測(cè)量分享 | 探針性能參數(shù)的測(cè)試與分析

測(cè)試中我們利用40GHz頻率范圍的N5244A PNA-X矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和PLTS物理層分析軟件，能夠?qū)μ结樀男阅茏鋈轿坏臏y(cè)試和分析，從而作為判斷探針質(zhì)量的一個(gè)依據(jù)。首先利用PNAX和電子校準(zhǔn)件，測(cè)試探針經(jīng)過(guò)短路后的S11參數(shù)。再利用PLTS 分析軟件以及AFR校準(zhǔn)技術(shù)，得到探針的4 個(gè)S參數(shù)、時(shí)域阻抗參數(shù)和響應(yīng)時(shí)間參數(shù)。下面是分別測(cè)試1號(hào)探針和2 號(hào)探針后，再用PLTS軟件轉(zhuǎn)換，得到二個(gè)探針的特性曲線。

1、探針的頻域反射特性。圖1是1號(hào)針的S11，圖2 是2號(hào)針的S11。

圖1、1 號(hào)針的S11

圖2、2 號(hào)針的S11

從二個(gè)探針的S11曲線可以得出如下結(jié)果，1號(hào)針頻率范圍從10 MHz- 30GHz 的回波損耗好于-20dB, 典型值達(dá)到-24dB。而對(duì)于2號(hào)針，頻率高于15GHz時(shí)，回波損耗差于-20dB，從曲線上可以得到典型值：在24GHz時(shí)，為-15.07dB。說(shuō)明1號(hào)針的工作頻率可以到達(dá)30GHz，而2號(hào)針在工作頻率高于15GHz時(shí)，存在的反射會(huì)明顯影響阻抗測(cè)試的一致性。

2、 探針的時(shí)域阻抗特性分析。圖3是1號(hào)針的時(shí)域阻抗，圖4 是2號(hào)針的時(shí)域阻抗。

圖3、1 號(hào)針的時(shí)域阻抗參數(shù)

圖4、2 號(hào)針的時(shí)域阻抗參數(shù)

利用PLTS軟件，能夠?qū)⑵骷念l域S參數(shù)，轉(zhuǎn)化為時(shí)域的阻抗參數(shù)，從而得到器件在信號(hào)傳播路徑上的阻抗參數(shù)。從二個(gè)探針的時(shí)域阻抗曲線可以測(cè)量到，在0.21ns 處，2 號(hào)針有一個(gè)高于1 號(hào)針的阻抗突變，經(jīng)過(guò)判斷，該阻抗突變點(diǎn)的位置在探針2.92mm同軸連機(jī)器與探針主體的過(guò)渡連接處。這個(gè)阻抗突變點(diǎn)表明2 號(hào)針過(guò)渡處的阻抗連續(xù)性要比1 號(hào)針差，其他位置的阻抗特性與1 號(hào)針相近。初步判斷是因?yàn)? 號(hào)針連接處的阻抗突變影響了探針的工作頻率范圍。

3、探針的響應(yīng)時(shí)間特性分析。圖5是1號(hào)針的響應(yīng)時(shí)間參數(shù)，圖6 是2號(hào)針的響應(yīng)時(shí)間參數(shù)。

圖5、1 號(hào)針的響應(yīng)時(shí)間參數(shù)

圖6、2 號(hào)針的響應(yīng)時(shí)間參數(shù)

探針的響應(yīng)時(shí)間特性測(cè)試，是利用測(cè)試系統(tǒng)提供的上升沿為16ps 時(shí)域激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)探針，測(cè)試探針響應(yīng)后的上升沿時(shí)間。測(cè)試功能由PLTS軟件完成。從測(cè)試的參數(shù)可以得到：經(jīng)過(guò)探針后，1號(hào)針將16ps 的系統(tǒng)上升時(shí)間延緩到28ps，2號(hào)針將16ps 的系統(tǒng)上升時(shí)間延緩到30ps。

通過(guò)以上對(duì)探針性能的測(cè)試與分析，我們了解到利用PNAX和PLTS物理層分析軟件，能夠測(cè)試器件的時(shí)域阻抗，從而可以分析器件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特性。同時(shí)又可以利用S參數(shù)，得出器件的頻域特性以及其工作的頻率范圍。PLTS軟件還可以進(jìn)一步得到該器件對(duì)信號(hào)上升沿時(shí)間的響應(yīng)特性。另外，PLTS軟件的AFR技術(shù)獨(dú)到之處在于，能夠測(cè)試得到單端口連接器件(如探針)的全S參數(shù)，從而可以詳細(xì)測(cè)試分析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)阻抗、頻域和時(shí)域參數(shù)。

注：以上測(cè)試是一次典型的對(duì)探針性能參數(shù)的測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果會(huì)受到多個(gè)因數(shù)的影響，如對(duì)探針的短路連接方式、轉(zhuǎn)接頭的類型等，都會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。以上測(cè)試結(jié)果和分析僅供參考。