CN106597249A

CN106597249A - W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统及测试方法

Info

Publication number: CN106597249A
Application number: CN201610883450.9A
Authority: CN
Inventors: 陆海燕; 王维波; 程伟; 郭方金; 孔月婵; 陈堂胜
Original assignee: CETC 55 Research Institute
Current assignee: CETC 55 Research Institute
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2017-04-26

Abstract

本发明是W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统及测试方法，其结构包括处理器、探针台、噪声仪、电源，其中处理器的第一信号输出/输入端与探针台的信号输入/输出端对应相接，处理器的第二信号输出/输入端与噪声仪的信号输入/输出端对应相接，噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输入端，电源的电源输出端接处理器、直流探卡的电源信号输入端。优点：避免了装架噪声系数测试效率低下的问题，同时避免了传统在片测试由于系统损耗过大,在该频段无法实现噪声系数归零的问题。通过噪声级联公式处理相应数据计算出低噪声芯片的实际噪声系数、增益等关键指标。

Description

W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及一种低噪声放大芯片的在片测试方法及其测试系统，所述的方法适用于W波段的低噪声芯片噪声系数的相关测试，属于微波通信中的芯片测试领域。

背景技术

研究W波段雷达、W波段通信系统的关键是要大力发展W波段发射机与接收机技术。对于接收机而言，主要是改善噪声系数和相位噪声等指标。低噪声放大器（LNA）通常位于接收机的第一级放大电路，主要作用是在产生尽量低的噪声的前提下，对射频信号进行放大，以降低后续模块产生的噪声对接收机的干扰。因此W波段低噪声功率放大芯片是W波段雷达和通信系统前端最关键的部分之一，W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统及测试方法也是目前该领域的关键技术。由于在该频段现有测试仪器精度下降，在片测试系统无法直接归零，而装架测试大大降低测试效率因此提出一种用于W波段噪声系数测试的测试系统，实现该频段的在片测试效率提升，并确保测试精度。

发明内容

本发明提出的是一种用于W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统及测试方法。其目的旨在避免装架测试效率低下，同时解决原有测试方法由于系统损耗过大，出现无法归零的问题，可准确、高效的完成W波段低噪声放大芯片噪声系数及增益等参量的测试。

本发明的技术解决方案：W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统，其结构是包括处理器、探针台、噪声仪、电源，其中处理器的第一信号输出/输入端与探针台的信号输入/输出端对应相接，处理器的第二信号输出/输入端与噪声仪的信号输入/输出端对应相接，噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输入端，电源的电源输出端接处理器、直流探卡的电源信号输入端。

其测试方法，包括如下步骤：

1）连接测试系统在波导端口进行校准；

2）在步骤1)的基础上连接波导同轴转换及探针构成在片测试系统；

3）将校准片直通件置于探针尖，通过处理器程控测试系统损耗，并将测试结果反馈至处理器；

4）将待测W波段低噪声放大芯片置于探针间，处理器控制电源、噪声仪，采集数据；

5）处理器处理并计算出待测低噪声MMIC的噪声系数及增益；

6）判定是否需要进行其它芯片的测试，若需要则利用处理器程控移动探针台位置至另一个待测的低噪声MMIC处，重复步骤4）、5）进行另一个待测芯片的噪声系数测试，若不需要则结束测试。

本发明的优点：

1）解决了W波段仪表的接收机灵敏度下降，无法对测试系统进行归零的问题；

2）处理器实现了对于噪声仪、电源及探针台等设备仪表的控制及系统数据的采集及处理。在测试功能完成后可根据系统的各部分损耗及噪声参量的测试结果进行计算，得到相关低噪声放大芯片的实际噪声系数值；

3）实现了圆片位置信息的导入及对探针台圆片位置的控制，实现测试过程的自动化；

4）将吸波材料置于探针台托盘上，可将待测圆片置于吸波材料上，吸波材料的主要作用是防止探针端信号经由探针台金属CHUCK造成反射,防止该反射信号引起的测试误差。（注：若待测件是由背孔工艺制作的则不需要吸波材料，以免影响待测件接地）。

附图说明

图1是搭建在片系统前在波导面将测试系统进行校准的系统框图。

图2是搭建在片测试系统后在探针间连接直通件，测试系统自身损耗的系统框图。

图3 是搭建在片测试系统全网络噪声系数测试系统框图。

图4 是系统整体构成示意图。

图5是对整个测试方法的流程图。

具体实施方式

波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统，其结构包括处理器、探针台、噪声仪、电源，其中处理器的第一信号输出/输入端与探针台的信号输入/输出端对应相接，处理器的第二信号输出/输入端与噪声仪的信号输入/输出端对应相接，噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输入端，电源的电源输出端接处理器、直流探卡的电源信号输入端。

所述的探针台上设有W波段低噪声源，W波段低噪声放大芯片，左、右波段同轴转换及探针，DUT，下变频模块；其中W波段低噪声源的信号输出端与W波段低噪声放大芯片、左波段同轴转换及探针串接，下变频模块的信号输出端与右波段同轴转换及探针的信号输入端相接，左、右波段同轴转换及探针间串接DUT，DUT的第三信号输入端接直流探卡的信号输出端。

下面结合附图描述W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统的测试方法，该方法包括如下步骤：

1）根据图1连接测试系统在波导端口面进行校准；

在W波段由于噪声源性能有所降低，如果采用传统的校准方法在搭建在片测试系统后进行校准则噪声系数无法归零，因此本方案采用在波导面并连接同频段低噪声放大器的方法进行校准，确保噪声系数归零；

2）如图2在1)的基础上连接波导同轴转换及探针构成在片测试系统；

在片测试相较于装架测试的优点是不需要进行夹具设计，同时避免了装架过程中由于金丝焊点等引入的寄生效应所造成的对于测试结果的影响，且大大提高测试效率。所连接的在片测试系统框图如图2所示；

3）测试在片系统损耗

将校准片直通件置于探针尖，利用程控测试系统损耗，并将测试结果反馈至处理器；其测试损耗即为如图2连接系统后测试所得增益值，此时增益测试值为负值，由于输入端输出端完全一致，即可认定为输入端及输出端损耗均为总系统损耗的一半；

4）处理器对采集数据

根据图3连接的在片测试系统，将待测W波段低噪声放大芯片置于探针间，通过处理器控制电源加电采集不同偏压状态下全网络的噪声系数及增益；

5）利用软件对采集数据进行处理计算出待测低噪声MMIC的噪声系数；

根据噪声级联公式

式中和为输入网络的噪声系数和可用功率增益，、为低噪声功放芯片的噪声系数和可用功率增益，为输出网络的噪声系数，为测量网络的噪声系数；

由于输入和输出网络为无源网络，其噪声系数为可用功率增益的倒数：

所以所测量低噪声MMIC的噪声系数表达式为：

根据以上公式计算出待测芯片实际的噪声系数及增益并输出相应结果；

6）判定是否需要进行其它芯片的测试，若需要则利用处理器程控移动探针台位置至另一个待测的低噪声MMIC处，重复4）-5）进行另一个待测芯片的噪声系数测试若不需要则结束测试。

传统在片噪声测试系统无法归零 ,利用本测试方法可归零,同时根据测试系统损耗及电路测试初始值计算出待测芯片实际噪声系数及增益。

Claims

1.W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统，其特征是包括处理器、探针台、噪声仪、电源，其中处理器的第一信号输出/输入端与探针台的信号输入/输出端对应相接，处理器的第二信号输出/输入端与噪声仪的信号输入/输出端对应相接，噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输入端，电源的电源输出端接处理器、直流探卡的电源信号输入端。

2.根据权利要求1所述的W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统，其特征是所述的探针台上设有W波段低噪声源，W波段低噪声放大芯片，左、右波导同轴转换及探针，待测件(DUT)，下变频模块；其中W波段低噪声源的信号输出端与W波段低噪声放大芯片、左波导同轴转换及探针串接，下变频模块的信号输出端与右波导同轴转换及探针的信号输入端相接，左、右波导同轴转换及探针间连接待测件(DUT)，待测件(DUT)的第三信号输入端接直流探卡的信号输出端。

3.如权利要求1所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是包括如下步骤：

1）连接测试系统在波导端口进行校准；

3）测试在片系统损耗；

4）采集数据;

5）处理器处理并计算出待测低噪声MMIC的噪声系数及增益；

6）判定是否需要进行其它芯片的测试。

4.根据权利要求3 所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是步骤1）连接测试系统在波导端口进行校准：

在W波段由于噪声源性能有所降低，采用在波导面并连接同频段低噪声放大器的方法进行校准，确保噪声系数归零。

5.根据权利要求3 所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是步骤 2）在步骤1)的基础上连接波导同轴转换及探针构成在片测试系统：将噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输出入端，所述的W波段低噪声源的信号输出端连接W波段低噪声放大芯片的信号输入端，W波段低噪声放大芯片的信号输出端连接左波导同轴转换及探针的信号输入端，左波导同轴转换及探针的信号输出端连接被测件的一个信号输入端，被测件的另一个信号输入端连接右波导同轴转换及探针的信号输出端，右波导同轴转换及探针的信号输入端连接下变频模块的信号输出端；在片测试不需要进行夹具设计，避免了装架过程中由于金丝焊点引入的寄生效应所造成的对于测试结果的影响，且大大提高测试效率。

6.根据权利要求3 所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是步骤3）测试在片系统损耗：将校准片直通件置于探针尖，利用程控测试系统损耗，并将测试结果反馈至处理器；测试得到系统增益值，此时增益测试值为负值为系统损耗，由于输入端输出端完全一致，即可认定为输入端及输出端损耗均为总系统损耗的一半。

7.根据权利要求3 所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是步骤4）采集数据：将待测W波段低噪声放大芯片置于探针间，通过处理器控制电源加电采集不同偏压状态下全网络的噪声系数及增益。

8.根据权利要求3 所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是步骤5）处理器处理并计算出待测低噪声MMIC的噪声系数及增益：

对采集数据进行处理计算出待测低噪声MMIC的噪声系数；根据噪声级联公式

所以所测量低噪声MMIC的噪声系数表达式为：

根据以上公式计算出待测芯片实际的噪声系数及增益并输出相应结果。

9.权利要求3 所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是步骤6）判定是否需要进行其它芯片的测试，若需要则利用处理器程控移动探针台位置至另一个待测的低噪声MMIC处，重复4）-5）进行另一个待测芯片的噪声系数测试若不需要则结束测试。