射頻芯片測試夾具在微波測量中的應用

1、射頻芯片測試夾具在微波測量中的應用來源：微波射頻網(wǎng)微波測量就是利用測量儀器對微波進行定量實驗的方法。在微波元件、器件和微波設備 的生產(chǎn)過程中，有許多環(huán)節(jié)需要微波測量對其零部件、半成品和成品進行檢驗，在設計時也 需要利用微波測量獲得必要的數(shù)據(jù)。微波測量所需獲得的數(shù)據(jù)包括：根本參量頻率或波 長、駐波比或反射系數(shù)、功率。原那么上其他參量都可以由此三個根本參量導出；其他 參量衰減、阻抗、相位、散射、諧振、交調(diào)、介電常數(shù)、品質(zhì)因數(shù)等等?，F(xiàn)有的微波測量儀表可以比擬完美的對這些參數(shù)進行直接或間接測量，然而在儀表和待 測件的連接上卻有很多困難。 微波測量儀表以及測試電纜、傳輸線的通常連接方式有 N 型 連接器

2、， SMA 連接器， 3.5mm 連接器， 2.92mm 連接器， 2.4mm 連接器， BNC 連接器， 波導連接器等等。和待測件連接后，需要對儀表進行校準，要求校準的參考面盡量接近待測 件的兩端。但是很多生產(chǎn)，設計部門需要測試和獲取參數(shù)的器件封裝形式多種多樣，無法通 過以上連接方式和測試儀表直接連接，通過其他手段連接后，又很難把參考面校準到所需要 的器件兩端。這樣，就無法獲得器件在應用環(huán)境下的準確參數(shù)。微波器件、組件的設計中，尤其是放大器的設計和匹配中，對所使用的微波管以及各種 芯片、匹配所使用的電容電感等別離器件的準確參數(shù)的缺乏限制了仿真設計的準確度，為產(chǎn) 品的研發(fā)及生產(chǎn)增加了極大的難度

3、。如何獲得微波管、芯片和各種元器件的在實際應用環(huán)境 下的準確參數(shù)，成為各微波生產(chǎn)研發(fā)人員迫切需要解決的問題。下面介紹的射頻芯片測試夾具正是為以上問題提供了專業(yè)的解決方案， 便捷的連接方式， 精確的校準，使得微波測試測量的儀表的測量范圍延伸到了芯片以及各種器件的兩端，為設 計師的各類仿真設計提供了真實應用環(huán)境下的準確的設計參數(shù)。同時，也為生產(chǎn)批量大而需 要進行大量測試的芯片、器件廠家和生產(chǎn)商節(jié)約了大量的人力和本錢。一、 射頻芯片測試夾具主體結(jié)構(gòu)形式射頻芯片測試夾具可以適應大局部非同軸結(jié)構(gòu)的微波器件、芯片，因此具有多種成系列 的主體結(jié)構(gòu)。 下列圖是射頻芯片測試夾具的幾種主體結(jié)構(gòu)及其校準件， 包括了

4、測試大功率器件， 微封裝器件， 集成芯片等待測件的產(chǎn)品。 對于大功率器件測試時產(chǎn)品還帶有獨特的散熱設計。圖一、射頻芯片測試夾具的主體結(jié)構(gòu)形式射頻芯片測試夾具的連接方式射頻芯片測試夾具的主要功能有兩個，一是通過測試載片和微帶電路將待測件的非標準 封裝結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成可以和測試儀表直接連接的同軸結(jié)構(gòu)；二是通過精密的自帶校準件替換載片 對整個測試系統(tǒng)進行校準，使得儀表的校準端面延伸的待測件兩端。夾具的連接快捷精密， 一般是采用壓接式，不行固定或焊接，使用方便；在同軸到微帶的轉(zhuǎn)換中采用同軸內(nèi)導體和 微帶線直接連接并附加介電常數(shù)補償，周邊采用低介電常數(shù)環(huán)境，使得信號傳輸最接近立項 狀態(tài)。下列圖是一種型號夾具微

5、帶同軸轉(zhuǎn)換的案例，該結(jié)構(gòu)由夾具主體， 滑塊和中心滑塊組成,中心滑塊即為安裝待測件載片的核心組件。圖二、AFX-100B 型的連接案例三、射頻芯片測試夾具的校準射頻芯片測試夾具的校準模式有SOLT校準、TRL校準、去嵌入以及多線校準方案。根據(jù)測量要求，一般我們推薦使用SOLT校準和TRL校準相結(jié)合，在應用頻段較窄,封裝形式單一的情況下可考慮使用去嵌入法，對精度要求到計量級甚至更高時可使用結(jié)合國 外最新技術(shù)的多線校準方案。圖三、AFX100A型功能版夾具及校準件四、使用射頻芯片測試夾具的測試方法測試主要分以下步驟：1、系統(tǒng)連接如下列圖所示，把測量夾具與儀表、附件、待測件連接成測量系統(tǒng)。圖四、 線路

6、連接示意圖2、儀表設置1設定頻率范圍啟動網(wǎng)絡分析儀，設定適當?shù)念l率范圍，并且將網(wǎng)絡儀的中頻帶寬重新設定到1KHz.2選取儀表校準模式校準模式選擇 TRL校準。如果是 PNA網(wǎng)絡分析儀可以創(chuàng)立 TRL套件模型： miwuJ Ir RtPUCFIUKMNt.RUlLiCtrwiflBi 2tss圖五、校準件設置界面3 創(chuàng)立TRL校準套件如果選用的網(wǎng)絡分析儀無法創(chuàng)立TRL校準套件模型，以下以 8753ES 為例，那么可以選擇現(xiàn)有的TRL校準件箱進行修改。具體操作為：在校準菜單項選擇擇CALKIT-SELETCALKIT選擇TRL3.5mm 校準件，TRL OPTIONS: 標準阻抗為 LINE Z0

7、 ;反射標準為 THRU STANDARD。進入 MODIFY 修改校準件數(shù)據(jù)：TRLOPTIONS:標準阻抗為 LINE Z0 ;反射標準為 THRU STANDARDOPEN:輸入校準件的邊緣電容 CO、C1、C2、C3。延時同直通標準件，阻抗50 Q,設定適宜的頻率范圍。SHORT:延時同直通校準件，阻抗 50 Q,設定適宜的頻率范圍。LOAD:FIX LOAD 50 QTHRU/LINE:延時跟據(jù)本型號校準件上標定，阻抗50 Q,設定適宜的頻率范圍。設置完成選擇TRL*/LRMX2-PORT進入校準界面。4 校準如果使用PNA網(wǎng)絡分析儀，創(chuàng)立 TRL模型后可按向?qū)?。以下是一個步驟的

8、例子。圖六、TRL校準界面5 TRL校準向?qū)绻褂?753ES網(wǎng)分，校準操作如下:放入校準件THRU選擇THEU校準選項；放入校準件SHORT選擇雙端口的兩個 SHORT校準選項；放入校準件LINE選擇LINE校準選項，選BOTH 雙端口同時校準鍵，頻段分段選 2-7li ne ;隔離選項選取忽略。按下DONE鍵，儀表通過選取的誤差模型計算校準，計算完成后選取FORMAT更改顯示模式為SWR，讀出THRU或者LINE校準件的駐波讀數(shù)，判定校準是否準確。一般來說 讀數(shù)在1.00X1.02X之間波動。如數(shù)值過大需重新校準。如果需要測量相位那么需測量 THRU校準件S21的相位和SHORT校準件S

9、11的相位，兩個值應相差180度。下列圖是一種型號 產(chǎn)品校準后的圖形。圖七、AFX200校準后數(shù)據(jù)3、加電測試校準完成，放入核心滑塊，固定好元器件，通過BIAS TEE 加上直流電壓，根據(jù)放大管特性可通過調(diào)節(jié)柵極電壓調(diào)節(jié)漏極電流。注意先加漏極電壓防止元件燒毀。跟據(jù)測量需要按 MARKER鍵選取測量點測量所關(guān)心的S參數(shù)FORMAT格式可選極坐標或SMITH圓圖，改變 MARKER位置測試頻率，得到 S11、S21、S12、S22在各 頻率下的模值和相位。五、測量數(shù)據(jù)比照以及仿真設計：ATF54143 的兩次測量數(shù)據(jù)以及廠家數(shù)AFX100A 型功能版1 #夾具對安捷倫經(jīng)典管型據(jù)S11、S21在SMITH圓圖和極坐標上的位置。SL1I /S21U # 3Y 60mA)S1分析：在不同的環(huán)境下，放大器的匹配必須通過直接測量獲得準確參數(shù)，廠家所提供的 數(shù)據(jù)是批生產(chǎn)管型的典型參數(shù)。測量結(jié)果和廠家提供的參數(shù)曲線有一定的區(qū)別，這正是使用 夾具對場效應管進行測量的原因。mlm2m3fireq垃 OOOUHn freq2 SOOGHz fre4=2 995GHz dBS2.1J)-12 253dBCSt2 1)9 l76d