CN110007209A - GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统，包括微波信号源、驱动放大器、耦合器、在片测试模块、功率检测单元、功率环路自动化控制模块和功放自动化测试模块；依次按微波信号源、驱动放大器、耦合器、功率检测单元的顺序进行信号线连接，微波信号源、功率检测单元与功率环路自动化控制模块电性连接，并受其控制；耦合器与在片测试模块通过信号线连接，在片测试模块、功率环路自动化控制模块和功放自动化测试模块通过信号线连接，并受其控制；本发明提供GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统，可以精确保证每颗芯片的输入功率要求，有效提高和保证测试精度。

Description

GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统

技术领域

本发明涉及集成电路芯片电性能测试领域，更具体的说，它涉及GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统。

背景技术

功率放大器芯片是通信及雷达系统中的关键部件。GaN功率放大器芯片具有高功率、高效率等特点，已广泛应用于军用和民用领域。GaN功率放大器芯片在大信号下的关键技术指标有增益、饱和输出功率、压缩点等。在大信号条件下，GaN功率放大器的输入功率要求较高，常规的测试设备往往无法满足激励要求。因此，在测试时需要使用外部驱动放大器来推动信号源的输出信号，使其满足GaN功率放大器的测试要求。然而由于驱动放大器自身的增益不平坦和温度变化对其增益影响等因素，无法准确保证GaN功率放大器的激励功率，将影响测试精度，并且无法保证大批量测试GaN功率放大器芯片时的一致性和重复性。常规GaN功率放大器在大信号条件下往往使用手动测试系统。手动测试系统只能简单的检测输入信号的功率大小，手动调节信号源输出功率，补偿功率偏差。手动测试系统存在效率极低、成本大、精度低、重复性差等缺点，无法实现大批量电性能测试。随着GaN功率放大器芯片的量产，GaN功率放大器芯片在大信号条件下必须采用自动化测试系统。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统，该系统可以精确保证每颗芯片的输入功率要求，有效提高和保证测试精度，并且实现了GaN功率放大器芯片在大信号条件下的在片自动化测试，实现了高效率、高一致性、高重复性和低成本，满足量产化要求。

本发明的技术方案如下：

GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统，包括微波信号源、驱动放大器、耦合器、在片测试模块、功率检测单元、功率环路自动化控制模块和功放自动化测试模块；依次按微波信号源、驱动放大器、耦合器、功率检测单元的顺序进行信号线连接，微波信号源、功率检测单元与功率环路自动化控制模块电性连接，并受其控制；耦合器与在片测试模块通过信号线连接，在片测试模块、功率环路自动化控制模块和功放自动化测试模块通过信号线连接，并受其控制。

进一步的，微波信号源为在片测试系统提供高质量的激励信号；

驱动放大器为放大微波信号源输出的小信号功率，且放大后的信号功率满足GaN功率放大器芯片满足测试所需的大信号功率激励要求；

耦合器为耦合一部分驱动放大器的输出信号，该输出信号用于功率监测；

功率检测单元包括射频微波功率探头和功率计，射频微波功率探头完成激励信号功率测量；功率计从射频微波功率探头读取数据并分析数据；

功率环路自动化控制模块，实现读取功率检测单元测量得到的驱动放大器输出信号功率值，将其与校准数据进行比对，并根据偏差调整微波信号源输出功率，精确控制GaN功率放大器的输入激励信号功率；

在片测试模块包括探针台、微波探针、衰减器、功率计、频谱仪；功率计配合探针台、微波探针、衰减器完成GaN功率放大器输出信号的功率和增益测试；频谱仪配合探针台、微波探针、衰减器完成GaN功率放大器输出信号的杂散测试；

自动化控制模块，控制测试设备、自动读取在片测试模块的测试结果，整理测试数据，输出测试报告；控制功率环路自动化控制模块，精确保证GaN功率放大器激励信号功率。

进一步的，微波信号源产生的连续波或脉冲信号，经驱动放大器放大后输入耦合器，耦合器耦合一部分信号功率至功率检测单元。

进一步的，功率环路自动化控制模块根据功率检测单元检测得到的功率测量结果，自动调整信号源输出功率，从而精确控制耦合器输出功率。

本发明相比现有技术优点在于：本发明提供了GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统。该自动化测试系统可以精确保证每颗芯片的输入功率要求，有效提高测试精度，并且实现了GaN功率放大器芯片在大信号条件下的在片自动化测试，极大了提高了测试效率，实现了批量化电性能测试，且高效率、高一致性、高重复性和低成本，满足量产化要求。

附图说明

图1为本发明的GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统框图；

图2为本发明的GaN功率放大器芯片在片测试系统功率控制环路校准框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明而不能作为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科技术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样的定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1和图2所示，GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统，包括微波信号源、驱动放大器、耦合器、在片测试模块、功率检测单元、功率环路自动化控制模块和功放自动化测试模块。依次按微波信号源、驱动放大器、耦合器、功率检测单元的顺序进行信号线连接，微波信号源、功率检测单元与功率环路自动化控制模块电性连接，并受其控制。耦合器与在片测试模块通过信号线连接，在片测试模块、功率环路自动化控制模块和功放自动化测试模块通过信号线连接，并受其控制。

微波信号源为在片测试系统提供高质量的激励信号。微波信号源产生的连续波或脉冲信号，经驱动放大器放大后输入耦合器，耦合器耦合一部分信号功率至功率检测单元。

驱动放大器为放大微波信号源输出的小信号功率，且放大后的信号功率满足GaN功率放大器芯片满足测试所需的大信号功率激励要求。

耦合器为耦合一部分驱动放大器的输出信号，该输出信号用于功率监测。

功率检测单元包括射频微波功率探头和功率计，射频微波功率探头完成激励信号功率测量；功率计从射频微波功率探头读取数据并分析数据。

功率环路自动化控制模块采用计算机上装载功率环路自动化控制程序，实现读取功率检测单元测量得到的驱动放大器输出信号功率值，将其与校准数据进行比对，并根据偏差调整微波信号源输出功率，精确控制GaN功率放大器的输入激励信号功率。功率环路自动化控制模块根据功率检测单元检测得到的功率测量结果，自动调整信号源输出功率，从而精确控制耦合器输出功率。

在片测试模块包括探针台、微波探针、衰减器、功率计、频谱仪，来实现GaN功率放大器芯片在片测试，测试GaN功率放大器的输出信号功率、杂散、增益等技术指标，即功率计配合探针台、微波探针、衰减器完GaN功率放大器输出信号的功率和增益测试；频谱仪配合探针台、微波探针、衰减器完成GaN功率放大器输出信号的杂散测试。在片测试模块根据自动化测试系统指令实现芯片的自动化在片测试。

自动化控制模块采用计算机上加载自动化控制程序，从而控制测试设备、自动读取在片测试模块的测试结果，整理测试数据，输出测试报告；控制功率环路自动化控制模块，精确保证GaN功率放大器激励信号功率。

如图2所示，具体的GaN功率放大器在片测试系统的功率控制环路校准，采用如下内容：具体由6个部分组成，分别为微波信号源、驱动放大器、耦合器、功率检测单元、功率环路自动化控制模块和功率测量单元。下面对GaN功率放大器在片测试系统功率控制环路校准过程和大信号条件下的自动化测试进行实例说明。

GaN功率放大器芯片在片测试系统功率控制环路校准功能具体内容如下：

功率环路自动化控制模块设置测试频率点、测试功率和测试信号类型等参数，控制微波信号源产生连续波或脉冲信号。

微波信号源产生的连续波或脉冲信号经驱动放大器放大后，输入耦合器，耦合器耦合一部分信号功率至功率检测单元。

功率测量单元测量耦合器输出端口的信号功率。

功率检测单元测量耦合器耦合端口的输出信号功率。

功率环路自动化控制模块读取功率测量单元和功率检测单元测量结果，计算测量带宽内的功率差值，并保存校准数据。校准结束后，功率环路自动化控制模块根据功率检测单元检测得到的功率测量结果，自动调整信号源输出功率，精确控制耦合器输出功率。

GaN功率放大器芯片在片测试系统大信号条件下的自动化测试具体内容如下：

功率环路自动化控制模块设置测试频率点、测试功率和测试信号类型等参数，控制微波信号源产生连续波或脉冲信号。

微波信号源产生的连续波或脉冲信号经驱动放大器放大后输入耦合器，耦合器耦合一部分信号功率至功率检测单元。

功率检测单元测量耦合器耦合端口的输出信号功率。

功率环路自动化控制模块根据功率监测单元功率测量结果和已存储的校准数据，自动调整信号源输出功率，精确控制耦合器输出功率。

功放自动化测试系统管理和控制在片测试平台和功率环路自动化控制模块。在功放自动化测试系统中根据测试需求设置测试项。

在片测试平台根据控制命令自动测试GaN功率放大器芯片各项技术指标，其中包括输出功率、杂散、增益、平坦度等技术指标。

每颗GaN功率放大器芯片测试完成后，功率环路自动化控制模块根据功放自动化测试系统指令要求，完成功率的监测和自动调整信号源输出功率，精确控制功率放大器的激励功率。

功放自动化测试系统读取在片测试平台测试结果，并整理测试数据，给出测试报告，实现自动化批量测试。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (4)

1.GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统，其特征在于，包括微波信号源、驱动放大器、耦合器、在片测试模块、功率检测单元、功率环路自动化控制模块和功放自动化测试模块；依次按微波信号源、驱动放大器、耦合器、功率检测单元的顺序进行信号线连接，微波信号源、功率检测单元与功率环路自动化控制模块电性连接，并受其控制；耦合器与在片测试模块通过信号线连接，在片测试模块、功率环路自动化控制模块和功放自动化测试模块通过信号线连接，并受其控制。

2.根据权利要求1所述的GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统，其特征在于：微波信号源为在片测试系统提供高质量的激励信号；

驱动放大器为放大微波信号源输出的小信号功率，且放大后的信号功率满足GaN功率放大器芯片满足测试所需的大信号功率激励要求；

耦合器为耦合一部分驱动放大器的输出信号，该输出信号用于功率监测；

功率检测单元包括射频微波功率探头和功率计，射频微波功率探头完成激励信号功率测量；功率计从射频微波功率探头读取数据并分析数据；

功率环路自动化控制模块，实现读取功率检测单元测量得到的驱动放大器输出信号功率值，将其与校准数据进行比对，并根据偏差调整微波信号源输出功率，精确控制GaN功率放大器的输入激励信号功率；

在片测试模块包括探针台、微波探针、衰减器、功率计、频谱仪；功率计配合探针台、微波探针、衰减器完成GaN功率放大器输出信号的功率和增益测试；频谱仪配合探针台、微波探针、衰减器完成GaN功率放大器输出信号的杂散测试；

自动化控制模块，控制测试设备、自动读取在片测试模块的测试结果，整理测试数据，输出测试报告；控制功率环路自动化控制模块，精确保证GaN功率放大器激励信号功率。

3.根据权利要求2所述的GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统，其特征在于：微波信号源产生的连续波或脉冲信号，经驱动放大器放大后输入耦合器，耦合器耦合一部分信号功率至功率检测单元。

4.根据权利要求2所述的GaN功率放大器芯片自动化在片测试系统，其特征在于：功率环路自动化控制模块根据功率检测单元检测得到的功率测量结果，自动调整信号源输出功率，从而精确控制耦合器输出功率。