CN113109692B - 微带电路调试方法及调节模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微带电路调试方法及调节模块，包括：制作调节模块，调节模块为金属块状物，金属块状物的宽度小于等于待测微波器件波长的四分之一，组装微波测试系统，将一个或多个调节模块放置在微带电路上；调试：借助绝缘夹将调节模块沿微带线延伸方向移动，并实时记录微波测试仪测定的微波器件的功率；阻抗匹配：标记微波器件功率最大时、调节模块对应的位置，在该位置上固定与调节模块的长度和宽度匹配的铜带或铟片；对固定铜带或铟片的微带电路重复调试和阻抗匹配步骤，直至所述微波器件的功率不再变化。本发明提供的微带电路调试方法及调节模块保证了器件测试的稳定性、准确性，保证了微波模块效率的持续提升。

Description

微带电路调试方法及调节模块

技术领域

本发明涉及半导体器件测试技术领域，具体涉及一种微带电路调试方法及调节模块。

背景技术

常规微波器件测试及模块调试中，对微波器件的测试夹具及微波模块中的匹配微带电路的调试一般采用调节棒、烙铁及铜皮结合的方法。一方面，调节棒为手工制作，制作精度很差，只能实现粗调。且调节棒只能用于4GHz以下匹配微带电路的调试，对于4-8GHz常用微波器件及模块的调试，无法使用调节棒。另一方面，微波器件的效率提升目前广泛采用谐波匹配技术，但是调节棒由于尺寸太大，无法实现微带电路的谐波匹配，影响了器件微波特性评价的准确性及微波模块性能的提升。且微波器件测试需要反复多次，为得到微波器件的最佳性能，需要对微波器件测试系统中的测试夹具或匹配的微带电路进行精细调试。

如何实现微波测试系统匹配微带电路的精细调试，成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种微带电路调试方法及调节模块，以实现微波测试系统匹配的微带电路的精细调试，提高调试效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种微带电路调试方法，所述微带电路应用于微波器件测试，包括：

所述微带电路与微波测试系统匹配，包括：

制作多个调节模块，所述调节模块为金属块状物，所述金属块状物的底面为长方形、上部设有便于夹取的夹持部，该长方形的宽度小于等于待测微波器件波长的四分之一；

组装微波测试系统，所述微波测试系统包括待测微波器件、微波测试仪及连接所述微波器件与微波测试仪之间配套的微带电路；将一个或多个所述调节模块放置在所述微带电路上；

调试：借助绝缘夹将所述调节模块沿所述微带线延伸方向移动，并实时记录所述微波测试仪测定的微波器件的功率；

阻抗匹配：标记微波器件功率最大时、所述调节模块对应的位置，在该位置上固定与所述调节模块的长度和宽度匹配的铜带或铟片；

对固定所述铜带或铟片的微带电路重复所述调试和阻抗匹配步骤，直至所述微波器件的功率不再变化。

本申请实施例提供的微带电路调试方法，首先制备调节模块，将调节模块放置在待调节的微带电路的微带线的边缘上，通过移动放置在配套微带电路的微带线上的调节模块，且通过实时观察测定的功率值，来判断调节模块所处的位置是否需要焊接铜带或铟片。当焊接铜带或铟片后，还需要多次重复执行上述步骤，直至待调试的微波器件或微波模块的功率不在变化即可停止调试。本申请实施例提供的微带电路调节方法解决了微波器件测试中存在的调试精度不高，不能准确评价微波器件及有效提升微波模块性能的问题，保证了器件测试的稳定性、准确性，保证了微波模块效率的持续提升。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述借助绝缘夹将所述调节模块沿所述微带线延伸方向移动的具体步骤为：选取与待微波器件的频率匹配的一个调节模块，借助绝缘夹将所述调节模块沿所述微带线边缘延伸方向连续移动；或者选取多个不同尺寸的调节模块，同时放在微波器件的栅压偏置电路和漏压偏置电路上，通过调整放置位置，实现微波器件的二次谐波及多次谐波的匹配。

一些可能的实现方式中，所述阻抗匹配步骤，通过将铜带或铟片与所述微带线焊接实现阻抗匹配。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述调节模块的材质与所述微带线的材质相同。

示例性的，所述调节模块采用无氧铜制作。

示例性的，所述调节模块也可以采用铝加工制作。

结合第一方面，所述调节模块的宽度大于等于1mm，且小于等于待测微波器件或微波模块的四分之一波长。

在一些实施例中，所述调节模块的长度为所述调节模块的宽度的整数倍。

示例性的，所述调节模块的形状为正方体、长方体或底面为长方形或正方形的异形体。

示例性的，所述正方体、长方体或异形体的相对侧面对称设有便于夹持的凹坑或粘接有绝缘防滑垫。

第二方面，本申请实施例还提供了一种调节模块，用于微带电路调试，所述微带电路与相应的微波测试系统匹配，所述调节模块为金属块状物，所述金属块状物的底面为长方形、上部设有便于夹取的夹持部，该长方形的宽度小于等于待测微波器件波长的四分之一；一个或多个所述金属块状物借助绝缘夹沿所述微带电路延伸方向边缘移动、用于微波器件或微波模块的阻抗匹配调试。

本申请实施例提供的调节模块可代替目前常规调试中使用的测试棒。调节模块可根据待测微波器件不同的频率、不同的调试需求制作不同尺寸的调节模块，提高了器件测试的准确性，且测试的效率也大大提升。且调节模块也可以用于微带电路的谐波或基波匹配中，可提高微波器件特性评价的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种微带电路调试方法的示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种微带电路调试方法的示意图；

图3是本发明实施例提供的第三种微带电路调试方法的示意图；

图中：1-PCB板，2-微带线，3-调节模块，4-绝缘夹。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本申请中的微波器件不仅包括待测微波器件，还包括由微波器件制作的微波模块。基于微波器件测试时，需对测试夹具反复进行多次调试；或微波模块调试时，需对匹配微带电路反复进行多次调试，如需得到微波器件的最佳性能，则需对微波器件中的测试夹具或微波模块中的匹配微带电路进行精细调试，才能得到待测微波器件的最佳性能。但是现有调节棒以无法满足微波器件测试或微波模块调试的要求。

目前，微波器件广泛采用谐波匹配技术，但是由于调节棒尺寸太大，无法实现微带电路的谐波匹配。多个不同尺寸的调节模块可同时放在微波模块的栅压和漏压偏置电路上，通过调整放置位置，实现微波器件的二次谐波及多次谐波的匹配。偏置微带线因为谐波匹配的存在也会影响待测微波器件的性能，而常规调节棒由于引入电容较大，且不能实现多个调节棒同时调节，故无法精细调节偏置微带线实现谐波匹配。

本发明实施例通过制作多种尺寸的调节模块代替调节棒可有效提高微波器件测试的精度。且调节模块还可以使用在谐波匹配技术中，实现微带电路的谐波匹配，提高器件微波特性评价的准确性及微波模块性能的提升。

实施例一

请一并参阅图1至图3，作为本发明的一种实施例，一种微带电路调试方法，包括：首先需要制作多个调节模块3，调节模块3为金属块状物，金属块状物的底面为长方形、上部设有便于夹取的夹持部，该长方形的宽度小于等于待测微波器件波长的四分之一。然后组装微波测试系统，微波测试系统包括待测微波器件、微波测试仪及连接微波器件与微波测试仪之间配套的微带电路。待测微波器件包括微波器件或微波模块，其中微波器件通过测试夹具与微波测试仪连接，测试夹具中设有微带线；微波模块通过配套的微带电路与微波测试仪连接。将一个或多个调节模块3放置在PCB板1的微带电路的微带线的边缘，其中调节模块3的底部只有部分放置在微带线2上。打开微波测试仪进行调试。调试过程需要借助绝缘夹4将调节模块3沿微带线2边缘延伸方向移动，并实时记录微波测试仪测定的微波器件的功率。阻抗匹配：标记微波器件功率最大时、调节模块3对应的位置，在该位置的微带线的外边固定与调节模块3的长度和宽度匹配的铜带或铟片。对固定铜带或铟片的微带电路重复调试和阻抗匹配步骤，直至微波器件的功率不再变化，则停止调试。

在一些实施例中，借助绝缘夹4将调节模块3沿微带线2延伸方向移动的具体步骤为：选取与待微波器件的频率匹配的一个调节模块3，借助绝缘夹4将调节模块3沿微带线2边缘延伸方向连续移动。偏置微带线因为谐波匹配的存在也会影响待测微波器件的性能，而常规调节棒由于引入电容较大，且不能实现多个调节棒同时调节，故无法精细调节偏置微带线实现谐波匹配。而本申请制作的调节模块3还可用于调节偏置微带线。选取多个不同尺寸的调节模块3，同时放在微波器件的栅压偏置电路和漏压偏置电路上的微带线的边缘，通过调整放置位置，实现微波器件的二次谐波及多次谐波的匹配。

本申请制作的调节模块3不仅可以调试匹配微带电路上的微带线2，还可以采用相同的调节方法调节偏置微带线。采用调节模块3在偏置微带线边缘上的不同区域移动，观察微波测试系统的输出功率，达到最大值时，则标记此时调节模块3对应的位置，并裁减与调节模块3的长度和宽度匹配的铜带或铟片固定在标记微带线的两边。偏置微带线的调试也是需要重复多次，直至输出功率或效率不再变化，则停止调试。

本实施例中，通过制作调节模块3，可实现对待测微波器件的配套微带电路的微带线2及偏置微带线的精确调试，可实现微波器件谐波调试，提高评价效率及评价准确性。

其中，调节模块3的材质与待测的微波器件的微带电路的微带线2的材质相同。为了增加测试的准确性，可以将调节模块3采用无氧铜制作。调节模块3的设计过程采用了AutoCAD设计程序，制作过程涉及到机械加工工艺，从而保证调节模块3制作的精确。由于铜易被氧化，调节模块3也可以使用铝制作。

为了保证测试的安全及准确性，在调节调节模块3的时候，可采用绝缘夹4夹住调节模块3在微带线2上移动，以保证调试过程中人员不过电，调试安全性高。

在确定需要固定铜带或铟片的位置，根据调节模块3的尺寸，裁剪与调节模块3的长度和宽度的尺寸相匹配的铜带或铟片，然后将铜带或铟片焊接在微带线2两边的相应位置，从而调节待测微波器件的性能。

调节模块3的宽度最大为四分之一待测微波的波长，根据阻抗匹配的方法，即在待测微波器件与微带线2之间接入匹配器，可使其输入阻抗作为等效负载与微带线2的特性阻抗相等，以保证最大功率的传输。

可选的，调节模块3的宽度大于等于1mm，且小于等于待测微波器件或微波模块的四分之一波长。可在测试待测微波器件之前，制作多个尺寸不同的调节模块3，便于后续调节微带线2使用。采用调节模块3代替常规测试中使用的测试棒，可以使调节精度及调节效率提高。

可选的，调节模块3的长度可以为调节模块3的宽度的整数倍。其中，可以将调节模块3制作成正方体、长方体或底面为正方形或长方形的异形体。为了便于绝缘夹4夹住调节模块3，可在正方体、长方体或异形体的相对侧面对称设有便于夹持的凹坑或粘接有绝缘防滑垫。调节模块3可以制作为2mm*2mm*2mm、2mm*2mm*4mm、2mm*2mm*6mm或2mm*2mm*8mm等多种规格的调节模块3。

此外，本发明还提供了一种调节模块，用于微带电路调试，微带电路与相应的微波测试系统匹配，调节模块为金属块状物，金属块状物的底面为长方形、上部设有便于夹取的夹持部，该长方形的宽度小于等于待测微波器件波长的四分之一。一个或多个金属块状物借助绝缘夹4沿微带电路延伸方向边缘移动、用于微波器件或微波模块的阻抗匹配调试。考虑到铜易氧化，还可以采用铝制作。

通过制作与待测微波器件的波长相匹配的调节模块，不仅提高了测试的精度，还能在较短的时间内进行测试。并且调节模块还可以用于偏置微带线的调试，实现微波器件的二次谐波及多次谐波的匹配。

实施例二

将调节模块3应用到栅宽为72mm，频率为5.3GHz的GaN HEMT器件的测试中，通过观察微波测试系统的功率、增益和效率，从而确定焊接铜带或铟片的位置。

具体步骤为：

首先，制作尺寸为2mm*2mm*2mm、2mm*2mm*4mm、2mm*2mm*6mm或2mm*2mm*8mm的调节模块3，调节模块3采用无氧铜制作。

其次，将任一种尺寸的调节模块3放置在GaN HEMT器件的夹具的微带线上。

然后，打开微波测试系统，接入带有GaN HEMT器件的测试夹具。使用绝缘镊子夹住调节模块3在微带线上不同区域移动，当微波测试系统中显示的功率最大时，则记录此时调节模块3的位置，并裁剪与调节模块3长度和宽度尺寸相匹配的铜带或铟片，并焊接在记录的微带线的位置。由于焊接上铜带或铟片后，产生的电磁波会干扰其余位置微带线，因此还需要多次重复移动调节模块3，并观察微波测试系统的功率显示，当功率最大时，再次记录位置，并裁剪尺寸合适的铜带或铟片，然后焊接到记录位置的微带线的两边。直至GaN HEMT器件的功率最大。

最后通过调节GaN HEMT器件的夹具的主传输微带线和偏置微带线，GaN HEMT器件的性能最优。通过对不同的10个样品进行测试，测试结果如下表1所示：

表1 GaN HEMT器件测试结果

测试参数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											功率/W	414.5	408.4	406.1	406.0	409.3	414.3	415.3	408.2	414.7	414.3
增益/dB	15.4	15.5	15.5	15.5	15.5	15.5	15.5	15.4	15.5	15.5
											效率	55.2％	55.1％	55.0％	55.0％	55.1％	55.2％	55.2％	55.0％	55.2％	55.2％

与采用传统的调节棒的测试相比，如下表2所示：

表2 GaN HEMT器件测试效果对比

测试参数	使用调节棒	增加调节模块
			功率/W	385.5	414.5
增益/dB	15.2	15.5
			效率	51.0％	55.1％
调试时间	3小时	1小时

从表2中可以看到，增加调节模块3后，GaN HEMT器件的测试功率、工作效率明显提升，但是测试时间却大大缩短。

实施例三

将调节模块3应用到栅宽为20mm，频率为1.3GHz的SiC MESFET微波器件的测试中，通过观察微波测试系统的功率、增益和效率，从而确定焊接铜带或铟片的位置。

具体步骤为：

首先，制作尺寸为2mm*2mm*2mm、2mm*2mm*4mm、2mm*2mm*6mm或2mm*2mm*8mm的调节模块3，调节模块3采用无氧铜或铝制作。

其次，将任一种尺寸的调节模块3放置在SiC MESFET微波器件的夹具的微带线上。

然后，打开微波测试系统，接入带有SiC MESFET微波器件的测试夹具。使用绝缘镊子夹住调节模块3在微带线上不同区域移动，当微波测试系统中显示的功率最大时，则记录此时调节模块3的位置，并裁剪与调节模块3长度和宽度尺寸相匹配的铜带或铟片，并焊接在记录的微带线的相应两边的位置。由于焊接上铜带或铟片后，产生的电磁波会干扰其余位置微带线，因此还需要多次重复移动调节模块3，并观察微波测试系统的功率显示，当功率最大时，再次记录位置，并裁剪尺寸合适的铜带或铟片，然后焊接到记录位置的微带线两边相应的位置，直至SiC MESFET微波器件的功率最大。

最后通过调节SiC MESFET微波器件的夹具的主传输微带线和偏置微带线，SiCMESFET微波器件的性能最优。通过对不同的10个样品进行测试，测试结果如下表3所示：

表3 SiC MESFET测试结果

测试参数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											功率/W	70.5	70.5	70.5	70.5	70.5	70.4	70.5	70.5	70.5	70.4
增益/dB	12.3	12.3	12.3	12.3	12.3	12.3	12.3	12.3	12.3	12.3
											效率	45.0％	45.1％	45.0％	45.0％	45.1％	45.0％	45.0％	45.0％	45.0％	45.0％

与采用传统的调节棒的测试相比，如下表4所示：

表4 SiC MESFET调试效果不比

测试参数	传统调节棒	增加调节模块
			功率/W	65.0	70.5
增益/dB	11.95	12.3
			效率	40％	45％
调试时间	4小时	0.8小时

从表4中可以看到，增加调节模块3后，GaN HEMT器件的测试功率、工作效率明显提升，但是测试时间却大大缩短。

采用本申请制作的调节模块，实现了用于微波器件测试及微波模块调试的PCB微带电路匹配状态的精确控制，实现了微波器件的快速评价，还可实现微波器件谐波调试，提高效率评价准确性。且增加调节模块后，使得微波器件测试及微波模块调试更加方便、且使得微波器件或微波模块的性能得以提升。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微带电路调试方法，所述微带电路与微波测试系统匹配，其特征在于，包括：

制作多个调节模块，所述调节模块为金属块状物，所述金属块状物的底面为长方形、上部设有便于夹取的夹持部，该长方形的宽度小于等于待测微波器件波长的四分之一；

组装微波测试系统，所述微波测试系统包括待测微波器件、微波测试仪及连接所述微波器件与微波测试仪之间配套的微带电路；将一个或多个所述调节模块放置在所述微带电路上；或将一个或多个所述调节模块放置在所述待测微波器件的栅压偏置电路和漏压偏置电路上的微带线的边缘，通过调整放置位置，实现微波器件的二次谐波及多次谐波的匹配；具体的，将一个或多个所述调节模块放置在所述微带电路的边缘，其中，所述调节模块的底部跨设在所述微带线上、且置于微带线上的调节模块与所述微带线导电接触；

调试：借助绝缘夹将所述调节模块沿所述微带线延伸方向移动，并实时记录所述微波测试仪测定的微波器件的功率；其中，所述调节模块为与所述待测微波器件的频率匹配的一个调节模块；

阻抗匹配：标记微波器件功率最大时、所述调节模块对应的位置，在该位置上固定与所述调节模块的长度和宽度匹配的铜带或铟片；

对固定所述铜带或铟片的微带电路重复所述调试和阻抗匹配步骤，直至所述微波器件的功率不再变化。

2.如权利要求1所述的微带电路调试方法，其特征在于，所述借助绝缘夹将所述调节模块沿所述微带线延伸方向移动的具体步骤为：

选取多个不同尺寸的调节模块，同时放在微波器件的栅压偏置电路和漏压偏置电路上，通过调整放置位置，实现微波器件的二次谐波及多次谐波的匹配。

3.如权利要求1所述的微带电路调试方法，其特征在于，所述阻抗匹配步骤，通过将铜带或铟片与所述微带线焊接实现阻抗匹配。

4.如权利要求1所述的微带电路调试方法，其特征在于，所述调节模块的材质与所述微带线的材质相同。

5.如权利要求1所述的微带电路调试方法，其特征在于，所述调节模块采用无氧铜或铝加工而成。

6.如权利要求1所述的微带电路调试方法，其特征在于，所述调节模块的底面宽度大于等于1mm，且小于等于待测微波器件波长的四分之一，所述底面的长度为所述宽度的整数倍。

7.如权利要求6所述的微带电路调试方法，其特征在于，所述调节模块的形状为正方体、长方体或底面为长方形或正方形的异形体。

8.如权利要求7所述的微带电路调试方法，其特征在于，所述正方体、长方体或异形体的相对侧面对称设有便于夹持的凹坑或粘接有绝缘防滑垫。

9.一种调节模块，用于权利要求1-8中任一项所述的微带电路调试方法中，所述微带电路与相应的微波测试系统匹配，其特征在于，所述调节模块为金属块状物，所述金属块状物的底面为长方形、上部设有便于夹取的夹持部，该长方形的宽度小于等于待测微波器件波长的四分之一；

一个或多个所述金属块状物借助绝缘夹沿所述微带电路延伸方向边缘移动、用于微波器件或微波模块的阻抗匹配调试。

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