CN115078963B - 一种mmic温度特性测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MMIC温度特性测试方法，包括MMIC直流温度特性测试、MMIC小信号温度特性测试、MMIC大信号温度特性测试、MMIC线性度温度特性测试以及测试结果与仿真结果匹配。本发明核心是采用温度实验箱、直流电源、矢量网络分析仪、信号产生器和频谱仪实现MMIC温度特性测试，该核心仪器具有测试小信号温度参数和大信号温度参数的能力，还具有表征线性度温度映射能力。相比于其他传统的测试技术，该技术具有精确度高、可操作性强的优势。本发明可以有效测试MMIC温度特性，为MMIC电路的温度特性测试提供重要参考。

Description

一种MMIC温度特性测试方法
技术领域
本发明涉及电路可靠性与电路设计研究领域，更具体的说，是涉及一种MMIC温度特性测试方法。
背景技术
目前，单片微波集成电路MMIC（Monolithic microwave integrated circuit）广泛应用在微波通讯、雷达系统、航空航天、导弹发射等诸多领域，其发展水平已经成为衡量国家综合国力的重要标志之一。近年来，随着半导体技术的快速发展，器件尺寸在持续减小，晶体管集成度显著提高，使得MMIC的可靠性已经成为射频微波领域亟待解决的难题之一。已经有研究表明，与热效应有关的MMIC失效已达到50%以上，即温度已经成为影响MMIC可靠性的首要因素。因此，对MMIC进行温度研究具有重要的实践意义。
同时，功率放大器（PA）作为发射机系统的末级，是无线发射机前端的核心组件，其性能直接影响着整个系统的通信质量、传输距离和系统功耗。然而，常规设计的PA主要满足常温的性能需求，其在不同温度条件下的性能难以保证。因此，PA的温度行为研究是一个关键的问题。然而，现有的PA的温度特性研究关注的是分立电路在高温与低温条件下的性能变化，涉及到MMIC的研究较少。除此之外，已经有部分研究从不同角度提高了电路稳定性，扼制了温度升高对其造成的退化，这为PA可靠性设计提供了重要的参考。综上所述，对MMICPA开展一种温度特性研究对微波电路可靠性设计具有重要意义，它的研究将进一步增强MMIC在电子信息领域的核心竞争力。
发明内容
本发明的目的是为了研究MMIC温度行为，提出一种MMIC温度特性测试方法，为MMIC的可靠性研究提供重要参考。
本发明解决上述温度行为研究的技术方法和方案如下：一种MMIC温度特性测试方法，包括MMIC直流温度特性测试、MMIC小信号温度特性测试、MMIC大信号温度特性测试、MMIC线性度温度特性测试以及测试结果与仿真结果匹配；
MMIC直流温度特性测试采用温度实验箱和直流电源，在测试时，逐步增大MMIC的漏源电压和栅源电压直至达到预设值，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC漏源电流与漏源电压、栅源电压的映射关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC直流特性的第一比较结果；
MMIC小信号温度特性测试采用温度实验箱、直流电源和矢量网络分析仪，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为预定值，工作模式选择Line，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC小信号增益、输出回波损耗、输入回波损耗与频率的映射关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC小信号特性的第一比较结果；
MMIC大信号温度特性测试采用温度实验箱、直流电源、矢量网络分析仪、驱动放大器和衰减器，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为预定值，工作模式选择Power，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC输出功率、增益、功率附加效率与输入功率的变化关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC大信号特性第一比较结果；
MMIC线性度温度特性测试采用温度实验箱、直流电源、矢量信号产生器、频谱仪、驱动放大器、衰减器和功率合成器，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为预定值，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC线性度与频率的变化关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC线性度的第一比较结果；
测试结果与仿真结果匹配时确认MMIC所有的第一比较结果正确，所述MMIC合格，测试方法有效。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：本发明核心方法采用温度实验箱、直流电源、矢量网络分析仪、信号产生器和频谱仪实现MMIC温度特性测试，该核心仪器具有测试小信号温度参数和大信号温度参数的能力，相比于其他传统的测试技术，该技术具有精确度高、可操作性强的优势。本发明可以有效测试MMIC温度特性，为MMIC电路的温度特性测试提供重要参考。
附图说明
图1为本发明研究方法步骤图；
图2为本发明的MMIC直流温度特性测试、MMIC小信号温度特性测试与MMIC大信号温度特性测试流程示意图；
图3为本发明的MMIC线性度温度特性测试流程示意图；
图4为本发明的MMIC PA直流特性与映射关系；
图5为本发明的MMIC PA小信号特性与映射关系；
图6为本发明的MMIC PA大信号特性与映射关系；
图7为本发明的MMIC线性度特性与映射关系。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种MMIC温度特性测试方法，包括MMIC直流温度特性测试、MMIC小信号温度特性测试、MMIC大信号温度特性测试、MMIC线性度温度特性测试以及测试结果与仿真结果匹配；
MMIC直流温度特性测试采用温度实验箱和直流电源，在测试时，逐步增大MMIC的漏源电压和栅源电压直至达到预设值，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC漏源电流与漏源电压、栅源电压的映射关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC直流特性的第一比较结果；
MMIC小信号温度特性测试采用温度实验箱、直流电源和矢量网络分析仪，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为预定值，工作模式选择Line，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC小信号增益、输出回波损耗、输入回波损耗与频率的映射关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC小信号特性的第一比较结果；
MMIC大信号温度特性测试采用温度实验箱、直流电源、矢量网络分析仪、驱动放大器和衰减器，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为预定值，工作模式选择Power，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC输出功率、增益、功率附加效率与输入功率的变化关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC大信号特性第一比较结果；
MMIC线性度温度特性测试采用温度实验箱、直流电源、矢量信号产生器、频谱仪、驱动放大器、衰减器和功率合成器，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为预定值，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC线性度与频率的变化关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC线性度的第一比较结果；
测试结果与仿真结果匹配时确认MMIC所有的第一比较结果正确，所述MMIC合格，测试方法有效。
本发明实施例
现基于一款MMIC功率放大器（PA），对本发明提出一种MMIC温度特性测试方法进行更加详细的说明。
MMIC PA直流温度特性测试采用温度实验箱和直流电源，在测试时，逐步增大MMIC的漏源电压和栅源电压直至达到5V和1.8V，控制MMIC PA的温度按一定梯度在-40℃-120℃内上升，并分别记录不同温度下MMIC PA漏源电流与漏源电压、栅源电压的映射关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC PA直流温度特性的第一比较结果，测试结果与仿真结果匹配，MMIC PA的直流温度特性合格，映射关系如图4所示；
MMIC PA小信号温度特性测试采用温度实验箱、直流电源和矢量网络分析仪，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为5V和1.8V，控制MMIC PA的温度按一定梯度在-40℃-120℃内上升，并分别记录不同温度下MMIC PA小信号增益、输出回波损耗、输入回波损耗与频率的映射关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC PA小信号温度特性的第一比较结果，测试结果与仿真结果匹配，MMIC PA的小信号温度特性合格，映射关系如图5所示；
MMIC PA大信号温度特性测试采用温度实验箱、直流电源、矢量网络分析仪、驱动放大器和衰减器，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为5V和1.8V，控制MMIC PA的温度按一定梯度在-40℃-120℃内上升，并分别记录不同温度下MMIC PA输出功率、增益、功率附加效率与输入功率的变化关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC PA大信号温度特性的第一比较结果，测试结果与仿真结果匹配，MMIC PA的大信号温度特性合格，映射关系如图6所示；
MMIC PA线性度温度特性测试采用温度实验箱、直流电源、矢量信号产生器、频谱仪、驱动放大器、衰减器和功率合成器，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为5V和1.8V，控制MMIC PA的温度按一定梯度在-40℃-120℃内上升，并分别记录不同温度下MMICPA线性度与频率的变化关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC PA线性度温度特性的第一比较结果，测试结果与仿真结果匹配，MMIC PA的大信号温度特性合格，映射关系如图7所示；
MMIC PA的测试结果和仿真结果全部匹配，MMIC PA合格，测试方法有效。
综上所述，应用一种MMIC温度特性测试方法，可以为射频微波电路的可靠性研究提供重要参考价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种MMIC温度特性测试方法，包括MMIC直流温度特性测试、MMIC小信号温度特性测试、MMIC大信号温度特性测试、MMIC线性度温度特性测试以及测试结果与仿真结果匹配；
所述MMIC直流温度特性测试采用温度实验箱和直流电源，在测试时，逐步增大MMIC的漏源电压和栅源电压直至达到预设值，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC漏源电流与漏源电压、栅源电压的映射关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC直流特性的第一比较结果；
所述MMIC小信号温度特性测试采用温度实验箱、直流电源和矢量网络分析仪，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为预定值，工作模式选择Line，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC小信号增益、输出回波损耗、输入回波损耗与频率的映射关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC小信号特性的第一比较结果；
所述MMIC大信号温度特性测试采用温度实验箱、直流电源、矢量网络分析仪、驱动放大器和衰减器，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为预定值，工作模式选择Power，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC输出功率、增益、功率附加效率与输入功率的变化关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC大信号特性第一比较结果；
所述MMIC线性度温度特性测试采用温度实验箱、直流电源、矢量信号产生器、频谱仪、驱动放大器、衰减器和功率合成器，在测试时，将MMIC的漏源电压和栅源电压设为预定值，控制MMIC的温度按一定梯度在最大工作温度范围内上升，并分别记录不同温度下MMIC线性度与频率的变化关系，将映射关系与仿真的映射关系进行比较，得到MMIC线性度的第一比较结果；
所述测试结果与仿真结果匹配时确认MMIC所有的第一比较结果正确，所述MMIC合格，测试方法有效。
2.根据权利要求1所述的一种MMIC温度特性测试方法，其特征在于，在测试结果与仿真结果匹配过程中，确认MMIC所有的第一比较结果正确，所述MMIC合格，测试方法有效。
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