W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术是W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统及测试方法，其结构包括处理器、探针台、噪声仪、电源，其中处理器的第一信号输出/输入端与探针台的信号输入/输出端对应相接，处理器的第二信号输出/输入端与噪声仪的信号输入/输出端对应相接，噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输入端，电源的电源输出端接处理器、直流探卡的电源信号输入端。优点：避免了装架噪声系数测试效率低下的问题，同时避免了传统在片测试由于系统损耗过大,在该频段无法实现噪声系数归零的问题。通过噪声级联公式处理相应数据计算出低噪声芯片的实际噪声系数、增益等关键指标。

On chip test system and test method for W Band Low-Noise Power amplifier chip

The present invention is a system and method for testing in W band low noise amplifier chip, the structure includes a processor, a probe station, noise meter, power supply, wherein the first signal processor signal input / output / input end and output end of the corresponding probe station connected with second signal output / input / input signal processor and the output end of the corresponding phase noise meter, signal input A signal output noise meter connected W band low noise source end signal input B signal output noise meter connected down conversion module, the power output of the power supply connected processor, DC power supply signal input end of the card. Has the advantage of avoiding a low noise coefficient testing efficiency, while avoiding traditional on-chip test because the system loss is too large, the noise coefficient of zero problem can not be achieved in the band. The actual noise figure and gain of the low noise chip are calculated by processing the corresponding data by the noise cascade formula.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低噪声放大芯片的在片测试方法及其测试系统，所述的方法适用于W波段的低噪声芯片噪声系数的相关测试，属于微波通信中的芯片测试领域。
技术介绍
研究W波段雷达、W波段通信系统的关键是要大力发展W波段发射机与接收机技术。对于接收机而言，主要是改善噪声系数和相位噪声等指标。低噪声放大器（LNA）通常位于接收机的第一级放大电路，主要作用是在产生尽量低的噪声的前提下，对射频信号进行放大，以降低后续模块产生的噪声对接收机的干扰。因此W波段低噪声功率放大芯片是W波段雷达和通信系统前端最关键的部分之一，W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统及测试方法也是目前该领域的关键技术。由于在该频段现有测试仪器精度下降，在片测试系统无法直接归零，而装架测试大大降低测试效率因此提出一种用于W波段噪声系数测试的测试系统，实现该频段的在片测试效率提升，并确保测试精度。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种用于W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统及测试方法。其目的旨在避免装架测试效率低下，同时解决原有测试方法由于系统损耗过大，出现无法归零的问题，可准确、高效的完成W波段低噪声放大芯片噪声系数及增益等参量的测试。本专利技术的技术解决方案：W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统，其结构是包括处理器、探针台、噪声仪、电源，其中处理器的第一信号输出/输入端与探针台的信号输入/输出端对应相接，处理器的第二信号输出/输入端与噪声仪的信号输入/输出端对应相接，噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输入端，电源的电源输出端接处理器、直流探卡的电源信号输入端。其测试方法，包括如下步骤：1）连接测试系统在波导端口进行校准；2）在步骤1)的基础上连接波导同轴转换及探针构成在片测试系统；3）将校准片直通件置于探针尖，通过处理器程控测试系统损耗，并将测试结果反馈至处理器；4）将待测W波段低噪声放大芯片置于探针间，处理器控制电源、噪声仪，采集数据；5）处理器处理并计算出待测低噪声MMIC的噪声系数及增益；6）判定是否需要进行其它芯片的测试，若需要则利用处理器程控移动探针台位置至另一个待测的低噪声MMIC处，重复步骤4）、5）进行另一个待测芯片的噪声系数测试，若不需要则结束测试。本专利技术的优点：1）解决了W波段仪表的接收机灵敏度下降，无法对测试系统进行归零的问题；2）处理器实现了对于噪声仪、电源及探针台等设备仪表的控制及系统数据的采集及处理。在测试功能完成后可根据系统的各部分损耗及噪声参量的测试结果进行计算，得到相关低噪声放大芯片的实际噪声系数值；3）实现了圆片位置信息的导入及对探针台圆片位置的控制，实现测试过程的自动化；4）将吸波材料置于探针台托盘上，可将待测圆片置于吸波材料上，吸波材料的主要作用是防止探针端信号经由探针台金属CHUCK造成反射,防止该反射信号引起的测试误差。（注：若待测件是由背孔工艺制作的则不需要吸波材料，以免影响待测件接地）。附图说明图1是搭建在片系统前在波导面将测试系统进行校准的系统框图。图2是搭建在片测试系统后在探针间连接直通件，测试系统自身损耗的系统框图。图3是搭建在片测试系统全网络噪声系数测试系统框图。图4是系统整体构成示意图。图5是对整个测试方法的流程图。具体实施方式波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统，其结构包括处理器、探针台、噪声仪、电源，其中处理器的第一信号输出/输入端与探针台的信号输入/输出端对应相接，处理器的第二信号输出/输入端与噪声仪的信号输入/输出端对应相接，噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输入端，电源的电源输出端接处理器、直流探卡的电源信号输入端。所述的探针台上设有W波段低噪声源，W波段低噪声放大芯片，左、右波段同轴转换及探针，DUT，下变频模块；其中W波段低噪声源的信号输出端与W波段低噪声放大芯片、左波段同轴转换及探针串接，下变频模块的信号输出端与右波段同轴转换及探针的信号输入端相接，左、右波段同轴转换及探针间串接DUT，DUT的第三信号输入端接直流探卡的信号输出端。下面结合附图描述W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统的测试方法，该方法包括如下步骤：1）根据图1连接测试系统在波导端口面进行校准；在W波段由于噪声源性能有所降低，如果采用传统的校准方法在搭建在片测试系统后进行校准则噪声系数无法归零，因此本方案采用在波导面并连接同频段低噪声放大器的方法进行校准，确保噪声系数归零；2）如图2在1)的基础上连接波导同轴转换及探针构成在片测试系统；在片测试相较于装架测试的优点是不需要进行夹具设计，同时避免了装架过程中由于金丝焊点等引入的寄生效应所造成的对于测试结果的影响，且大大提高测试效率。所连接的在片测试系统框图如图2所示；3）测试在片系统损耗将校准片直通件置于探针尖，利用程控测试系统损耗，并将测试结果反馈至处理器；其测试损耗即为如图2连接系统后测试所得增益值，此时增益测试值为负值，由于输入端输出端完全一致，即可认定为输入端及输出端损耗均为总系统损耗的一半；4）处理器对采集数据根据图3连接的在片测试系统，将待测W波段低噪声放大芯片置于探针间，通过处理器控制电源加电采集不同偏压状态下全网络的噪声系数及增益；5）利用软件对采集数据进行处理计算出待测低噪声MMIC的噪声系数；根据噪声级联公式式中和为输入网络的噪声系数和可用功率增益，、为低噪声功放芯片的噪声系数和可用功率增益，为输出网络的噪声系数，为测量网络的噪声系数；由于输入和输出网络为无源网络，其噪声系数为可用功率增益的倒数：所以所测量低噪声MMIC的噪声系数表达式为：根据以上公式计算出待测芯片实际的噪声系数及增益并输出相应结果；6）判定是否需要进行其它芯片的测试，若需要则利用处理器程控移动探针台位置至另一个待测的低噪声MMIC处，重复4）-5）进行另一个待测芯片的噪声系数测试若不需要则结束测试。传统在片噪声测试系统无法归零,利用本测试方法可归零,同时根据测试系统损耗及电路测试初始值计算出待测芯片实际噪声系数及增益。本文档来自技高网...

【技术保护点】
W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统，其特征是包括处理器、探针台、噪声仪、电源，其中处理器的第一信号输出/输入端与探针台的信号输入/输出端对应相接，处理器的第二信号输出/输入端与噪声仪的信号输入/输出端对应相接，噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输入端，电源的电源输出端接处理器、直流探卡的电源信号输入端。

【技术特征摘要】
1.W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统，其特征是包括处理器、探针台、噪声仪、电源，其中处理器的第一信号输出/输入端与探针台的信号输入/输出端对应相接，处理器的第二信号输出/输入端与噪声仪的信号输入/输出端对应相接，噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输入端，电源的电源输出端接处理器、直流探卡的电源信号输入端。2.根据权利要求1所述的W波段低噪声功率放大芯片的在片测试系统，其特征是所述的探针台上设有W波段低噪声源，W波段低噪声放大芯片，左、右波导同轴转换及探针，待测件(DUT)，下变频模块；其中W波段低噪声源的信号输出端与W波段低噪声放大芯片、左波导同轴转换及探针串接，下变频模块的信号输出端与右波导同轴转换及探针的信号输入端相接，左、右波导同轴转换及探针间连接待测件(DUT)，待测件(DUT)的第三信号输入端接直流探卡的信号输出端。3.如权利要求1所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是包括如下步骤：1）连接测试系统在波导端口进行校准；2）在步骤1)的基础上连接波导同轴转换及探针构成在片测试系统；3）测试在片系统损耗；4）采集数据;5）处理器处理并计算出待测低噪声MMIC的噪声系数及增益；6）判定是否需要进行其它芯片的测试。4.根据权利要求3所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是步骤1）连接测试系统在波导端口进行校准：在W波段由于噪声源性能有所降低，采用在波导面并连接同频段低噪声放大器的方法进行校准，确保噪声系数归零。5.根据权利要求3所述的W波段低噪声功率放大芯片在片测试系统的测试方法，其特征是步骤2）在步骤1)的基础上连接波导同轴转换及探针构成在片测试系统：将噪声仪的A信号输出端连接W波段低噪声源的信号输入端，噪声仪的B信号输出端连接下变频模块的信号输出入端，所述的W波段低噪声源的信号输出端连接W波段低噪声放大芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海燕，王维波，程伟，郭方金，孔月婵，陈堂胜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32