Spektrale Signalflussmodellierung Durch Harmonischen-Transfer-Matrizen Fur Den Selbsttest Und Die Selbstkorrektur Von Hochfrequenzschaltungen

In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept fur den integrierbaren Selbsttest BIST (built-in self-test) von Hochfrequenzschaltungen entwickelt, das besonders fur einen schnellen Produktionstest geeignet ist. Es zeigt sich jedoch, dass aus der Stimulusantwort auf einfache Weise auch Informationen zum integrierbaren Selbstabgleich BISC (built-in self-correction) gewonnen werden konnen. Ausgehend von einer Recherche des aktuellen Standes der Technik auf diesem Gebiet wird die Verwendung eines orthogonalen Vieltragersignales (OFDM-Signal) als Stimulus favorisiert. Die daraus resultierende Stimulusantwort ist dann leicht analysierbar, wenn man ihre Orthogonalitatseigenschaft ausnutzt, denn die entstehenden Intermodulationsprodukte bilden zwar neue, aber zu den ubrigen Komponenten wiederum orthogonale Spektralkomponenten. Durch die Kettenschaltung von Sender und Empfanger des zu testenden Transceivers mit loopback wird nicht nur die Hochfrequenztauglichkeit, sondern auch ein sehr geringer Aufwand erreicht, insbesondere durch den geringen Schaltungsumfang der loopback-Schaltung und die Mitbenutzung des Basisbandteils zur Stimulusgenerierung und Stimulusantwortanalyse. Das Problem der Unterdruckung von Intermodulationsprodukten durch nachfolgende schmalbandige Filter wird durch eine der Rauschklirrmessung entlehnte Methode gelost, indem in den Stimulus eine spektrale Lucke eingefugt wird. Das vorgestellte Testkonzept ist damit eine Kombination der an sich bekannten Prinzipien loopback-Kettenschaltung, OFDM-Signal als Stimulus und Rauschklirrmessung, die zusammen eine innovative Moglichkeit des integrierten Selbsttests von RF-Front-Ends bietet. Als zentrales Resultat dieser Arbeit wird aus den Erkenntnissen bei der Betrachtung der Eigenschaften des OFDM-Stimulus, der Intermodulationsprodukte und der Rauschklirrmessmethode eine neue Theorie des spektralen Signalflusses entwickelt. Diese Theorie stellt eine Erweiterung der Signalflussgraphen dar. Dabei werden die Signale an jedem Punkt der Schaltung durch Fourierreihenentwicklung in ihre spektralen Komponenten zerlegt und deren Ausbreitung zum Ausgang des Testobjektes DUT (device under test) getrennt betrachtet. Die spektralen Signalflusspfade werden als spektrale Signalflussgraphen dargestellt, die durch die Angabe ihrer Adjazenzmatrizen charakterisiert sind. Diese Matrix, das Fehlermodell, wird als Harmonischen-Transfer-Matrix bezeichnet. Bei naherer Betrachtung zeigt sich, dass das Modell der spektralen Signalflusspfade das Pendant des analogen Tests zum digitalen Haftfehler -(stuck-at)-Fehlermodell ist. Daraus lassen sich erste Schlussfolgerungen zur zweckmassigen Gestaltung des Stimulus ableiten. Nach einer Betrachtung der Moglichkeiten der spektralen Stimulusantwortanalyse wendet sich die Arbeit dem Entwurf von Schaltungen zum Selbstabgleich zu. Dabei werden an ausgewahlten Beispielen Moglichkeiten zum empfindlichkeitsverringernden Entwurf und zum Abgleich von Mikrowellenschaltungen mittels Laser und mittels elektrischer Stellschaltungen vorgestellt. Die Arbeit schliesst mit Hinweisen zur praktischen Implementierung.