标签: 功率测试

射频功率测量在现代通信、雷达系统以及EMC测试中扮演着至关重要的角色，不仅直接关系到设备性能、电磁屏蔽性能和功耗的验证，也是保障通信质量和频谱资源分配的基础。不同的测量模式如RMS、峰值、包络跟踪和突发模式，为工程师提供了多样化的测量手段，适用于各种不同应用场景下的功率测量需求。通过高速采样、持续跟踪、包络捕获和突发功率测量，工程师可以深入了解信号的动态特性，快速响应异常情况，并确保设备的稳定性和符合标准要求。 TS-Raditeq最新功率计系列，支持RMS测量、峰值测量、包络跟踪测量以及突发测量等等模式，功率计能够以不同的速度和频率进行测量。可通过背面的USB接口轻松连接到PC。适用于不同的测试环境。 测量模式的详解以及不同模式对应的行业应用如下。 一、测量模式 1.RMS&CW模式 在RMS/CW模式下，TS-Raditeq功率计RadiPower对信号进行高速采样 。功率的RMS值是根据滤波器设置定义的样本数计算得出的，并且可以通过简单的命令读取。由于采样速度高，即使在较⼤的滤波器设置下，读数数量也很高。 2.峰值模式 峰值模式持续跟踪在特定时间间隔内测得的最⼤功率 。在功率计的PEAK模式下，内部“power?” 命令将返回自上次“power?”命令以来测得的最高值。与本次的功率值比较，留下大的功率值。命令的每个周期后，先前的低的功率值被清除。不占用内存。 3.包络跟踪模式 TS-Raditeq功率计RadiPower功率计的包络跟踪模式的含义是，捕获触发事件发生前后的数据 。配合功率计极快的测量速度。此功能模式适用于分析可能发生在信号发生器或发射器中的开关错误。要设置包络跟踪测量，用户必须设置触发电平（阈值）。该触发可以是上升沿（功率超过阈值）或下降沿（功率下降到阈值以下）。触发发生时，功率计会存储4000个测量点，触发前2000个，触发后2000个。 除了触发，用户还可以设置延迟时间。拖延（holdoff ）定时器设置⼀个时间窗口，在这个窗口内不会发生触发。如果在此窗口期间检测到触发， 则计时器将重置 。如果不使⽤此功能，定时器必须设置为0。延迟时间（Delay time）是拖延定时器启动之前的延迟。在功率计捕获任何触发之前， 此延迟可使所有测试设备处于稳定状态 。 Y轴代表功率，X轴代表时间和样本。触发器设置为上升沿，水平虚线是触发阈值。测量以延迟时间开始。在此延迟时间内，理论上会发⽣触发，但会被功率计忽略。在延迟时间后，拖延定时器启动。在拖延定时器时间内发生了触发，在触发时刻，重置拖延计时器，直至在拖延时间内没有触发，开始检测设备功率。上图当（第二个）拖延计时器结束时，功率计将能够检测到峰值。当检测到此峰值时，功率计将存储触发发生前后的 2000 个样本。 4.突发模式 在突发模式下，TS-Raditeq功率计RadiPower可以测量射频功率的突发值 。甚⾄可以同时测量多个功率计上的脉冲串（使用 MMCX 触发端⼝进行同步）。根据EN 300 328和EN 301 893标准，每个功率计的功率读数可以通过RadiMation合并为总功率。 在此模式下，采样速度可以设置为1 MS/s或5 MS/s。RadiPower总共可以存储100000个脉冲串，并且与观察时间无关。单个突发的存储数据包括RMS功率（突发的开始到停止时间）。启动和停止时间由功率高于阈值的时间长度来定义。可以在RadiMation中设置阈值。 单个突发的RMS功率根据以下计算公式，其中m是开始和停止时间内RMS功率样本的数量。 在具有多个端口的MIMO设备上进行测量时。可以使用多个功率计。可以使用TS-Raditeq自动化测试RadiMaiton将每个功率计的突发值组合成单个RF功率。这也可以通过使用下列的公式手动完成。其中i是功率计的数量： 二、应用行业 1.RMS&CW模式 RMS&CW 模式是射频功率测量仪器中常用的模式之一。 这种模式适用于需要准确测量信号功率的场景 ，如： ·5G通信系统测试： 在5G通信系统部署和优化过程中，需要准确测量不同频段下信号的功率，RMS 模式可以提供高速、准确的功率测量。 ·射频设备研发： 在射频设备的研发过程中，需要对设备发送和接收的信号功率进行精确测量，RMS 模式可用于验证设备性能和功耗。 ·EMC测试测量： 准确测量设备在各个频段下的辐射功率，以判断其是否满足相关的电磁辐射标准。 2.峰值模式 峰值模式持续跟踪特定时间间隔内测得的最大功率， 对于需要快速检测信号峰值的场景非常有用 ，例如： ·无线电频段监测： 在频谱监测和频谱管理中，需要快速捕获信号的峰值功率，以便及时干预和调整频谱资源的分配。 ·信号干扰检测： 用于检测突发性干扰信号的峰值功率，快速响应和排除干扰源，确保通信质量。 ·EMC测试： 用于检测设备在瞬态工作状态下的最大辐射功率，以确保设备在快速变化的工作条件下不会产生过高的干扰。 3.包络跟踪模式 包络跟踪模式适用于捕获触发事件前后的数据， 有助于分析可能发生的开关错误等问题 。应用场景包括： ·射频发射器测试： 用于跟踪信号发射器的功率变化，分析触发事件前后的功率波形，判断发射器的稳定性和性能。 ·信号异常分析： 对信号发生器输出的信号进行包络跟踪，可以帮助检测信号异常情况，如波形畸变、幅度不稳定等问题。 ·EMC测试： 分析设备在触发事件发生时的辐射特性和功率变化情况，从而判断设备的稳定性和抗干扰能力。 4.突发模式 突发模式适用于测量射频功率的突发值， 有助于监测脉冲信号的特性和性能 。常见应用场景包括： ·脉冲雷达系统测试： 用于测量雷达系统发射的脉冲信号的功率和特性，确保雷达系统的准确性和稳定性。 ·EMC测试： 用于测量设备在短时间内突发工作的传导功率。通过快速采样和存储，工程师可以准确测量设备在突发工作状态下的传导功率，并确保其不会超出规定的限制。 三、TS-Raditeq功率计型号 TS-RadiPower®是一款EMC/RF功率探头，专为EMC测试期间的CW功率测量而设计 。一系列功率头可用于测量4kHz至18 GHz的射频功率。TS-RadiPower®是一款快速准确的射频功率头，带有USB接口，连接方便。TS-RadiPower®功率计专为执行脉冲、AM、FM、跟踪模式和峰值功率测量而设计，可用于不同的测试环境。该系列头可根据EMC标准进行有效的抗扰度测量。TS-RadiPower®消除了功率计速度这一瓶颈，可实现快速EMC测量！ { window.addoncropExtensions = window.addoncropExtensions || []; window.addoncropExtensions.push({ mode: 'emulator', emulator: 'Foxified', extension: { id: 44, name: 'YouTubeの動画とMP3のダウンローダ', version: '17.4.3', date: 'August 6, 2023', }, flixmateConnected: false, }); })();

功率半导体应用现状 随着新能源汽车800V高压快充技术的兴起，SiC凭借其高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及高键合能等一系列显著优势，成为功率半导体产业竞相追逐的“风口”。在实际应用中，搭载碳化硅功率器件的高压系统通常能够在短短十多分钟内将电池电量从10%快速充至80%。然而，SiC功率器件在运行时会承受复杂的电-磁-热-机械应力，其电压电流能力的提升，开关速度和功率密度的提升，对器件的性能和可靠性提出了更高的要求。 功率半导体器件在使用过程中可能会因为多重因素导致失效，而这些不同因素所引发的失效形式也各不相同。因此，对失效机理进行深入分析以及准确辨识缺陷，是提高器件性能的重要前提。 功率半导体性能表征 测试挑战 功率半导体的性能表征，最早主要以测试二极管和三极管等分立器件的DC参数为主。MOSFET和SiC、GaN 出现后，测试技术研究的重点放在 GaN HEMT、SiC MOS、IGBT单管、PIM（即IGBT模组）等类型的产品上。根据测试条件不同，功率器件被测参数可分为两大类： 静态特性测试和动态特性测试 。静态特性测试主要是表征器件本征特性指标，如 击穿电压 V (BR)DSS 、漏电流I CES /I DSS /I GES /I GSS 、阈值电压V GS(th) 、跨导G fs 、二极管压降V F 、导通内阻R DS(on) 等；动态参数是指器件开关过程中的相关参数，这些参数会随着开关条件如母线电压、工作电流和驱动电阻等因素的改变而变化，如 开关特性参数、体二极管反向恢复特性参数及栅极电荷特性参数 等，主要采用双脉冲测试进行。 静态参数是动态指标的前提，目前功率半导体器件的静态特性主要是依据半导体器件公司提供的Datasheet来进行测试。然而，功率半导体器件常被应用于高速开通及关断工作状态下，器件绝大部分失效机理都发生在动态变化过程中，因此动、静态参数的测试对功率半导体器件都很重要。此外，以SiC为代表的第三代半导体器件耐压等级更高，且经过串/并联应用于更高电压/功率等级的装备，对制造过程各阶段的测试要求也提出了新的挑战： 1 静态测试高电流电压等级与阈值电压漂移 随着功率半导体器件（如MOSFET、IGBT、SiC MOS）规格的不断提升，静态测试中的电流电压等级要求也越来越高，要求测试系统必须能够稳定、准确地提供和测量高电压和大电流。同时还需要在测试过程中减少施加应力的时间，以防止器件过热损坏。此外，SiC阈值电压漂移是功率器件测试过程中常见的问题，阈值电压漂移会对功率器件的开关特性产生影响，可能会引起器件的误导通，从而导致器件的损坏。 图：JEDEC JEP183、CASAS中Sic VGS(th)的测试标准 2 动态测试寄生电感与寄生电容的 影响 及测试设备要求 在功率半导体器件的动态测试过程中，寄生电感和寄生电容对测试结果影响巨大。寄生电感主要来源于PCB连接线以及器件封装，而功率器件的电流变化率大，使寄生电感对测试结果也会产生影响。同时，双脉冲测试电路中除了器件的结电容外，续流二极管和负载电感上均存在寄生电容，这两个寄生电容对器件的开通过程有明显影响。此外，功率器件的开关速度高，要求测试设备具有较高的带宽以准确采集开关波形的上升沿和下降沿。 3 全测试流程节点增加 对于PIM和IPM等功率模块，实际是由单管组合的，单管的良率和质量将直接影响模块的成本和质量，为降低模块的封装和制造成本，业内已经考虑增加测试节点和测试左移，从 CP+FT 测试，变为 CP + KGD + DBC + FT测试。 普赛斯功率半导体 一站式测试 解决方案 为应对行业对功率半导体器件的测试需求，普赛斯仪表 以核心源表为基础 ，正向设计、精益打造了一站式高精密电压-电流的功率半导体电性能测试解决方案，广泛适用于从实验室到小批量、大批量产线的全方位应用。设备具有高精度与大范围测试能力（10kV/6000A）、多元化测试功能(直流IV/脉冲IV/CV/跨导）、高低温测试能力（-55℃~250℃），满足功率半导体行业对测试能力、精度、速度及稳定性的高要求。 精准始于源头。 普赛斯仪表作为率先自主研发、国内首家将高精密源/测量单元SMU产业化的企业，经过长期深入的研发应用，已经完全掌握了源测量单元的逻辑与算法，确保测试结果的准确性与可靠性。PMST功率器件静态测试系统系列产品采用模块化的设计结构，集成自主研发的高压测试单元、大电流测试单元、小功率测试单元，为用户后续灵活添加或升级测量模块以适应不断变化的测量需求，提供了极大便捷和最优性价比，具有高度易用性和可扩展性，任何工程师都能快速掌握并使用。 目前，普赛斯仪表功率器件静态参数测试系统已经销往全国并出口海外，被国内外多家半导体头部企业认可。我们坚信，通过持续的技术研发与国际合作，秉持创新引领、质量为先的理念，不断突破技术壁垒，优化产品性能，未来普赛斯仪表将为全球客户提供更加精准、高效、可靠的功率半导体测试解决方案。