KR100538405B1 - 개선된 정확도를 갖춘 자동화된 마이크로웨이브 테스트시스템 - Google Patents

개선된 정확도를 갖춘 자동화된 마이크로웨이브 테스트시스템 Download PDF

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references

Abstract

마이크로웨이브 성분을 위한 자동 테스트 시스템이 개시되었다. 이 테스트 시스템은 내부적으로 스위칭가능한 교정 기준을 포함한다. 교정 루틴의 일부분으로서, 소스로부터의 입사 파워가 측정된다. 측정 동안, 교정 기준은 소스에 반사되는 파워의 양을 변경시키기 위해 스위칭된다. 입사 파워의 변화량은 이러한 변화가 발생하는 동안 연속적으로 측정된다. 최종 측정치는 소스 매치 항이 결정되어 지게 한다. 이 소스 매치를 조정하기 위해 소스 진폭에 대해 보정이 행해진다.

Description

개선된 정확도를 갖춘 자동화된 마이크로웨이브 테스트 시스템{AUTOMATED MICROWAVE TEST SYSTEM WITH IMPROVED ACCURACY}
본 발명은 일반적으로 마이크로웨이브 성분을 위한 테스트 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 정확도를 개선시키는 상기 시스템을 위한 교정 방법에 관한 것이다.
마이크로웨이브 디바이스는 점점 더 반도체 제조 기술을 이용하여 제조되고 있다. 이러한 기술은 마이크로웨이브 디바이스가 저비용으로 대량으로 제조될 수 있게 한다. 이러한 디바이스 역시 저비용으로 테스팅되어야 한다. 그러나 테스트 정확도는 무시될 수 없다.
테스트 비용이 적게 유지되는 중요한 한 방법은 자동화된 테스트 방법을 이용하는 것이다. 디바이스가 테스트 장비에 기계적으로 삽입되고 일련의 테스트가 디바이스에 대해 고속으로 실행된다. 현재 자동화된 테스트 장비는 반도체 디바이스로 마이크로웨이브 회로를 테스팅할 수 있다. 또한, 디지털 신호를 발생 및 측정할 수 있다. 따라서, 마이크로웨이브 디바이스는 고속이고 연속적으로 완전하게 테스팅될 수 있다.
정확도를 보장하기 위해, 테스트 시스템이 교정된다. 마이크로웨이브 회로 테스팅에 대한 통상적인 교정은 일련의 교정 기준치를 테스트 장비의 테스트 포트에 연결하므로써 행해진다. 테스트 시스템은 이들 교정 기준을 측정하며, 교정 기준의 실제 값이 알려져 있으므로, 테스트 시스템에 의한 측정 에러는 식별될 수 있다. 흔히, s-파라미터라 불리우는 일련의 파라미터는 계산되고 교정 기준이 연결되는 포인트로 되게하는 측정 회로의 수학적 모델을 형성한다. 이 모델은 측정장비를 통하는 신호의 왜곡을 예측하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 신호 왜곡 또는 에러의 결과는 수학적으로 소거될 수 있다.
자동 테스트 장비를 교정하는 데 있어 중요한 기술진보는 본 명세서에 참조문헌으로 통합된 Wadell에게 특허허여된 미국특허 제 5,572,160호에 설명되어 있다. 이 특허는 교정 기준이 자동 테스트 시스템 내부에 장착된 자동 테스트 장비가 장착된다. 이러한 장착 장치는 테스트 대상 디바이스가 일반적으로 장착될 장소에 장착될 것을 지시하는 통상의 교정 방식과는 대조적이다. 그러나, 본 특허는 내부 교정 기준으로 교정을 정확히 할 수 있게하는 데에 사용되는 특유한 교정 프로세스를 설명한다.
상기 설명된 교정 프로세스는 때때로 VNA 교정으로 칭해진다. VNA 측정치는디바이스의 필수적인 투과계수 및 반사계수를 측정하는 데 사용된다. 이들 계수는 측정된 입사, 투과 및 반사 파워의 비율을 기초로 한다. 사용된 파워는 VNA 측정에 중요하지 않은 데 이는 계산된 비율과 무관하게 되기 때문이다.
테스트 대상 디바이스에 인가된 실제 파워를 결정하기 위해, 파워 측정 디바이스가 소스 파워를 측정하기 위해 사용된다. 상기한 Wadell에게 허여된 특허는 소스 파워를 측정하기 위해 사용되는 시스템을 설명한다.
그러나, 상기 설명된 교정 측정치는 부하에 공급된 파워를 변경시키는 에러를 조정하지 않는다. 이러한 에러는 "소스 매치"라 불린다. 소스 매치는 입사신호가 부분적으로 테스트 대상 디바이스에 의해 반사될 때 에러를 도입한다. 파의 반사된 부분은 측정 장비 내부로 진행한다. 반사된 파의 일부분은 부하로 진행하는 다른 순서의 반사된 신호를 만들기 위해 측정장비에 의해 반사될 것이다. 이 반사된 부분은 VNA 교정 측정을 이용하여 예측될 수 있다. 반사된 부분은 계산될 수 있기 때문에, 조정은 에러를 유발하는 반사된 부분을 갖는 것이 방지될 수 있다.
그러나, 부하로부터 반사된 신호가 VNA 회로에 도달할 때 이 신호의 전부가 부하에 반사되지는 않을 것이다. 이 신호의 일부분은 소스에 도달할 때 까지 상기 회로를 통해 진행할 것이다. 소스에서, 반사된 신호의 일부분은 다시 반사될 것이고, 다른 제 2 레벨 반사를 생성시킬 것이다. VNA 교정 프로세스는 소스로부터의 신호레벨의 변동을 설명하지 못하며, 소스로부터의 제 2 레벨 반사는 종래의 VNA 교정을 이용해서는 설명될 수 없다.
통상적으로, 소스로부터의 제 2 레벨 반사는 무시된다. 흔히, 측정장비는 테스트 대상 디바이스에 완전하게 매칭되며 테스트 대상 디바이스로부터 소스를 향하는 어떠한 반사도 없다. 소스의 임피던스가 VNA 회로의 임피던스를 매칭하는 것을 보장하기 위한 노력이 측정장비에 흔히 행해진다. 소스 임피던스가 회로의 임피던스와 매칭하면, 소스로부터 어떠한 실질적인 반사도 없을 것이다. 그러나, 소스의 임피던스가 연결되어야 할 회로의 임피던스를 매칭하는 것을 보장하기 위해 테스트 장비를 설계하는 것은 흔히 비용이 많이든다.
대부분의 경우에, 소스에 도달하는 반사된 신호의 양은 매우 작다. 따라서, 소스 매치 에러를 발견 및 보정하는 것은 통상적으로 커다란 에러없이 무시되어 왔다. 그러나, 교정을 통해 정확도를 유지시키면서 소스를 다른 회로에 정확히 매칭시키지 않음으로써 저비용의 테스트 시스템을 제조하는 것이 바람직한 경우가 있다. 또한 고 정확도가 요구되는 경우도 있을 것이고 비록 작은 경우라도 교정을 통해 제거될 필요가 있는 소스 매치에 의해 야기된 에러가 있을 것이다. 예로서, 테스트 장비가 디바이스의 이득 또는 3dB 압축 포인트를 측정하기 위해 사용된다면, 디바이스 내부로의 진정한 파워가 정확히 측정되는 것이 중요하다.
몇몇 매커니즘이 소스 매치 에러를 조정하는 데 사용되지 않는다면, 파워 감응도 측정치는 테스트 대상 디바이스로부터의 반사계수에 의해 변동할 것이다. 따라서, 테스트 프로세스는 매우 바람직하지 못한 디바이스간 변동을 나타내게 될 것이다. 마찬가지로, 파워 감응도 측정은 소스로부터의 반사계수에 따라 변동될 것이다. 따라서, 테스트 프로세스는 테스터간 변동을 나타낼 것이다. 자동화된 공장의 테스트 프로세스에서 임의 형태의 변동은 매우 바람직하지 못할 것이다. 따라서, 간명하고 정확한 방식으로 소스 매치 에러를 조정하는 것이 매우 요구된다.
도 1은 마이크로웨이브 성분을 테스팅하는 종래기술의 자동 테스팅 시스템의 블록도.
도 2는 종래기술의 내부 교정 시스템의 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 새로운 교정 프로세스를 나타내는 흐름도.
상기한 배경 지식과 함께, 본 발명의 목적은 간명하고 정확한 방식으로 소스 매치 에러를 조정하는 것이다.
상기 목적 및 기타 목적은 신호 경로에 스위칭가능하게 연결될 수 있는 교정 기준(calibration references)을 포함하는 자동 테스트 시스템에서 달성된다. 교정 루틴은 하나의 제 1 교정 기준이 디바이스에 연결되고 그후 제 2 교정 기준이 연결되어 제 1 및 제 2 교정 기준으로 만들어 진 위상관계가 보존되는 교정 루틴이 수행된다. 이들 측정은 소스 매치 에러를 위한 조정을 계산하는 데 사용되고, 이것은 그후 후속하여 에러에 의한 효과를 감소시키는 데에 사용된다.
도 1은 마이크로웨이브 성분(microwave components)을 테스팅하는 데에 사용된 유형의 종래기술의 테스트 시스템을 도시한다. 이 테스트 시스템은 테스터 몸체(100)로 이루어 진다. 테스터 몸체(100)는 테스트 대상 디바이스(DUT)(106)와 테스트 헤드(104)에 연결된다.
테스터 몸체(100)는 제어회로(108)를 포함한다. 제어회로(108)는 다양한 테스트 및 조작자 인터페이스 기능을 수행하기 위해 그리고 일반적으로 수학적 연산을 수행하기 위해 프로그래밍될 수 있는 범용 컴퓨터 회로와 유사하다. 제어회로(108)는 특정 목적의 제어회로 및 SUN사의 워크 스테이션과 같은 컴퓨터 워크 스테이션의 조합으로 구현될 수 있다. 그러나, 제어회로(108)의 정확한 구조는 테스트 시스템의 정확한 설계구조에 좌우되지 않으며 본 발명에 불가결한 것은 아니다.
제어회로(108)는 여러 RF 소스(112) 및 RF 리시버(114)를 제어한다. 이들 디바이스는 DUT(106)를 위한 테스트 신호를 발생 및 측정한다. 수행하기 위해 설정되어야 할 소스 및 리시버의 정확한 갯수와 그 기능은 테스팅되는 디바이스의 특정 유형과 기타 요인에 좌우될 것이고 본 발명에 필요블가결한 것은 아니다.
또한, 테스트 시스템은 기타 유형의 테스트 신호를 발생 및 측정하는 장비를 포함할 수 있다. 예로서, 저주파수 AC 신호의 DC 전압을 발생시키는 소스일 수 있다. 더우기, 테스트 시스템은 디지털 신호를 발생 및 측정하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 그러나, 이들 추가 성분은 종래기술에서 공지되어 있으므로 명확히 나타내지는 않았다.
테스터 몸체(100)는 또한 데이터 캡춰 회로(116)를 포함한다. 리시버(114)에 의해 수신된 신호는 데이터 캡춰 회로(116)에 보내질 수 있다. 데이터 캡춰 회로(116)는 고속 샘플링 회로 및 메모리를 포함한다. 따라서, 신호는 제어회로(108)에 의한 처리를 위해 디지털 형태로 저장될 수 있다.
테스트 헤드(104)는 테스터 몸체(100)와 DUT(106)간에 신호를 보낸다. 각각의 스위칭 모듈(200)은 상기 Wadell에게 허여된 미국 특허 제 5,572,160호에 설명된 모듈과 마찬가지의 모듈이다. 이것들은 더욱 융통성있는 프로세싱을 위해 다양한 방법으로 신호가 DUT(106)로부터 및 DUT(106)로 보내질 수 있게 한다. 더 상세한 사항은 도 2를 참조하여 아래에서 설명된다.
도 2를 참조하면, 단순화된 형태의 스위칭 모듈(200)이 도시되어 있다. 바람직하게, 스위칭 모듈(200)은 여러 대체기술이 적절할 수 있을 지라도, 고체 소자를 이용하여 제조된다.
스위칭 모듈(200)은 소스(112)에 연결하는 방향성 커플러(210)를 포함한다. 방향성 커플러(210)의 한 포트는 스위치(212)에 연결되고, 교대로 DUT(106)에 연결하기 위해 스위칭될 수 있다. 이러한 방식으로, 스위칭 모듈(200)은 신호를 소스(112)로부터 DUT(106)로 전달하도록 구성될 수 있다.
반사된 신호와 같은, DUT(106)로부터 복귀하는 임의의 신호는 또한 역으로 방향성 커플러(210)를 통과할 수 있다. 반사된 신호는 스위치(214)에 연결된 방향성 커플러(210)의 한 포트에 나타날 수 있다. 스위치(214)는 방향성 커플러(210)의 포트사이에서 선택할 수 있고 이렇게 선택된 포트에서의 신호를 리시버(114)에 전달한다. 따라서, 스위치(214)는 측정을 위해 신호를 DUT(106)로부터 반사된 신호를 리시버(114)에 전달한다.
스위치(214)의 또다른 연결부(throw)도 방향성 커플러(210)에 연결된다. 그러나, 이것은 방향성 커플러(210)의 다른 포트에 연결된다. 이 포트는 소스측으로부터 방향성 커플러(210)에 인가된 신호를 출력한다. 이러한 방식으로, 리시버(114)는 소스측 또는 DUT측으로부터 방향성 커플러(210)에 인가된 신호를 측정할 수 있다.
스위칭 모듈(200)은 또한 교정 기준(216)을 포함한다. Wadell에게 허여된 특허에 대해 상기한 바와 같이, 이들 교정 기준은 테스트 시스템의 VNA 교정을 신속하고 정확하게 수행하기 위해 사용될 수 있다. 스위치(212)는 스위치(212)로부터의 신호가 교정 기준(216)에 인가되고 교정 기준(216)으로부터의 반사가 리시버(114)에 보내질 수 있도록 방향성 커플러(210)를 교정 기준(216)에 연결하기 위해 사용될 수 있다.
교정 기준(216)은 상이한 반사 특성중에서 여러 교정 기준으로 이루어 진다. 일반적으로, 개방기준(220), 단락기준(222), 부하기준(224) 및 직접연결(thru) 기준이 될 것이다. 개방 기준 및 단락 기준은 각각 개방 회로 및 단락 회로로 나타난다. 부하기준은 매칭된 부하로서 나타난다. 직접연결 기준은 두개의 포트 측정을 행하는 데 사용된 다른 포트에 직접 연결한다. 바람직한 실시예에서, 교정은 한 포트 장치에 기초하며 쓰루 기준은 사용되지 않으며 도 2에 도시되지 않았다. 한번에 상기 기준중의 하나가 직접연결(through) 스위치(218)를 통해 선택될 수 있다.
일반적으로, 교정 기준은 정확하게 개방, 단락 또는 매칭된 부하가 아닐 것이다. 그러나, 이상값과 실제 개방, 단락 또는 매칭된 부하값간의 차이를 공지된 교정 기술을 이용하여 결정하는 것이 가능하다. 그후 공지된 연산 기술을 이용하여 보정이 행해질 수 있다. 소스 매칭 에러를 결정하기 위해선, 소스에 연결될 수 있는 두 개의 기준이 있을 것이 중요하다. 이들 기준의 정확한 값은 본 발명의 동작에 불가결하지는 않다.
도 2는 소스 매치 에러의 문제점을 더욱 상세히 설명한다. 파워를 갖는 입사신호(Pi)가 DUT(106)에 인가된다. 입사 신호의 일부로서 반사된 신호(250)가 소스를 향하여 반사된다. 반사량은 그것에 연결된 회로의 임피던스와 관련하여 DUT(106)의 임피던스에 좌우된다.
입사 신호의 일부로서 반사된 신호(250)는 스위칭 모듈(200)에 도달할 때 DUT(106)에 반사된다. 그 반사계수는 스위칭 모듈(200)의 회로의 s-파라미터에 의해 주어진다. s-파라미터중의 하나는 때때로 es라 하며, 그 반사양을 제공한다. 스위칭 모듈(200)의 회로의 s-파라미터 모델은 통상적으로 테스트 시스템을 위한 교정 루틴의 일부분으로서 계산된다. 따라서, 이 값은 공지된 교정기술을 이용하여 결정될 수 있다. es 값은 공지되어 있기 때문에, 반사된 신호(250)의 제 1 순서 효과는 계산될 수 있고 DUT(106)상에서의 전체 입사 파워를 결정할 때 조정이 이루어 질 수 있다.
그러나, 단지 제 1 순서 효과에 대한 설명은 반사된 신호(250)의 전체 효과에 대해 설명하지 않는다. 신호(250)는 스위칭 모듈(200)을 통과하여 반사된 신호(250)로서 나타난다. 신호(252)는 파워(Pr)를 갖는 신호를 생성하기 위해 소스(112)로부터 반사할 것이다. 따라서 소스로부터의 유효 파워는 Pr + Pg 이다. P g는 소스로부터의 실제 파워이다.
전체 파워가 Pg 보다 크거나 작을 수 있도록 Pr 및 Pg 는 동상 또는 이상일 수 있음을 주목하는 것이 중요하다. 항 Pr는 소스 에러 매치를 나타내며 정확한 측정이 되도록 보정되어야 한다.
도 2의 간략화 된 다이어그램에서, 소스(112)와 DUT(106) 사이의 모든 회로는 스위칭 모듈(200)로 표현되었다. 실제로, 소스(112)와 DUT(106) 사이엔 여러 물리적 성분이 있을 수 있다. 그러나, 이것들은 한 셋트의 s-파라미터를 갖춘 단일한 디바이스로서 수학적으로 모델링될 수 있다.
도 3을 참조하면, 소스 매치 에러를 보정하는 프로세스가 설명되어 있다. 도 3에 지시된 프로세스는 제어회로(108)내에 프로그래밍된 소프트웨어의 제어하에 수행된다.
단계(310)에서, 외부 교정 프로세스가 수행된다. 외부 교정 프로세스는 DUT(106)를 매우 정확한 것으로 공지된 교정 기준(도시되지 않음)으로 대체하므로써 수행된다. 일련의 측정은 교정 기준의 값에 기초하여 예측값과 비교된 차이 및 기준에 대해 행해진다. 예측값과 실제값이어야 할 것으로 취해진 예측값과 실제값간의 차이는 스위칭 모듈에 의해 유도된 왜곡에 기인할 수 있고 왜곡을 표현하기 위해 스위칭 모듈(200)의 s-파라미터를 계산하는 데 사용된다. 이러한 교정은 당업 계에서 공지되어 있다.
Wadell에게 허여된 상기한 특허에 설명된 바와 같은 종래기술에서의 교정 프로세스에 대한 추가단계는 값을 교정 기준(216)에 할당하는 것이다. 측정은 교정 기준(216)의 각각에 대해 수행된다. 교정기준(216)은 그후 "수학적으로 꺼내진다". 수학적으로 꺼내진다는 것은, 스위칭 모듈(200)에 대해 계산된 s-파라미터를 이용하여, 측정이 교정 기준(216)에 대해 행해졌을 때 획득된 바와 같은 것과 동일한 측정치를 산출하기 위해 DUT(106)의 위치에 연결되어야 할 교정기준의 값을 결정하기 위해 행해진다. 따라서, 정확한 교정기준에 대해 행해진 측정은 내부 교정 기준(216)을 위해 사용되어야 할 값을 결정하기 위해 사용된다.
다음 단계는 단계(312)이다. 도 3은 단계(310)와 단계(312)사이의 중단을 나타낸다. 단계(310)는 매우 드물게 수행될 것이 예상된다. 예로서, 테스트 유닛이 공장에 있을 때 한번만 수행될 수 있다. 그후 한달에 한번 서비스하는 것과 같이, 비교적 드물게 수행될 수 있다. 내부 교정 기준에 할당된 값은 측정간의 간격에서사용하기 위해 비휘발성 메모리에 저장된다. 따라서 도 3에 도시된 흐름도에서의 중단은 단계(310)와 단계(312) 사이의 시간 경과와 테스트 시스템의 구성의 변화를 나타낸다.
단계(312)에서, 또다른 VNA 교정 기준이 수행된다. 그러나, 단계(312)에서, 교정은 단지 내부 교정 기준(216)만을 사용하여 수행된다. 이 단계를 위해 어떠한 외부 교정 기준도 필요치 않다. 단계(312)는 테스트 시스템이 단지 공장의 작업장에서만 사용되는 반면에 주기적으로 수행될 것이 예상된다. 예를들면, 하루에 한번 또는 8시간 사용후 마다 수행될 수 있다.
단계(312)에서의 교정은 스위치(212)를 통하여, 한번에 하나인, 내부 교정 기준(216)을 연결하므로써 수행된다. 그러나, 교정 기준의 값은 단계(310)에서 계산되어 비휘발성 메모리에 저장되었던 값으로 취해진다. 단계(312)의 결과는 스위칭 모듈(200)로서 도 2에 도시된 회로의 s-파라미터 모델이다. 이 모델은 반사된 신호(250)의 결과의 일부분을 보정하는 데에 사용될 수 있는 값 es을 제공한다.
도 3의 후속단계에서, 반사된 신호의 나머지 결과를 정정하기 위해 이득 인수가 계산된다. 단계(314)에서 교정기준(216)의 부하기준은 스위치(212)를 통해 연결된다. 스위치(214)는 입사신호를 리시버(114)에 전달하도록 구성된다. 다른 말로하면, 리시버(114)는 소스(112)의 방향으로부터 방향성 커플러(210)에 입사하는 신호를 측정한다. 입사신호는 Pg + Pr를 포함할 것이다.
소스(112)는 바람직한 실시예에서 테스트 시스템의 동작범위내의 주파수로 정현파를 발생시키도록 구성된다. 이 주파수는 통상적으로 10MHz 내지 6GHz 범위이다. 선택된 주파수는 테스트 시스템이 동작될 주파수이다. 테스트 동안 소스가 여러 주파수에서 동작될 것을 의도한다면, 소스 매치 항은 각각의 주파수에서 결정되어 인가될 수 있다. 소스가 여러 주파수 성분을 포함하는 테스트 신호를 제공하기 위해 프로그래밍될 수 있음도 가능하다. 이 경우, 각각의 주파수 성분을 개별적으로 분석하기 위해 스펙트럼식 프로세싱이 필요로 될 것이다.
일단 테스트 장비가 설정되면, 데이터 캡춰 회로(116)가 트리거링된다. 이것은 반사된 신호의 샘플을 저장하기 시작한다. 바람직한 실시예에서, 약 40 마이크로초 동안의 데이터가 수집된다.
데이터 캡춰가 프로세싱되는 동안, 스위치(218)는 개방 기준(220)에 연결되도록 작동된다. 교정기준을 변경하는 것은 반사된 신호의 양을 변경하는 것이고 그러므로 방향성 커플러(210)상으로의 입사 파워의 양을 변화시킨다. 바람직한 실시예에서, 데이터 캡춰 회로는 스위칭이 이루어진 후 약 40 마이크로초 동안 데이터를 계속 캡춰한다.
두 부하 조건하에서 데이터에 대한 충분한 샘플이 취해지면, 데이터 캡춰는 단계(320)에서 정지한다.
단계(322)에서, 캡춰된 데이터는 소스 매치 s를 계산하는데 사용된다. 소스 매치 s는 두 개의 항인 s + es 로 이루어 진다. es의 값은 단계(312)에서 VNA 계산으로부터 결정된다. s의 값은 캡춰된 데이터로부터 계산된다. 그러나, s의 값은 개별적으로 계산될 필요가 없다. s의 값은 등식에 따라 직접 계산될 수 있다.
여기서, l1 및 l2는 각각 부하 교정 기준과 개방 교정 기준에 대해 측정된 반사계수이다. 이것들은 단계(310)에서 계산되고 저장된 값이다. I1 및 I2는 각각 연결된 부하 및 개방 교정 기준으로 리시버(114)에 의해 행해진 측정이다.
상세하게는, I1 및 I2는 교정 기준이 스위칭되기 전후에 캡춰회로(116)에 저장된 샘플에 대해 이산 푸리에 변환(DFT)을 수행하여 유도된다. 일관성을 유지하기 위해, 동일한 갯수의 샘플 포인트가 I1 및 I2를 계산하기 위해 사용된다. DFT는 특정 주파수에서 진폭 및 위상을 주는 복소수를 제공한다. 바람직한 실시예에서, I1 의 DFT를 계산하기 위해 제 1 샘플간의 샘플수가 사용되고, I2 의 DFT의 제 1 샘플은 샘플간의 간격이 측정되는 신호의 주기의 정수배이도록 선택된다. 이러한 방식으로, 두 샘플 셋트간의 위상관계가 보존된다.
수학식 1의 양은 복소수임을 유의하는 것이 중요하다. 다른 말로하면, 이 양은 복소수와 연관된 진폭 및 위상을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 소스(112) 또는 리시버(114)상의 셋팅을 변경함이 없이 그리고 데이터 수집을 중단시킴이 없이 교정 기준을 변경시키므로써 I1 및 I2가 측정되었음이 설명된다. 이러한 방식으로, I1 과 I2의 측정값간의 위상관계가 보존되고, 이것은 s값을 획득하기 위해 수학식 1을 풀 수 있게 한다.
반사된 신호(252)의 진폭 따라서 Pr 의 진폭은 DUT(106)로부터의 반사양에 좌우된다. 따라서, DUT(106)의 반사계수가 계산될 때 까지 어떠한 정정도 행해질 수 없다.
단계(324)에서, 특정 DUT(106)가 테스트 시스템에 연결된다. 이 단계는 DUT(106)의 정상적인 테스팅의 일부분이다. 연결은 웨이퍼 프로버와 같은 자동화된 반도체 처리장비로 행해질 수 있다. 대안으로, 연결은 수동으로 행해질 수 있다.
DUT(106)가 연결되므로써, DUT의 반사계수가 측정된다. 상기한 바와 같이, 종래기술의 자동 테스트 장비는 DUT(106)의 s-파라미터를 측정할 수 있다. s-파라미터의 측정은, 값의 비율에 좌우되기 때문에, 소스 매치에 의해 야기된 부정확성에 의한 영향을 받지 않는다. 따라서, DUT(106)에 대한 반사계수 s는 소스 매치 에러에 대한 정정 이전에 측정될 수 있다.
상기 값은 소스 매치 항(Pr)에 기인할 수 있는 신호(Pg)에 대한 이득과 동일한 양을 계산하는 데 사용될 수 있다. 이 이득항은 수학식 2에 의해 주어진다.
여기서 l에 관한 항은 부하로부터의 반사를 나타낸다.
이득(Gn)은 그후 소스(112)를 조정하기 위해 단계(330)에서 사용된다. 특히, 소스 셋팅은 역이득에 의해 변화된다. 이러한 방식으로, Pr과 Pg의 조합은 소망하는 크기의 입사신호를 제공한다.
단계(332)에서, DUT(106)가 테스팅된다. 특히, 입사 파워의 비율뿐만 아니라 입사 파워의 크기가 중요한 임의의 테스트는 단계(332)에서 수행된다. 예로서, 테스트 대상 디바이스의 3dB 압축 포인트 측정이 이 단계에서 수행된다.
일단 DUT(106)가 테스트팅되면, 실행은 단계(334)로 진행한다. 단계(334)에서, 다음 DUT가 테스트 시스템에 연결된다. 이 단계는 수동 또는 자동으로 행해질 수 있다.
실행은 단계(324)로 복귀한다. DUT(106)의 반사계수의 값에 좌우되는 측정이 반복되고 다음 DUT를 위한 정정이 행해진다. 이 DUT는 그후 테스팅된다.
상기 설명된 실시예로, 다양한 대안 실시예 또는 변형이 있을 수 있다. 예로서, 부하 및 개방 교정 기준을 이용하여 단계(314 및 318)에서 행해진 측정이 설명되었다. 교정 기준의 특정값은 본 발명에 중요하지 않다. 임의의 두 개별 기준은 소스 매치의 연산을 가능케 하는 두 등식을 만들기하기 위한 기초로서 사용될 수 있다.
또한, 주어진 소스 매치 에러를 정정하기 위한 단계를 위해 바람직한 순서가 주어진다. 그러나, 이 단계들은 거의 임의의 순서로 수행될 수 있다. 실제 순서는 바람직하게 구현 편리성의 관점에서 선택될 것이다.
더욱이, 고 자동화된 자동 테스트 시스템은 바람직한 실시예서와 같이 설명되었다. 이 기술은 덜 자동화된 시스템이 사용되는 경우에 유용할 것이다.
소스 출력 레벨을 조정하기 위한 수학식 2로 계산된 이득이 설명되었다. 더욱 높은 정확도를 달성하기 위해, 소스 진폭이 실제적으로 조정되어야 할 필요는 없다. 대안으로, 입사신호의 크기에 좌우되는 임의의 측정은 계산된 이득을 기초로 조정될 수 있다. 실제적으로 소스 값을 조정하는 것은 모든 측정과 연관된 이득을 필요로 하지 않는다는 이점과 동일한 파워 레벨로 모든 디바이스가 테스팅될 수 있개하는 이점이 있다.
또한, 수학식 2는 부하에 입사되는 파워를 조정하는 것이 소망될 때 유용한 하나의 이득 정의를 제공한다. 부하에 전달되어야 할 파워 또는 이용가능한 파워에 대해 교정된 소스를 갖는 것이 바람직하다면, 상이한 이득 정의가 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 주어진 특정한 이득에 한정되지 않는다.
더우기, 교정 기준이 스위칭되었던 동안 데이터가 연속적으로 캡춰되었던 것이 설명되었다. 연속적으로 데이터를 캡춰하는 것은 최종결과 측정이 공지된 위상관계를 가질 수 있게 한다. 측정간의 위상관계를 결정하는 다른 방법이 사용될 수 있다. 예로서, 각각의 신호는 공지된 위상을 갖는 제 3 신호와 비교될 수 있다.
또한, 소스와 DUT간의 모든 회로가 단일 스위칭 회로로서 모델링된 간략화된모델이 사용되었다. 실제회로는 다수의 개별 측정회로로 이루어 질 수 있고 각 회로의 s-파라미터는 개별적으로 계산될 수 있다. 특히, 스위칭 모듈과 DUT간에 고정이 있을 것이다. 그러나, 개별 회로를 위한 s-파라미터 결합된 회로를 나타내는 s-파라미터에 결합하는 방법이 당업계에서 공지되어 있다. 또한, 제 1 포인트와 제 2 포인트간의 s-파라미터가 공지되었을 때 제 1 포인트에서 취해진 반사 측정을 제 2 포인트에서 측정될 수 있었던 반사 측정에 연관시키는 법이 당업계에 공지되어 있다. 그러므로, 측정은 본 명세서에 개시된 포인트에서 정확히 취해질 필요가 없다. 당업자는 회로가 s-파라미터를 결정하기 위한 또는 측정을 취하기 위한 목적으로 물리적으로 정의되는 방식에 기초하여 상기에서 주어진 등식을 다른 형태로 용이하게 변환할 수 있다.
또한, 본 발명은 소스 매치에 기인할 수 있는 에러를 제거하는 관점에서 설명되었다. 리시버 매치 항에 의해 유도된 에러도 있을 수 있음을 유의해야 한다. 더우기, 상기한 연산은 리시버 매치에 대해 일부를 교정할 것이다. 따라서, 용어 "소스 매치"는 신호가 소스의 방향(DUT의 방향과 대향되는 방향으로서)으로부터 반사된 후 테스트 회로상에 입사한다는 개념을 전달하는 데 사용된 반면에, 이 용어는 소스로부터 반사된 신호에 기인할 수 있는 에러에 엄격히 한정되지 않는다.
또한, 소스의 방향으로부터 스위칭 모듈상에 입사하는 신호에 대해 측정이 행해졌음이 설명되었다. 등식은 DUT의 방향으로부터 입사하는 신호로부터 이득을 계산하므로써 유도될 수 있음이 가능하다. 이러한 파워는 일반적으로 용어로 설명된 반사된 파워이다.
또한, 스위치(218)를 통해 연결된 이산 교정 기준이 도시되고 설명된 것을 유의해야 한다. 교정 기준의 값을 변경시키는 다른 방법도 가능하다. 예로서, 미국특허 제 5,434,511호에 나타난 바와 같은 다양한 부하도 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에 대해, 교정 기준 값이 두 개별 값, 하지만 예측가능한 값 사이에 스위칭될 수 있다면, 스위칭 된 후 샘플링 이전에 데이터 캡춰 메모리(116)가 완전히 채워지지 않을 정도로 충분히 고속이다.
그러므로, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 정신 및 범주안에서만 한정되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 스위칭 모듈(200)에 전부 연결된 소스(112)와 리시버(114) 및 테스트대상 디바이스(106)를 갖는 시스템에서, 소스 매치를 위한 자동 테스트 장비를 교정하는 방법에 있어서,
    a) 제 1 교정 기준이 리시버(114)에 연결되도록 스위칭 모듈(200)을 구성하는 단계;
    b) 제 1 방향으로부터 리시버(114)에 입사하는 제 1 신호를 측정하는 단계;
    c) 제 2 교정 기준이 리시버(114)에 연결되도록 스위칭 모듈(200)을 재구성하는 단계;
    d) 상기 제 1 신호와 상기 제 1 방향으로부터 상기 리시버에 입사하는 제 2 신호간의 위상관계를 보존하는 단계를 포함하는, 상기 제 2 신호를 측정하는 단계(316); 및
    e) 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호를 사용하여 상기 소스 매치에 기인하는 에러의 표시를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향은 소스(112)의 방향이며, 상기 소스 매치에 기인한 에러에 기초하여 이득을 계산하는 단계(328)와 소스(112)에 의해 제공된 신호의 진폭을 조정하는 단계(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 측정하는 단계와 상기 제 2 신호를 측정하는 단계는 상기 제 1 교정 기준이 연결되었을 때의 시간으로부터 상기 제 2 교정 기준이 연결된 후 일정 시간까지 연속적으로 샘플링하는 단계와, 연속적으로 샘플링된 신호의 세그먼트에 대해 이산 푸리에 변환을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    테스트대상 디바이스(106)가 소스(112)와 리시버(114)에 연결되도록 스위칭 모듈(200)을 구성하는 단계(324), 테스트대상 디바이스(106)로부터 반사계수를 측정하는 단계(326)와, 계산된 소스 매치 항과 상기 반사계수를 사용하여 이득을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 소스(112)와, 리시버(114)에 연결된 데이터 캡춰 메모리(116)를 갖춘 상기 리시버(114)와, 복수 개의 값중 하나를 갖도록 구성될 수 있는 교정 기준(216)을 갖는 유형의 자동 테스트 장비를 동작시키는 방법으로서, 상기 소스(112)와 리시버(114)및 교정기준(216)은 모두 스위칭 모듈(200)에 모두 연결되는, 상기 방법에 있어서,
    a) 교정기준(216)이 소스(112)와 리시버(114)에 연결되도록 스위칭 모듈(200)을 구성하고, 제 1 값을 갖도록 교정기준(216)을 구성하는 단계;
    b) 소스(112)로부터의 신호를 인가시키는 단계;
    c) 리시버(114)로, 소스(112)의 방향으로부터 입사하는 신호를 수신하고(316) 데이터 캡춰 메모리(116)에 수신된 상기 신호의 제 1 복수 개 샘플을 저장하는 단계;
    d) 제 2 값을 갖도록 교정기준(216)을 구성하는 단계;
    e) 리시버(114)로, 소스(112)의 방향으로부터 입사하는 신호를 수신하고 데이터 캡춰 메모리(116)에 수신된 신호의 제 2 복수 개 샘플을 저장하는 단계로서, 상기 제 1 복수 개 샘플 및 상기 제 2 복수 개 샘플은 소정 시간 관계를 갖는, 상기 저장하는 단계; 및
    f) 상기 제 1 복수 개 샘플 값과 상기 제 2 복수 개 샘플 값간의 차이에 기초하여 소스 매치 인자를 결정하기 위해 상기 제 1 복수 개 샘플과 상기 제 2 복수 개 샘플을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    반도체 디바이스(106)를 스위칭 모듈(200)에 연결시키는 단계(324)와, 디바이스(106)의 특징을 측정하는 단계와, 소스 매치 인자를 갖춘 상기 측정된 특징을 이용하여 소스 진폭을 위한 조정인자를 계산하는 단계와, 계산된 조정인자에 기초하여 소스 진폭을 조정하는 단계(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    자동 테스트 장비에 외부 교정 기준을 연결하고, 외부 교정 기준을 측정하는 단계(310)와, 상기 단계에서 측정된 측정치를 사용하여 제 1 값과 제 2 값으로 구성된 구성가능한 교정기준(216)을 나타내는 값을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    제 1 복수 개 샘플을 저장하는 단계와 제 2 복수 개 샘플을 저장하는 단계는 교정 기준이 제 2 값에 대해 구성되는 동안 그리고 그후 적어도 20 마이크로초 동안 연속적으로 샘플을 취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 교정 기준(216)의 제 1 값은 매칭된 부하(224)이고 상기 교정 기준(216)의 제 2 값은 개방(220) 및 단락(222)중의 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
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