射频芯片测试夹具在微波测量中的应用
微波射频网 2022-11-29

微波测量就是利用测量仪器对微波进行定量实验的方法。在微波元件、器件和微波设备的生产过程中,有许多环节需要微波测量对其零部件、半成品和成品进行检验,在设计时也需要利用微波测量获得必要的数据。微波测量所需获得的数据包括:基本参量-频率(或波长)、驻波比(或反射系数)、功率。原则上其他参量都可以由此三个基本参量导出;其他参量-衰减、阻抗、相位、散射、谐振、交调、介电常数、品质因数等等。

现有的微波测量仪表可以比较完美的对这些参数进行直接或间接测量,然而在仪表和待测件的连接上却有很多困难。 微波测量仪表以及测试电缆、传输线的通常连接方式有 N型连接器,SMA连接器,3.5mm连接器,2.92mm连接器,2.4mm连接器,BNC连接器,波导连接器等等。和待测件连接后,需要对仪表进行校准,要求校准的参考面尽量接近待测件的两端。但是很多生产,设计部门需要测试和获取参数的器件封装形式多种多样,无法通过以上连接方式和测试仪表直接连接,通过其他手段连接后,又很难把参考面校准到所需要的器件两端。这样,就无法获得器件在应用环境下的准确参数。

、组件的设计中,尤其是放大器的设计和匹配中,对所使用的微波管以及各种芯片、匹配所使用的电容电感等分离器件的准确参数的缺乏限制了仿真设计的准确度,为产品的研发及生产增加了极大的难度。如何获得微波管、芯片和各种元器件的在实际应用环境下的准确参数,成为各微波生产研发人员迫切需要解决的问题。

下面介绍的射频芯片测试夹具正是为以上问题提供了专业的解决方案,便捷的连接方式,精确的校准,使得微波测试测量的仪表的测量范围延伸到了芯片以及各种器件的两端,为设计师的各类仿真设计提供了真实应用环境下的准确的设计参数。同时,也为生产批量大而需要进行大量测试的芯片、器件厂家和生产商节约了大量的人力和成本。

一、 射频芯片测试夹具主体结构形式
射频芯片测试夹具可以适应大部分非同轴结构的微波器件、芯片,因此具有多种成系列的主体结构。下图是射频芯片测试夹具的几种主体结构及其校准件,包括了测试大功率器件,微封装器件,集成芯片等待测件的产品。对于大功率器件测试时产品还带有独特的散热设计。

图一、射频芯片测试夹具的主体结构形式

二、 射频芯片测试夹具的连接方式
射频芯片测试夹具的主要功能有两个,一是通过测试载片和微带电路将待测件的非标准封装结构转换成可以和测试仪表直接连接的同轴结构;二是通过精密的自带校准件替换载片对整个测试系统进行校准,使得仪表的校准端面延伸的待测件两端。夹具的连接快捷精密,一般是采用压接式,不行固定或焊接,使用方便;在同轴到微带的转换中采用同轴内导体和微带线直接连接并附加介电常数补偿,周边采用低介电常数环境,使得信号传输最接近立项状态。下图是一种型号夹具微带同轴转换的案例,该结构由夹具主体,滑块和中心滑块组成,中心滑块即为安装待测件载片的核心组件。



图二、AFX-100B型的连接案例

三、射频芯片测试夹具的校准
射频芯片测试夹具的校准模式有SOLT校准、TRL校准、去嵌入以及多线校准方案。
根据测量要求,一般我们推荐使用SOLT校准和TRL校准相结合,在应用频段较窄,封装形式单一的情况下可考虑使用去嵌入法,对精度要求到计量级甚至更高时可使用结合国外最新技术的多线校准方案。

图三、AFX100A型功能版夹具及校准件

四、使用射频芯片测试夹具的测试方法
测试主要分以下步骤:
1、系统连接
如下图所示,把测量夹具与仪表、附件、待测件连接成测量系统。

图四、 线路连接示意图

2、仪表设置
设定频率范围
启动网络分析仪,设定适当的频率范围,并且将网络仪的中频带宽重新设定到1KHz.
选取仪表校准模式
校准模式选择TRL校准。如果是PNA网络分析仪可以创建TRL套件模型:

图五、校准件设置界面

创建TRL校准套件
如果选用的网络分析仪无法创建TRL校准套件模型,以下以8753ES为例,则可以选择现有的TRL校准件箱进行修改。具体操作为:在校准菜单选择CALKIT-SELETCALKIT,选择TRL3.5mm校准件,TRL OPTIONS:标准阻抗为 LINE Z0;反射标准为 THRU STANDARD。进入MODIFY修改校准件数据:

TRLOPTIONS: 标准阻抗为 LINE Z0;反射标准为 THRU STANDARD
OPEN:输入校准件的边缘电容C0、C1、C2、C3 。延时同直通标准件,阻抗50Ω,设定合适的频率范围。

SHORT:延时同直通校准件,阻抗50Ω,设定合适的频率范围。
LOAD:FIX LOAD 50Ω
THRU/LINE:  延时跟据本型号校准件上标定,阻抗50Ω,设定合适的频率范围。
设置完成选择TRL*/LRMX2-PORT进入校准界面。

3)校准
如果使用PNA网络分析仪,创建TRL模型后可按向导校准。以下是一个步骤的例子。

图六、TRL校准界面

TRL校准向导
如果使用8753ES网分,校准操作如下:
放入校准件THRU选择THEU校准选项;
放入校准件SHORT选择双端口的两个SHORT校准选项;
放入校准件LINE选择LINE校准选项,选BOTH(双端口同时校准)键,频段分段选2-7line;
隔离选项选取忽略。

按下DONE键,仪表通过选取的误差模型计算校准,计算完成后选取FORMAT更改显示模式为SWR,读出THRU或者LINE校准件的驻波读数,判定校准是否准确。一般来说读数在1.00X~1.02X之间波动。如数值过大需重新校准。如果需要测量相位则需测量THRU校准件S21的相位和SHORT校准件S11的相位,两个值应相差180度。下图是一种型号产品校准后的图形。

图七、AFX200校准后数据

3、加电测试
校准完成,放入核心滑块,固定好元器件,通过BIAS TEE 加上直流电压,根据放大管特性可通过调节栅极电压调节漏极电流。注意先加漏极电压避免元件烧毁。

跟据测量需要按MARKER键选取测量点测量所关心的S参数,FORMAT格式可选极坐标或SMITH圆图,改变MARKER位置(测试频率),得到S11、S21、S12、S22在各频率下的模值和相位。
五、测量数据对比以及仿真设计:

AFX100A型功能版1#夹具对安捷伦经典管型ATF54143的两次测量数据以及厂家数据S11、S21在SMITH圆图和极坐标上的位置。

分析:在不同的环境下,放大器的匹配必须通过直接测量获得准确参数,厂家所提供的数据是批生产管型的典型参数。测量结果和厂家提供的参数曲线有一定的区别,这正是使用夹具对场效应管进行测量的原因。

使用测量数据的对放大器进行仿真曲线



使用厂家数据对同一放大器仿真曲线

实际放大器的测量结果:2GHz增益为11.5dB,2.5GHz增益为8.4dB。测试的数据计算结果比厂家提供的数据计算结果更接近实际的测试曲线。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 测试
  • 测量
  • 示波器
  • 探头
  • USB控制主机的测试及原理

    一前言在高速串行技术如此广泛应用的今天,简单易用的USB堪称是PC平台上最成功的I/O技术,普及率几乎100%。而且随着终端用户对于高速USB设备应用需求的不断

    5小时前
  • 用宽带示波器进行雷达信号的矢量分析

    前言 随着雷达技术的发展,雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角,而且还包括测量目标速度,以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。雷达是利用目标对电磁波的发射(或称为二次散射)现象来发现目标并测定其位置的。老式雷达发射波形简单,采用机械天线,信号处理简单。这种雷达存在的问题是抗干扰能力差,无法在复杂环境下使用等问题。 由于航空、航天技术的飞速发展,飞机、导弹、人造卫星及宇宙飞船等采用雷达作为探...

    5小时前
  • 持续高速发展的通信测试仪器

    随着计算机技术和通信技术的飞速发展,1999年,面向计算机网(以ip为基础)、电信网和通信设备测试的通信测试仪器继续呈现高速发展态势。1999年全球数据通信测试仪器的销售额比1998年增长10%,达到9.98亿美元。各种新的网络测试仪、协议分析仪和电缆/光缆测试仪纷纷上市。 1.ATM协议分析仪 企业级ATM(异步转移模式)协议分析仪的重量已从原来的100磅降到现在的20磅,售价从原来的6位数降到...

    5小时前
  • 浅谈模块电源的噪声测试方法

    目前,模块电源的设计日趋规范化,控制电路倾向于采用数字控制方式,非隔离式DC-DC变换器(包括VRM)比隔离式增长速度更快。随着半导体工艺和封装技术的改进,高频软开关技术的大量应用,模块电源的功率密度越做越高,模块电源的功率变换效率也越来越高,体积越来越小,出现了芯片级的模块电源。模块电源普遍用于交流设备、接入设备、挪动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通讯范畴和汽车电子、航空航天等。其特点是可为...

    5小时前
  • 基于NI PXI矢量信号收发仪进行802.11ac测试

    就传统仪器而言,每次测试大约会取得40个重要的WLAN收发器数据点。 NI PXI矢量信号收发仪的测试速度非常快,因此能执行完整的增益表扫频,进而采集共300,000个数据点。“我们采用软件设计的NI PXI矢量信号收发仪与NI WLAN测量套件之后,测试速度比传统的堆叠式仪器快了200倍以上,测试范围也扩大了许多。” 挑战 在无线标准越来越多元,且设备复杂度与日俱增的同时,必须降低无线区域网络(...

    5小时前
  • LTE发射机ACLR性能的测量技术

    现代无线服务提供商正致力于不断扩大带宽,为更多用户提供互联网协议(IP)服务。长期演进技术(LTE)是对当前部署的3GPP 网络进行增强并创造更多更重要应用的新一代蜂窝技术。LTE 的体系结构复杂同时还在不断演进当中,这为网络和用户设备的设计与测试带来了新的挑战。其中,在空中接口上的一个关键挑战就是如何在信号传输过程中进行功率管理。 在LTE 等数字通信系统中,发射信号泄漏到邻近信道的功率可能会对...

    5小时前
  • 通过设计、校准固件改善器件的S参数测量

    本篇应用笔记描述了在测量元器件S参数时,如何校正和减小由测试固件引起的误差。这里提到的固件由带有SMA连接器的微带线PCB组成。文中给出了基于MAX2648 5GHz低噪声放大器的实例。 测量误差 矢量网络分析仪(VNA)测量中的误差可以分为三类: · 漂移误差,校准后,当测试系统性能变化时出现的误差; · 漂移误差,此误差可看作随时间变化的函数; · 系统误差,包括失配、泄漏以及系统频率响应。...

    5小时前
  • 如何实现频率测量

    1. 频率概述 频率是循环或周期事件的重复率。从物理上来讲,在旋转、振动、波等现象中能观察到周期。对模拟或数字波形来说,可以通过信号周期得到频率。周期越小,频率越大,反之亦然。从图1中看到,最上面的一条波形频率最低,最底下的波形频率最高。 图1.从上至下的波形频率依次增大 频率通常以角频率ω来表示,单位为弧度/秒;或以ƒ表示,单位为秒-1,也称Hz,还可以用每分钟拍数(BPM)或每分钟旋转数(...

    5小时前
  • 浅谈数码电视及其测量

    数码电视测量 电讯管理局局长已于二零零七年六月四日宣布,香港的数码地面电视服务会采用国家制式作为标准。两家免费电视广播机构,即亚洲电视和无线电视将于二零零七年底之前开展数码及仿真电视的同步广播。其实,数码电视大家并不陌生,本地所有收费电视营办商现已透过有线,卫星和宽频网络提供数码电视。只是香港要达致全面数码广播,地面电视广播机构必须推出数码地面电视服务。政府拟于二零一二年终止模拟广播,但会视进一...

    昨天
  • 数字电视及测量

    1、 数字电视 数字电视在全世界迅速开展,我国也加快了播放进程。按广电部要求,直辖市、沿海发达地区、各省会城市 2005 年要开通数字电视, 2015 年全国开通数字电视,基本完成模拟电视向数字电视过渡。为迎接 2008 年奥运会,各地都会在此之前掀起摸拟电视向数字电视平移的高潮。 所谓数字电视,应该是电视的全过程中,其视、音频都是数字信号,包括摄制、剪接、编辑、存储、播放、传输、接收。这就是说,...

    昨天
  • 中短波广播信号场强测量及空中管理

    中短波广播的发射、接收的原理,一般人都明白,可是广播发射机所发射的空中信号在某一处信号有多大,此处的收音机是否能收到,这就涉及到该点的场强及场强测量问题,一般人是不关心的,但对于广播电台来说,他必须知道自己台的覆盖范围、收听效果,必须进行场强测量。再则广电管理部门,无线电管理委员会,他必须监测本辖区广播信号,哪些是本辖区的台,是否有非法的台,这就要通过场强测量来搜索。本文将从场强测量角度对此课题作...

    昨天
  • DVB-C 数字电视的测试

    1 引言 我国播放数字电视的进程已出台,广电部要求沿海发达地区 2005 年开通数字电视, 2015 年全国开通数字电视,停播模拟电视。近年来不少城市都已开始试播,各广电局、广电网络传输中心、有线台都正在试验之中。数字电视相对于模拟电视来说是一个全新的概念,对于数字电视系统的测试也是一个全新的概念,我们必须按数字电视的标准,结合实际情况,去探讨它的测试方法,研制、选用新的测试系统和仪器。 2 DV...

    昨天
下载排行榜
更多
广告