0.21/0.26
北京公司： 朝阳区中化地质大厦一层 研发中心
上海总部： 松江区新飞路1500号26栋 生产制造、质量控制
深圳公司： 南山区桃源街道田寮大厦1208 销售、技术支持、仓储、物流
产业经历
T6290申请10项发明专利保护
2014重组成立为准电子，推出T6290产线型综测 仪,并实现规模量产应用 2014年国家重大专项全模综测仪项目 2013年实现LTE/TD/W/GGE多模综测仪产线规模应用 2012年TDD/FDD-LTE综测仪平台发布, TDD/FDD LTE Advanced功能开发 2011年T6280多模信令综测仪发布 2010年LTE/WCDMA/GGE开发。 2009年综测仪在TD生产线规模应用（300台）
• 工厂采购在仪表高峰期从多家仪表租赁商租用仪表，不同厂家CMW500的版本，精
解决工厂租用仪表 的品质保障及一站 式获得解决方案
准度，软件盗版问题，仪表年度校准维护参差不齐，无法管理。 •各租赁厂商提供的测试配件品质堪忧 •T6290租赁仪表每半年原厂检查和校准一次，出库前使用高级源测试指标，保障仪表 的精准性，仪表品质，可用数量，技术支持能力，极大解决由于采购鱼目混杂的租赁 源头的仪表品质不确定和混乱，引发的生产可靠性保障问题
• 与德与振华工厂战略合作，4G项目全线采用T6290生产，在振华长期保持100台左右 的使用量，为魅族，中兴，宇龙，HTC项目做生产，客户反馈良好，得到各界高度 信任。 • ONTIM与中诺工厂ODM华为的项目全线采用T6290生产，中诺及其外协厂（光弘， 德邦）长期保持100台左右的使用量，性能稳定。生产的华为“畅享5”项目获中国 移动2015年千元智能机项目质量第一名。 • 华勤给华为的ODM项目在长城开发虎门新厂的项目自2015年底导入T6290以来，受 到客户的一致好评，目前T6290在该厂保持60台左右的使用量，并不断增加。 • 德赛4G产线指定使用T6290仪表，为TCL/ACTEL，天珑等生产，随着4G产品比重加大， 目前已经增加至30台以上。
GPIB接口学习教程
DUT
硬拷贝 (a）
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1
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13
(b）
图9.2 GPIB标准接口总线系统及GPIB24线总线插座
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2. GPIB标准接口的总线结构
总线是一条24芯电缆，其中16条被用作信号线，其余 则被用作逻辑地线及屏蔽线。电缆两端是与图9.2(b)相似 的双列24芯叠式结构插头。
GPIB标准接口总线中的16条信号线按功能可分为以 下三组：
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在一个GPIB标准接口总线系统中，要进行有效的通信 联络，至少有“讲者”、“听者”、“控者”三类仪器装 置。讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置，如测量仪 器、数据采集器、计算机等。听者是通过总线接收由讲者 发出消息的装置，如打印机等。控者是数据传输过程中的 组织者和控制者，通常由计算机担任。一个GPIB系统中， 可以设置多个讲者、听者和控者，不允许有两个或两个以 上的讲者或控者同时起作用，但允许多个听者同时工作。 控者、听者、讲者被称为系统功能的三要素，系统中的某 一个装置可以具有三要素中的一个、两个或全部功功能。 例如，系统中的计算机可以兼顾实现“讲者”、“听者” 与“控者”的功能 。
9.1 智能仪器概述
凡是具有人工智能化的测量仪器均可统称为智能仪器， 如无特别说明，书中的智能仪器特指为独立智能仪器（即 传统智能仪器）。独立智能仪器又称为灵巧仪器（Smart Instruments），它是自身带有微处理器能够独立进行测 试的电子仪器。除此之外，自动测试系统、个人仪器、虚 拟仪器等也是具有人工智能化的测量仪器。本章主要介绍 独立智能仪器。
接口功能包括：遇到故障等情况时，向系统控者提出 服务请求的服务请求功能；系统控者为快速查询请求服务 装置而设置的并行点名功能；用来选择远地工作状态或本 地工作状态的远控本控能力；使装置从总线接收到触发信 息，以便进行触发操作的装置触发功能；能使仪器装置接 收清除信息并返回到初始状态的装置清除功能等。
GP-IB技术
GPIB(通用接口总线，General Purpose Interface Bus)是由IEEE协会(Institute of Electrical and Electronic Engineers)规定的一种ANSI/IEEE488标准。
GPIB为PC机与可编程仪器之间的连接系统定义了电气、机械、功能和软件特性。
在自动测试领域中，GPIB通用接口是测试仪器常用的接口方式，具有一定的优势。
通过GPIB组建自动测试系统方便且费用低廉。
而GPIB控制芯片是自动测试系统中的关键芯片，此类芯片只有国外少数公司能生产，不仅价格昂贵，而且购买不便。
因此，GPIB接口的FPGA 实现具有很大的实用价值。
GPIB 技术是 IEEE488 标准的虚拟仪器早期的发展阶段。
它的出现使电子测量独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展，典型的GPIB 系统由一台PC 机、一块GPIB 接口卡和若干台BPIB 形式的仪器通过GPIB 电缆连接而成。
在标准情况下，一块GPIB 接口可带多达14 台仪器，电缆长度可达40 米。
GPIB 技术可用计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，可以很多方便地把多台仪器组合起来，形成自动测量系统。
GPIB 测量系统的结构和命令简单，主要应用于台式仪器，适合于精确度要求高的，但不要求对计算机高速传输状况时应用。
IEEE 488标准有一个广为人知的名字，叫GPIB(通用接口总线)。
这是一种很受欢迎的接口，用于连接测试测量仪器和计算机，以构成一套ATE(自动测试设备)。
GPIB最初由惠普开发，并在1978年被确认为IEEE标准。
自那时起，IEEE于1978年和1987年分别发布了定义GPIB硬件规范(包括电气参数、机械参数和基础协议参数)的IEEE 488.1标准和定义相关软件规范的IEEE 488.2标准。
数十年来，GPIB受到了仪器厂商的广泛接受和采用。
可以说，GPIB是当今在计算机和测试测量仪器连接中使用最多的接口。
GPIB接口及应用简介
什么叫GPIBGPIB简介GPIB(General-Purpose Interface Bus)-通用接口总线大多数打印机就是通过GPIB线以及GPIB接口与电脑相连。
1965年惠普公司设计HP-IB1975年 HP-IB变成IEEE-488标准1987年被采纳, IEEE 488-1978变成1990年 SCPI规范被引入IEEE 488仪器1992年修订IEEE1993年 NI公司提出HS4881965年, 惠普公司(Hewlett-Packard)设计了惠普接口总线(HP-IB, 用于连接惠普的计算机和可编程仪器.由于其高转换速率(通常可达1Mbytes/s), 这种接口总线得到普遍认可, 并被接收为IEEE标准488-1975和ANSI/IEEE标准. 后来, GPIB比HP-IB的名称用得更广泛. ANSI /IEEE -1987加强了原来的标准, 精确定义了控制器和仪器的通讯方式. 可编程仪器的标准命令(Standard Commands for Programmable Instruments, SCPI)采纳了定义的命令结构,创建了一整套编程命令.多仪器的星型组合和线型组合我们使用一台计算机，通过GPIB控制卡可以实现和一台或多台仪器的听、讲、控功能，并组成仪器系统，使我们的测试和测量工作变得快捷, 简便, 精确和高效。
通过GPIB电缆的连接，可以方便地实现星型组合、线型组合或者二者的组合。
是一种工程控制用的协议。
最初由HP公司提出，目前成为一种国际标准，遵守的协议为IEEE488。
一般被用来使用任何编程语言如VB、Vc、C++实现电脑对仪器的控制。
当然也有某些仪器制造商自己开发的语言支持GPIB。
如keithley公司使用的testpoint，NI公司的labview等。
实现这种控制首先要被控仪器支持GPIB，其次，工控机安装IEEE488卡，并通过gpib线连接两个设备。
—GPIB比串口控制提高了传输速率和同时支持的设备总数。
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84000 测试项目
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射频电路测试原理
清华大学电子工程系
李国林
雷有华
2005春季学期
12.2 滤波器主要技术指标及其测 试方案
滤波器有三个方面的测量参数： （1）传输参数（插入损耗/相位、群迟延、带外抑制）； （2）反射参数（回波损耗、输入/输出阻抗）； （3）计算（3/60dB的带宽、Q值和形状因子）。
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无线局域网的标准
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射频电路测试原理
清华大学电子工程系
李国林
雷有华
2005春季学期
安捷伦新闻发布
安捷伦新闻发布：北京，2003年4月30日
威宇科技添购安捷伦84000测试系统，构建华东第一条 射频电路测试生产线； 威宇科技选择84000射频测试系统（ATE），原因有：
首先，84000测试系统设计上有容易做程序开发，完整的参数 量测套件，以及优越的系统稳定性等三大优点。 其次，来自于美国硅谷的多家设计公司都要求用84000测试系 统来进行生产，在所能够测试的射频芯片覆盖率上，84000测 试系统也明显优于其它可选方案。
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射频电路测试原理
清华大学电子工程系
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2005春季学期
12.4 功率放大器主要技术指标及 其测试方案
Power Gain ACPR（Adjacent channel power ratio） PAE（Power-added efficiency） MAX2247 2.4GHz SiGe线性功率放大器
12.1 射频集成电路测试基本问题
配置测试系统：PF、LNA、PA、Mixer、VCO、 Modulators and demodulators，工作频率为 800 MHz to 900 MHz，1.9 GHz and 2.4 GHz，或高于2.4 GHz; RFIC性能测试：器件增益/损耗、S参数（增益/损耗、 隔离、匹配、VSWR）、功率（邻道功率和效率）、增益 压缩、混频器转换增益、混频器泄漏、网络噪声系数、 N阶内调制（交调和互调）、振荡器相位噪声、谐波失 真（SOI和TOI）、IQ调制压缩、隔离、寄生信号、功耗、 VSWR和EVM等。 无线系统测试：例如：WLAN（无线局域网）。
清华大学电子工程系
李国林
雷有华
2005春季学期
低噪声放大器的噪声系数和增益 测试
右图是使用 346A/B/C通用 噪声源； 若使用SNS噪 声源，则需利 用SNS噪声源 连接器。
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射频电路测试原理
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2005春季学期
低噪声放大器的噪声系数和增益 测量结果的图表方式显示
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2005春季学期
由ESG信号源产生F1和F2信号,利用频谱分析仪观 测2F1-F2信号或2F2-F1信号。
低噪声放大器的IIP3测试
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2005春季学期
低噪声放大器的P1dB测试
如下图所示，这是1dB压缩点最普遍的测量方法：利用RF矢量网络 分析仪进行输出功率扫描（F=902.7MHz）。
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射频电路测试原理
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2005春季学期
通信中常用滤波器主要类型
升余弦滤波器（Raised cosine filter） 平方根升余弦滤波器（Square-root raised cosine filter） 高斯滤波器（Gaussian filter） IS-95 Filters EDGE Filter EDGE (winRC) Filter
无线局域网的两大标准：IEEE802.11和 ETSI HIPERLAN； 标准中采用了不同的调制技术，例如：FSK、MSK、GMSK和OFDM 等调制技术； 无线局域网的射频物理层，包括时域、频域和调制域的分析和 调试。
射频电路测试原理 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2005春季学期
射频电路测试原理
第十二讲 典型射频芯片测试介绍与 测量仪器的程控(GPIB)
leiyh@
参考文献
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参考：王子宇译，《射频电路设计--理论与应用》，电子工业出 版社，2002 参考：张之超等译，《无线通信设备与系统设计大全》，人民邮 电出版社, 2004 84000 Product Overview_5965-5272E.pdf RF_TestOfWLAN_china.pdf 典型射频芯片举例：MAX2644（LNA）、MAX2247（PA） 、MAX9996 （Downconversion Mixer）、MAX2660-MAX2673（Upconverters Mixer）、MAX2750-MAX2752（VCO）、MAX2452（I/Q Modulator） ..\82350A_GPIB_PCI_Card\Measurement Automation_59885591EN.pdf ..\82350A_GPIB_PCI_Card\Data Sheet_59662720E.pdf ..\82350A_GPIB_PCI_Card\Agilent VISA User’s Guide_5188-5722.pdf ..\82350A_GPIB_PCI_Card\Agilent SICL User’s Guide for Windows_E2094-90038.pdf
29dB功率增益； 3.3V，+24dBm输出功率下:
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效率（PAE）为24%； 可以获得低于-32dBc的一阶旁瓣抑制率（ACPR）； 以及低于-55dBc的二阶旁瓣抑制率（ACPR）。
MAX2247 PA
2.4GHz SiGe Linear Power Amplifier （2400 to 2500 GHz） KEY FEATURES：
射频电路测试原理 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2005春季学期
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Typical Operating Circuit
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2005春季Βιβλιοθήκη 期RF S-Parameters
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李国林
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2005春季学期
MAX2644 Noise Figure
2.4GHz SiGe, High IP3 Low-Noise Amplifier（2400 to 2500 GHz） KEY FEATURES：
Low Noise Figure (2.0dB at 2450MHz)； High Gain: 16dB； Adjustable IIP3 （-8 to -3 dBm）and Bias Current； Low-Power Standby Mode； On-Chip Output Matching； +2.7V to +5.5V Single-Supply Operation； Ultra-Small 6-Pin SC70 Package。
2.4GHz to 2.5GHz Operating Range； Up to +24dBm Linear Output Power (ACPR of Less than 32dBc First-Side Lobe and Less than -55dBc SecondSide Lobe)； 24% PAE at +24dBm Linear Output Power, 3.3V 24% PAE at +21dBm Linear Output Power, 3.0V 29dB Power Gain； On-Chip Power Detector with Buffered Output； Internal 50 Input Matching； Integrated Bias Circuitry； +2.7V to +4.2V Single-Supply Operation； 0.5µA Shutdown Mode； Tiny Chip-Scale Package (1.5mm x 2mm)。
内容
12.1 射频集成电路测试基本问题 12.2 滤波器主要技术指标及其测试方案 12.3 低噪声放大器主要技术指标及其测试方案 12.4 功率放大器主要技术指标及其测试方案 12.5 振荡器主要技术指标及其测试方案 12.6 混频器主要技术指标及其测试方案 12.7 调制解调器主要技术指标及其测试方案 12.8 电子测量自动化 12.9 GPIB总线标准 12.10 VXI总线系统简介 12.11 ATE自动测试系统 第六次实验 典型射频芯片测试 第十二讲 典型射频芯片测试介绍与测量仪器的程控 (GPIB)小结
威宇科技（）是一家外商独资的半导体 后工序企业,已在上海浦东开发区张江高科技园区建立 一个完整的封装设计,组装, 测试企业。
射频电路测试原理 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2005春季学期
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84000射频集成电路测试系统
安捷伦84000射频集成电路测试系统具有广泛升级空间 的RFIC解决方案，具有2到12个RF测试端口，可以满足 严格的市场需求，对于多功能RFIC、信号收发器、信 号混合器、信号转换器（Mixer）、功率放大器（PA） 和低噪声放大器（LNA）提供了完备的解决方案。 可以测试如噪声图、信号转换增益、双频三阶截取点、 相邻信道能量隔离等多种参数。 同时，84000系统不需要经常地进行校准，且校准过程 极为简单，易于操作，确保系统可以迅速地转产其它 器件。 相对于标准的实验室环境，84000的比对测试结果高达 98%。由于稳定的量产启动周期和迅速的器件转产能力， 84000可以极大地缩短测试时间，从而缩短了产品的上 市周期。