CN109188254B - 用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法及装置 - Google Patents
用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本公开提供了一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准装置，包括主控单元、微波半导体器件多参数测试设备、校准通道路由单元、功率校准模块、标准信号发生模块和矢量网络分析仪校准模块；其中所述主控单元被配置为通过外部程控与供电功能，接收来自微波半导体器件多参数测试设备的校准配置信息和程控命令；和通过校准通道路由单元为测试端口分别构建相应的输出信号功率校准通道、信号接收特性校准通道和散射参数测试特性校准通道；所述功率校准模块、标准信号发生模块和矢量网络分析仪校准模块被配置为通过单次连接方式进行相应参数特性测试的自动校准。
Description
技术领域
本公开属于微波测试技术领域，具体涉及一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法及装置。
背景技术
随着微波半导体集成电路的产业化发展，对于微波半导体集成电路电气特性的测量效率和准确度要求也越来越高。
微波半导体集成电路电气特性测量的传统校准方法原理示意图如图1所示。结合图1以及实际应用的需求分析，可知微波半导体集成电路电气特性测量的传统校准方法存在如下不足：
1、基于传统方法，要进行微波半导体集成电路电气特性测量的校准就需要多次分别拆卸和装联不同校准设备，如功率计、标准信号源及矢量网络分析仪校准件等，以实现相应校准功能，每次连接需要人工操作和干预，反复拆装引入的测量不确定性和随机误差较大，对校准结果会引入较大的不确定性，对操作人员的技术和素质要求较高，而且进行的校准功能与参数类别单一，总体校准效率较低；
2、基于传统方法，如果无法将不同校准设备，如功率计、标准信号源及矢量网络分析仪校准件等，的端口直接连接至测试端口而需要通过转接器、电缆等互连方式进行连接，那么由于测试端面和校准端面并未统一在同一个端面会导致实际测量的准确度因此受到很大影响而无法满足应用要求；
3、基于传统方法，微波半导体集成电路电气特性测量的校准需要多次分别拆卸和装联等，难以将相应校准功能整合融入自动测试的完整能力以实现多参数自动测试的高效集成测控，不能满足测试应用对测试工程领域的现实技术要求。
因此，为有效解决高效、准确的微波半导体集成电路电气特性测量问题，需要一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法及装置，以最大限度地满足相关测试应用需求和更高的技术要求。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法及装置，通过该方法及装置可以实现微波半导体器件多参数测试设备和校准装置的高效集成测控工作，完成设备工作状态及校准数据的自动识别与调用处理，一次性完成多路收发通道的输出信号功率和散射参数校准，在相应校准面实现并提供具有高准确度的测量能力特性，在所支持测量规模范围内以通用化的方式提供相关电气特性高效、准确的测量解决方案，有效解决基于传统校准方法的效率较低、功能单一以及因校准面和测试面难以统一于同一个端面导致测量准确度受限等问题。
为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：
一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准装置，包括主控单元、微波半导体器件多参数测试设备、校准通道路由单元、功率校准模块、标准信号发生模块和矢量网络分析仪校准模块；其中
所述主控单元被配置为通过外部程控与供电功能，接收来自微波半导体器件多参数测试设备的校准配置信息和程控命令；和
通过校准通道路由单元为测试端口分别构建相应的输出信号功率校准通道、信号接收特性校准通道和散射参数测试特性校准通道；
所述功率校准模块、标准信号发生模块和矢量网络分析仪校准模块被配置为通过单次连接方式进行相应参数特性测试的自动校准。
进一步的，所述校准通道路由单元用于与微波半导体器件多参数测试设备的测试端口适配互连并按测试要求构建需要的校准通道。
进一步的，所述功率校准模块用于微波半导体器件多参数测试设备的多通道输出信号功率校准。
进一步的，所述标准信号发生模块用于微波半导体器件多参数测试设备的多通道信号接收特性校准。
进一步的，所述矢量网络分析仪校准模块用于微波半导体器件多参数测试设备的多通道散射参数测试特性校准。
进一步的，所述校准装置还包括存储处理单元，所述存储处理单元与主控模块相连。
进一步的，所述存储处理单元被配置为用于校准装置自身特性标定数据的存储以及调用处理，完成校准装置自身特性标定数据的自动识别与校准后去除处理。
进一步的，所述校准装置自身特性标定数据为从校准装置的校准端面到校准装置内部的各校准设备之间由通道固有特性所引入的系统误差，所述系统误差通过测量标定后作为标定数据存储在存储处理单元中。
一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法，包括如上所述的校准装置，其方法具体为：
接收校准配置信息和程控命令；
根据实际测试应用需求，构建相应的输出信号功率校准通道、信号接收特性校准通道和散射参数测试特性校准通道；
单次自动进行多通道输出信号功率校准、多通道信号接收特性校准和多通道散射参数测试特性校准。
进一步的，所述校准方法还包括根据校准装置的测试标定和校准装置自身特性标定数据的调用与运算处理，完成校准装置自身特性标定数据的自动识别与校准后去除处理，使得测试端面、校准装置的校准端面和校准装置内部的校准设备端面全部统一在同一个端面。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、采用本公开提供的方法，在进行微波半导体集成电路电气特性测量的校准时，只需将本公开的校准装置与微波半导体器件多参数测试设备进行单次直接互连，就可以协同完成相应多参数测试特性的校准功能，校准功能与参数种类较为丰富、校准方法简便、效率较高，且可在支持测试规模的基础上适配不同配置的测量校准，通用性较强；
2、采用本公开提供的方法，在进行微波半导体集成电路电气特性测量的校准时，通过本公开的校准装置的测试标定和内部标定数据的调用和运算处理，就可以使得测试端面、校准装置的校准端面和校准装置内部的校准设备端面全部统一在同一个端面，保证测量结果的高准确度；
3、采用本公开提供的方法，能够将微波半导体集成电路电气特性测量的校准功能整合融入自动测试的完整能力中，实现多参数自动测试的高效集成测控，满足测试应用对测试工程领域的现实技术要求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为微波半导体集成电路电气特性测量的传统校准方法原理示意图；
图2为本公开校准方法工作原理组成示意。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本公开做进一步的说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
如图1所示，传统方法中，需要将信号功率校准设备，如功率计，手动逐一直接连接在测试端口(发射通道)或通过电缆连接至测试端口(反射通道)，对微波半导体器件多参数测试设备的输出信号功率进行校准；需要将信号接收校准设备，如标准信号源，手动逐一直接连接在测试端口(接收通道)或通过电缆连接至测试端口(接收通道)，对微波半导体器件多参数测试设备的信号接收特性进行校准；需要将散射参数校准设备，如矢量网络分析仪校准件，手动逐一直接连接在测试端口(发射通道和接收通道)或通过电缆连接至测试端口(发射通道和接收通道)，对微波半导体器件多参数测试设备的散射参数测试特性进行校准。如要进行微波半导体器件多参数测试设备的多通道、多参数测试校准就需要多次分别拆卸和装联以实现相应校准功能。当测试端口与不同校准设备的端口由于连接器类型不匹配、使用空间限制等原因不能直接互连而需要通过转接器、电缆等实现连接，校准端面和测试端面就无法统一到同一个端面，测量准确度就会因此受到很大影响，难以有效满足相应的测试需求。
可见，现有技术中存在微波半导体集成电路电气特性测量的传统校准方法由于效率较低、功能单一以及因校准面和测试面难以统一于同一个端面而导致测量准确度受限等因素已不能适应新的测试需求，需要创新提出或形成与应用需求相适应的校准方法与技术的问题，为了解决如上的技术问题，本公开提供了一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法及装置，以最大限度地满足相关测试应用需求和更高的技术要求。
图2所示为本公开准方法的工作原理组成示意框图，虚线框内的部分即是本公开用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准装置，包括主控单元、微波半导体器件多参数测试设备、校准通道路由单元、接口单元、功率校准模块、标准信号发生模块和矢量网络分析仪校准模块。
其中，主控单元是本校准装置的核心。根据实际测试应用需求，通过外部程控与供电功能，接收来自微波半导体器件多参数测试设备的校准配置信息和程控命令，通过校准路由单元为测试端口分别构建相应的输出信号功率校准通道、信号接收特性校准通道和散射参数测试特性校准通道，由高集成度的小型化功率校准模块、小型化标准信号发生模块和小型化矢量网络分析仪校准模块以单次连接的方式实现相应参数特性测试的自动校准；
本校准装置中的校准通道路由单元主要实现与微波半导体器件多参数测试设备的测试端口适配互连并按测试要求构建需要的校准通道；
本校准装置中的小型化功率校准模块主要实现微波半导体器件多参数测试设备的多通道输出信号功率的校准功能；
本校准装置中的小型化标准信号发生模块主要实现微波半导体器件多参数测试设备的多通道信号接收特性的校准功能；
本校准装置中的小型化矢量网络分析仪校准模块主要实现微波半导体器件多参数测试设备的多通道散射参数测试特性的校准功能；
本校准装置中的存储处理单元主要实现校准装置自身特性标定数据的存储以及调用处理功能。从校准装置的校准端面到装置内部的各校准设备之间存在由通道固有特性引入的误差，由于该误差属于系统误差，是稳定、可重复和可表征的，因此使用高性能测试仪器对其进行测试标定，可以将其作为标定数据存储在存储/处理单元中。当进行微波半导体集成电路电气特性测量的校准时，由于本校准装置的校准端面和测试端面是直接互连，因此自动将该数据从存储处理单元中调用出来并加以去除处理，就可以使得测试端面、校准装置的校准端面和校准装置内部的校准设备端面全部统一在同一个端面，保证测量结果的高准确度。
本公开提出基于主控单元、校准通道路由单元、小型化功率校准模块、小型化标准信号发生模块、小型化矢量网络分析仪校准模块、存储/处理单元、接口单元等多功能单元综合集成的微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法及装置，将相对独立的单一参数特性测量的校准功能协同整合为有机一体，不同参数特性测量的校准功能可以在单次直接互连完成后自动切换与执行，并通过本公开的校准装置的测试标定和内部标定数据的调用与运算处理，使得测试端面、校准装置的校准端面和校准装置内部的校准设备端面全部统一在同一个端面，有效解决微波半导体集成电路电气特性测量的校准需要多次分别拆卸和装联不同校准设备，如功率计、标准信号源、矢量网络分析仪校准件等，以实现相应校准功能的技术难题，提高校准通用性、校准综合效率和测量准确度，降低校准成本和复杂度；
本公开提出基于微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法及装置的集成测控方法，根据实际应用需求和校准装置中多功能单元的技术特性，接收来自微波半导体器件多参数测试设备的校准配置信息和程控命令，通过相应状态的设置、测试标定与控制，完成校准装置内部标定数据的自动识别与校准后去除处理，能够实现通用化与适应性较强的解决方案，方便融入并形成完整的自动测试能力。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准装置，其特征在于，包括主控单元、微波半导体器件多参数测试设备、校准通道路由单元、功率校准模块、标准信号发生模块和矢量网络分析仪校准模块；其中
所述主控单元被配置为通过外部程控与供电功能，接收来自微波半导体器件多参数测试设备的校准配置信息和程控命令；和
通过校准通道路由单元为测试端口分别构建相应的输出信号功率校准通道、信号接收特性校准通道和散射参数测试特性校准通道；
所述功率校准模块、标准信号发生模块和矢量网络分析仪校准模块被配置为通过单次连接方式进行相应参数特性测试的自动校准；
所述功率校准模块用于微波半导体器件多参数测试设备的多通道输出信号功率校准；
所述标准信号发生模块用于微波半导体器件多参数测试设备的多通道信号接收特性校准；
所述矢量网络分析仪校准模块用于微波半导体器件多参数测试设备的多通道散射参数测试特性校准；
校准装置的测试标定和内部标定数据的调用和运算处理，使得测试端面、校准装置的校准端面和校准装置内部的校准设备端面全部统一在同一个端面。
2.如权利要求1所述的一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准装置，其特征在于，所述校准通道路由单元用于与微波半导体器件多参数测试设备的测试端口适配互连并按测试要求构建需要的校准通道。
3.如权利要求1所述的一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括存储处理单元，所述存储处理单元与主控模块相连。
4.如权利要求3所述的一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准装置，其特征在于，所述存储处理单元被配置为用于校准装置自身特性标定数据的存储以及调用处理，完成校准装置自身特性标定数据的自动识别与校准后去除处理。
5.如权利要求4所述的一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准装置，其特征在于，所述校准装置自身特性标定数据为从校准装置的校准端面到校准装置内部的各校准设备之间由通道固有特性所引入的系统误差，所述系统误差通过测量标定后作为标定数据存储在存储处理单元中。
6.一种用于微波半导体集成电路电气特性测量的校准方法，包括如权利要求1-5任一所述的校准装置，其特征在于，具体包括：
接收校准配置信息和程控命令；
根据实际测试应用需求，构建相应的输出信号功率校准通道、信号接收特性校准通道和散射参数测试特性校准通道；
单次自动进行多通道输出信号功率校准、多通道信号接收特性校准和多通道散射参数测试特性校准；
所述校准方法还包括根据校准装置的测试标定和校准装置自身特性标定数据的调用与运算处理，完成校准装置自身特性标定数据的自动识别与校准后去除处理。
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