標簽：RF芯片 微波測量
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：基本參量-頻率(或波長)、駐波比(或反射系數(shù))、功率。原則上其他參量都可以由此三個基本參量導出;其他參量-衰減、阻抗、相位、散射、諧振、交調、介電常數(shù)、品質因數(shù)等等。
現(xiàn)有的微波測量儀表可以比較完美的對這些參數(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，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，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分離器件的準確參數(shù)的缺乏限制了仿真設計的準確度，為產品的研發(fā)及生產增加了極大的難度。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，也為生產批量大而需要進行大量測試的芯片、器件廠家和生產商節(jié)約了大量的人力和成本。
一、 射頻芯片測試夾具主體結構形式
射頻芯片測試夾具可以適應大部分非同軸結構的微波器件、芯片，因此具有多種成系列的主體結構。下圖是射頻芯片測試夾具的幾種主體結構及其校準件，包括了測試大功率器件，微封裝器件，集成芯片等待測件的產品。對于大功率器件測試時產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構形式
二、 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構轉換成可以和測試儀表直接連接的同軸結構;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;在同軸到微帶的轉換中采用同軸內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)。下圖是一種型號夾具微帶同軸轉換的案例，該結構由夾具主體，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合國外最新技術的多線校準方案。
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、 線路連接示意圖
2、儀表設置
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.
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)建TRL套件模型:
圖五、校準件設置界面
創(chuàng)建TRL校準套件
如果選用的網(wǎng)絡分析儀無法創(chuàng)建TRL校準套件模型，以下以8753ES為例，則可以選擇現(xiàn)有的TRL校準件箱進行修改。具體操作為：在校準菜單選擇CALKIT-SELETCALKIT，選擇TRL3.5mm校準件，TRL OPTIONS:標準阻抗為 LINE Z0;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 STANDARD
OPEN:輸入校準件的邊緣電容C0、C1、C2、C3 。延時同直通標準件，阻抗50Ω，設定合適的頻率范圍。
SHORT:延時同直通校準件，阻抗50Ω，設定合適的頻率范圍。
LOAD:FIX LOAD 50Ω
THRU/LINE: 延時跟據(jù)本型號校準件上標定，阻抗50Ω,設定合適的頻率范圍。
設置完成選擇TRL*/LRMX2-PORT進入校準界面。
3)校準
如果使用PNA網(wǎng)絡分析儀，創(chuàng)建TRL模型后可按向導校準。以下是一個步驟的例子。
圖六、TRL校準界面
TRL校準向導
如果使用8753ES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2-7line;
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1.00X~1.02X之間波動。如數(shù)值過大需重新校準。如果需要測量相位則需測量THRU校準件S21的相位和SHORT校準件S11的相位，兩個值應相差180度。下圖是一種型號產品校準后的圖形。
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節(jié)柵極電壓調節(jié)漏極電流。注意先加漏極電壓避免元件燒毀。
跟據(jù)測量需要按MARKER鍵選取測量點測量所關心的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。
AFX100A型功能版1#夾具對安捷倫經典管型ATF54143的兩次測量數(shù)據(jù)以及廠家數(shù)據(jù)S11、S21在SMITH圓圖和極坐標上的位置。
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)是批生產管型的典型參數(shù)。測量結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。
使用測量數(shù)據(jù)的對放大器進行仿真曲線
使用廠家數(shù)據(jù)對同一放大器仿真曲線
實際放大器的測量結果：2GHz增益為11.5dB，2.5GHz增益為8.4dB。測試的數(shù)據(jù)計算結果比廠家提供的數(shù)據(jù)計算結果更接近實際的測試曲線。
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