CN106707134B - 太赫兹频段功率放大芯片在片功率测试系统及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是一种太赫兹（THz）频段功率放大芯片在片功率测试系统，其结构包括处理器、探针台、信号源、扩频模块、功率计、电源、左S弯及波导探针、右S弯及波导探针、直流探卡。其测试方法，包括：1）建立信号源输出功率与扩频模块输出功率之间对应关系；2）原有系统基础上连接左、右S弯及波导探针；3）测试在片系统损耗；4）采集数据；5）处理器计算出待测太赫兹频段功率放大芯片的输入功率、输出功率及增益；6）判定是否需要进行其它芯片的测试。优点：1）实现了THz功率放大芯片输出功率、增益的精确测试；2）实现了对于THz功率放大器的在片自动测试，提高了测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太赫兹频段功率放大芯片在片功率测试系统及测试方法，所述的方法适用于太赫兹频段的功率放大芯片的相关测试，属于微波通信中的芯片测试领域。
背景技术
太赫兹（THz）波指频率在100GHz-10THz范围的电磁波，介于微波和光波之间，具有波长短、透过率高、带宽宽等特点，太赫兹频段在成像、频谱检测和高传输速率通信等方面具有广阔的应用前景，在雷达系统军事电子领域有重要的应用方向，如高精度雷达、反隐形雷达、保密通信和太赫兹成像探测等。
太赫兹功放芯片是支撑整个太赫兹固态系统的基石，是国内外太赫兹研究的基础和热点，THz频段功率放大芯片在片功率测试系统及测试方法也是目前该领域的关键技术，同时由于该频段信号小，因此如何实现该频段功放芯片的精确测试是一个技术难点，本发明提出一种用于THz频段功率放大芯片在片功率测试系统及测试方法，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太赫兹频段功率放大芯片在片功率测试系统及测试方法，其目的旨在避免装架测试效率低下的问题，同时实现THz波段功率放大芯片输出功率及增益等参量的测试，提高测试精度。
本发明的技术解决方案：一种太赫兹频段功率放大芯片在片功率测试系统，其结构包括处理器、探针台、信号源、扩频模块、功率计、电源、左S弯及波导探针、右S弯及波导探针，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/输入端与信号源的信号输入/输出端对应相接，处理器的第三信号输入端与功率计的信号输出端对应相接，处理器的第四信号与电源的输入输出端相连，同时电源的另外一个输出端接探卡的信号输入端，探卡的信号输出端接待测件(DUT)的信号输入端，信号源的信号输出端连接扩频模块输入端，扩频模块输出端连接左S弯及波导探针输入端，右S弯及波导探针输出端与功率计的输入端相接，左、右S弯及波导探针间连接待测件(DUT)。
其测试方法，包括如下步骤：
1）建立信号源输出功率与扩频模块输出功率之间对应关系；
2）在步骤1)的基础上连接左S弯及波导探针和右S弯及波导探针；
3）测试在片系统损耗；
4）采集数据；
5）处理器计算出待测太赫兹频段功率放大芯片的输入功率、输出功率及增益；
6）判定是否需要进行其它芯片的测试。
本发明的优点：
1）通过分别建立信号源与扩频模块输出功率及信号源与待测件输出功率的关系，从而计算得到THz功率放大芯片各频点输入输出间的对应关系，解决了现有该频段测试仪器输出功率小，扩频模块输出功率线形度差造成的测试精度下降的问题，实现了THz功率放大芯片输出功率、增益等关键指标的精确测试；
2）实现了对于THz功率放大器的在片自动测试，提高了测试效率。
附图说明
图1建立信号源输出功率与扩频模块输出功率之间对应关系的系统框图。
图2是搭建在片测试系统后在探针间连接直通件，测试系统左右S弯及波导探针损耗的系统框图。
图3 是搭建在片测功率测试系统框图。
图4是对整个测试方法的流程图。
具体实施方式
对照附图，一种太赫兹频段功率放大芯片在片功率测试系统，其特征是包括处理器、探针台、信号源、扩频模块、功率计、电源、左S弯及波导探针、右S弯及波导探针，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/输入端与信号源的信号输入/输出端对应相接，处理器的第三信号输入端与功率计的信号输出端对应相接，处理器的第四信号与电源的输入输出端相连，同时电源的另外一个输出端接直流探卡的电流输入端，探卡的信号输出端接待测件(DUT)的信号输入端，信号源的信号输出端连接扩频模块输入端，扩频模块输出端连接左S弯及波导探针输入端，右S弯及波导探针输出端与功率计的输入端相接，左、右S弯及波导探针间连接待测件(DUT)。
对照附图，太赫兹频段功率放大芯片在片功率测试系统的测试方法包括如下步骤：
1）如图1，建立信号源输出功率与扩频模块输出功率之间对应关系；
利用处理器控制信号源输出功率并采集信号源输出不同功率时功率计检测到的扩频模块输出的功率值，建立信号源输出功率与连接的扩频模块输出功率之间的对应关系；
2）如图2，在步骤1)的基础上连接左S弯及波导探针和右S弯及波导探针；
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两个波导探针间，利用处理器利用数据传输线控制信号源输出功率并采集信号源输出不同功率时功率计检测到的功率值，并与步骤1）中采集到的功率进行比较，两者功率值相减即为连入的S弯及波导探针损耗，由于左S弯及波导探针和右S弯及波导探针完全一致，即可认定为左S弯及波导探针和右S弯及波导探针的损耗均为总损耗的一半；
4）采集数据；
如图3将待测太赫兹频段功率放大芯片置于两个波导探针之间，直流探卡接触到功放芯片直流加电位置，由处理器通过数据传输线控制电源及直流探卡对待测芯片进行加电（具体电压值根据电路设计要求来定），并同时控制信号源输出一定范围内的功率（具体功率值由电路设计要求来定），并对电源加电后实际测试的电压、电流值及功率计的输出功率进行采集；
5）处理器计算出待测太赫兹频段功率放大芯片的输入功率、输出功率及增益；
定义扩频模块对应不同信号源输入功率的输出功率为，则在连接左、右S弯及波导探针连接直通件后采集得到的输出功率为，连接待测功放芯片后输出功率为，因此可以计算得到左右S弯及波导探针的损耗均为
从而实际输入待测功率放大芯片的输入功率为
待测太赫兹频段功率放大芯片实际输出功率为：
功率放大器的增益为：
6）根据实际测试需求判定（是否需要进行其它芯片的测试，若需要则利用处理器通过数据传输线程控移动探针台位置至另一个待测的功放芯片处，重复4）-5）进行另一个待测芯片的测试，若不需要则结束测试。
根据本测试方法实现太赫兹频段功率放大芯片测试实例如下。
Claims (1)
1.一种太赫兹频段功率放大芯片在片功率测试系统，其特征是包括处理器、探针台、信号源、扩频模块、功率计、电源、左S弯及波导探针、右S弯及波导探针，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/输入端与信号源的信号输入/输出端对应相接，处理器的第三信号输入端与功率计的信号输出端对应相接，处理器的第四信号输出/输入端与电源的输入/输出端相连，同时电源的另外一个输出端接直流探卡的信号输入端，直流探卡的信号输出端接待测件的信号输入端，信号源的信号输出端连接扩频模块输入端，扩频模块输出端连接左S弯及波导探针输入端，右S弯及波导探针输出端与功率计的输入端相接，左、右S弯及波导探针间连接待测件；
该测试系统的测试方法包括如下步骤：
1）建立信号源输出功率与扩频模块输出功率之间对应关系；
2）连接左S弯及波导探针和右S弯及波导探针；
3）测试在片系统损耗；
4）采集数据；
5）处理器计算出待测件的输入功率、输出功率及增益；
6）判定是否需要进行其它芯片的测试；
步骤1）建立信号源输出功率与扩频模块输出功率之间对应关系：利用处理器控制信号源输出功率，并采集信号源输出不同功率时功率计检测到的扩频模块输出的功率值，建立信号源输出功率与连接的扩频模块输出功率之间的对应关系；
步骤3）测试在片系统损耗：将校准片直通件置于两个波导探针间，利用处理器控制信号源输出功率，并采集信号源输出不同功率时功率计检测到的功率值，并与步骤1）中采集到的功率进行比较，两者功率值相减即为连入的左、右S弯及波导探针损耗，由于左S弯及波导探针和右S弯及波导探针完全一致，即可认定为左S弯及波导探针和右S弯及波导探针的损耗均为总损耗的一半；
步骤4）采集数据：将待测件置于两个波导探针之间，直流探卡接触到待测件直流加电位置，由处理器通过数据传输线控制电源及直流探卡对待测件进行加电，具体电压值根据电路设计要求来定，并同时控制信号源输出一定范围内的功率，具体功率值由电路设计要求来定，并对电源加电后实际测试的电压、电流值及功率计的输出功率进行采集；
步骤5）处理器计算出待测件的输入功率、输出功率及增益：
定义扩频模块对应信号源输入不同功率的输出功率为P源，则左S弯及波导探针、右S弯及波导探针连接校准片直通件后采集得到的输出功率为P直通，连接待测件后输出功率为P全，因此可以计算得到左S弯及波导探针、右S弯及波导探针的损耗均为：
从而实际输入待测件的输入功率为：
待测件实际输出功率为：
待测件的增益为：
；
步骤6）判定是否需要进行其它芯片的测试：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件处，重复步骤4）-步骤5）开展相关测试，若不需要则结束测试。
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