太赫茲頻段功率放大晶片在片功率測試系統及測試方法與流程

2023-10-31 17:19:07 1

本發明涉及一種太赫茲頻段功率放大晶片在片功率測試系統及測試方法，所述的方法適用於太赫茲頻段的功率放大晶片的相關測試，屬於微波通信中的晶片測試領域。

背景技術：

太赫茲（THz）波指頻率在100GHz-10THz範圍的電磁波，介於微波和光波之間，具有波長短、透過率高、帶寬寬等特點，太赫茲頻段在成像、頻譜檢測和高傳輸速率通信等方面具有廣闊的應用前景，在雷達系統軍事電子領域有重要的應用方向，如高精度雷達、反隱形雷達、保密通信和太赫茲成像探測等。

太赫茲功放晶片是支撐整個太赫茲固態系統的基石，是國內外太赫茲研究的基礎和熱點，THz頻段功率放大晶片在片功率測試系統及測試方法也是目前該領域的關鍵技術，同時由於該頻段信號小，因此如何實現該頻段功放晶片的精確測試是一個技術難點，本發明提出一種用於THz頻段功率放大晶片在片功率測試系統及測試方法，實現該頻段的在片測試效率提升，並確保測試精度。

技術實現要素：

本發明提出的是一種太赫茲頻段功率放大晶片在片功率測試系統及測試方法，其目的旨在避免裝架測試效率低下的問題，同時實現THz波段功率放大晶片輸出功率及增益等參量的測試，提高測試精度。

本發明的技術解決方案：一種太赫茲頻段功率放大晶片在片功率測試系統，其結構包括處理器、探針臺、信號源、擴頻模塊、功率計、電源、左S彎及波導探針、右S彎及波導探針，其中，處理器的第一信號輸出/輸入端與探針臺的信號輸入/輸出端對應相接，處理器的第二信號輸出/輸入端與信號源的信號輸入/輸出端對應相接，處理器的第三信號輸入端與功率計的信號輸出端對應相接，處理器的第四信號與電源的輸入輸出端相連，同時電源的另外一個輸出端接探卡的信號輸入端，探卡的信號輸出端接待測件(DUT)的信號輸入端，信號源的信號輸出端連接擴頻模塊輸入端，擴頻模塊輸出端連接左S彎及波導探針輸入端，右S彎及波導探針輸出端與功率計的輸入端相接，左、右S彎及波導探針間連接待測件(DUT)。

其測試方法，包括如下步驟：

1）建立信號源輸出功率與擴頻模塊輸出功率之間對應關係；

2）在步驟1)的基礎上連接左S彎及波導探針和右S彎及波導探針；

3）測試在片系統損耗；

4）採集數據；

5） 處理器計算出待測太赫茲頻段功率放大晶片的輸入功率、輸出功率及增益；

6）判定是否需要進行其它晶片的測試。

本發明的優點：

1）通過分別建立信號源與擴頻模塊輸出功率及信號源與待測件輸出功率的關係，從而計算得到THz功率放大晶片各頻點輸入輸出間的對應關係，解決了現有該頻段測試儀器輸出功率小，擴頻模塊輸出功率線形度差造成的測試精度下降的問題，實現了THz功率放大晶片輸出功率、增益等關鍵指標的精確測試；

2）實現了對於THz功率放大器的在片自動測試，提高了測試效率。

附圖說明

圖1建立信號源輸出功率與擴頻模塊輸出功率之間對應關係的系統框圖。

圖2是搭建在片測試系統後在探針間連接直通件，測試系統左右S彎及波導探針損耗的系統框圖。

圖3 是搭建在片測功率測試系統框圖。

圖4是對整個測試方法的流程圖。

具體實施方式

對照附圖，一種太赫茲頻段功率放大晶片在片功率測試系統，其特徵是包括處理器、探針臺、信號源、擴頻模塊、功率計、電源、左S彎及波導探針、右S彎及波導探針，其中，處理器的第一信號輸出/輸入端與探針臺的信號輸入/輸出端對應相接，處理器的第二信號輸出/輸入端與信號源的信號輸入/輸出端對應相接，處理器的第三信號輸入端與功率計的信號輸出端對應相接，處理器的第四信號與電源的輸入輸出端相連，同時電源的另外一個輸出端接直流探卡的電流輸入端，探卡的信號輸出端接待測件(DUT)的信號輸入端，信號源的信號輸出端連接擴頻模塊輸入端，擴頻模塊輸出端連接左S彎及波導探針輸入端，右S彎及波導探針輸出端與功率計的輸入端相接，左、右S彎及波導探針間連接待測件(DUT)。

對照附圖，太赫茲頻段功率放大晶片在片功率測試系統的測試方法包括如下步驟：

1）如圖1，建立信號源輸出功率與擴頻模塊輸出功率之間對應關係；

利用處理器控制信號源輸出功率並採集信號源輸出不同功率時功率計檢測到的擴頻模塊輸出的功率值，建立信號源輸出功率與連接的擴頻模塊輸出功率之間的對應關係；

2）如圖2，在步驟1)的基礎上連接左S彎及波導探針和右S彎及波導探針；

在片測試相較於裝架測試的優點是不需要進行夾具設計，同時避免了裝架過程中由於金絲焊點等引入的寄生效應所造成的對於測試結果的影響，且大大提高測試效率，所連接的在片測試系統框圖如圖2所示；

3）測試在片系統損耗；

將校準片直通件置於兩個波導探針間，利用處理器利用數據傳輸線控制信號源輸出功率並採集信號源輸出不同功率時功率計檢測到的功率值，並與步驟1）中採集到的功率進行比較，兩者功率值相減即為連入的S彎及波導探針損耗，由於左S彎及波導探針和右S彎及波導探針完全一致，即可認定為左S彎及波導探針和右S彎及波導探針的損耗均為總損耗的一半；

4）採集數據；

如圖3將待測太赫茲頻段功率放大晶片置於兩個波導探針之間，直流探卡接觸到功放晶片直流加電位置，由處理器通過數據傳輸線控制電源及直流探卡對待測晶片進行加電（具體電壓值根據電路設計要求來定），並同時控制信號源輸出一定範圍內的功率（具體功率值由電路設計要求來定），並對電源加電後實際測試的電壓、電流值及功率計的輸出功率進行採集；

5）處理器計算出待測太赫茲頻段功率放大晶片的輸入功率、輸出功率及增益；

定義擴頻模塊對應不同信號源輸入功率的輸出功率為，則在連接左、右S彎及波導探針連接直通件後採集得到的輸出功率為，連接待測功放晶片後輸出功率為，因此可以計算得到左右S彎及波導探針的損耗均為

從而實際輸入待測功率放大晶片的輸入功率為

待測太赫茲頻段功率放大晶片實際輸出功率為：

功率放大器的增益為：

6）根據實際測試需求判定（是否需要進行其它晶片的測試，若需要則利用處理器通過數據傳輸線程控移動探針臺位置至另一個待測的功放晶片處，重複4）-5）進行另一個待測晶片的測試，若不需要則結束測試。

根據本測試方法實現太赫茲頻段功率放大晶片測試實例如下。