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      芯片On-wafer測試解決方案: 微波功率放大(PA)芯片的增益壓縮測試


        來源: 中電儀器 時間:2020-04-15 編輯:清風
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      在所有射頻和微波系統中幾乎都要用到放大器,放大器也是通信、雷達和衛星轉發系統中必不可少的單元,因此應用非常廣泛。在平時的測量中,更多地關注放大器的線性參數,如增益和回波損耗,但當放大器的輸入功率超過一定值后,會脫離線性增益區域使放大器接近飽和狀態(即增益壓縮),如圖1所示,相對于線性增益下降1dB的輸入(輸出)功率電平稱為1dB壓縮點。



      圖1  放大器的輸入輸出特性


      功率過大帶來的增益下降、諧波增大等問題,會給系統的設計帶來麻煩甚至毀滅性的破壞。放大器芯片在使用時希望工作狀態在線性區,因此增益壓縮測試對獲取放大器的性能參數并指導設計生產很重要。

      增益壓縮測試系統包括3672矢量網絡分析儀、探針臺、探針和功率計等設備,可實現對微波放大器芯片線性參數及壓縮參數的測試。通過一次測量,即可得到全部頻點的壓縮點,將壓縮點的輸入功率、輸出功率及增益等信息一次顯示出來。通過壓縮參數和線性參數的對比,可以看出放大器在線性區和飽和區的工作狀態發生了哪些改變。測試的主要參數如下:

      1)S21:線性增益;

      2)CompIn21:壓縮點的輸入功率;

      3)CompOut21:壓縮點的輸出功率;

      4)CompGain21:壓縮點的增益;

      5)CompS11:壓縮點的輸入匹配;

      6)DeltaGain:壓縮點的增益-線性增益。


      本文設計了On-wafer測試試驗,搭建基于矢量網絡分析儀的增益壓縮測試系統,通過對放大器芯片的測試,介紹片上測量增益壓縮的基本步驟。


      1、系統組成


      1.1 測試系統

      測試系統組成如圖2所示,此系統的主要組成為:

      1)3672系列矢量網絡分析儀。型號3672D,頻段10MHz~50GHz;

      2)探針臺。型號:CASCADE 12652B-6;

      3)GSG探針。型號:CASCADE I67-A-GSG-150,間距150μm,2個;

      4)校準片。型號:CASCADE 101-190C;

      5)直流探針;

      6)直流電源;

      7)USB功率計探頭。型號:87233連續波功率計探頭,頻率范圍50MHz~40GHz,功率范圍-60dBm~+20dBm,如圖3所示。



      圖2  在片測試系統構成



      圖3  功率計探頭


      1.2被測器件

      被測器件為放大器,有源元器件,其工作頻率范圍為2.6GHz~3.8GHz,電壓+5V@42mA。



      2、測試流程


      2.1 測量設置


      (1)開啟矢量網絡分析儀預熱充分;

      (2)根據增益壓縮測試要求及預測試分析,在矢量網絡分析儀中點擊[響應]→[測量]→[測量類],選擇[增益壓縮],如圖4所示。



      圖4  建立增益壓縮測量對話框


      設定增益壓縮測試頻率范圍、功率范圍及壓縮方法等,如圖5所示。其中可以設置壓縮方法,支持的壓縮方法有:

      1)從線性增益壓縮  壓縮電平依據線性壓縮獲得;

      2)從最大增益壓縮  壓縮電平依據最大壓縮電平測得;

      3)從回退點壓縮  利用壓縮電平和回退點找出壓縮點;

      4)X/Y壓縮  利用特定參量(X和Y)作為標準找出壓縮點;

      5)飽和態壓縮  與最大增益壓縮相似,除了特定的壓縮電平從超出電平的最大功率測量,更適合測量非單調增益的放大器。

      根據預測試的結果,設定值及設置方法如表1所示。

      關鍵詞:芯片 測試 解決方案    瀏覽量:12227

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