扩频模块、在片测试系统及其S参数、噪声系数测试方法技术方案

本发明专利技术提供一种扩频模块、在片测试系统及其S参数、噪声系数测试方法，包括：N倍频器，输出毫米波太赫兹信号；毫米波/太赫兹双定向耦合器，耦合输出参考信号及测试信号；第一毫米波/太赫兹谐波混频器，对参考信号下变频为中频参考信号；第二毫米波/太赫兹谐波混频器，对测试信号下变频为中频测试信号；毫米波/太赫兹定向耦合器，耦合输出噪声功率；M倍频器；毫米波/太赫兹二次谐波混频器，将噪声功率下变频为中频噪声信号；射频/微波开关，切换测试通道。本发明专利技术解决了毫米波/太赫兹频段放大器芯片单次连接同时测量噪声系数和S参数的难题，并将测试参考面校准至探针尖处，真正实现了单次连接，单次校准，测试精度高。测试精度高。测试精度高。

【技术实现步骤摘要】
扩频模块、在片测试系统及其S参数、噪声系数测试方法


[0001]本专利技术涉及一种微电子测试测量
，特别是涉及一种扩频模块、在片测试系统及 其S参数、噪声系数测试方法。

技术介绍

[0002]目前毫米波/太赫兹放大器S参数和噪声系数的测试主要有两种方法，一种是矢量网络分 析仪和毫米波/太赫兹扩频模块测试S参数，通过噪声系数分析仪利用“Y因子法”测试噪声 系数。该方法利用矢量误差校准方式消除测试端口的失配误差，进行S参数的测试。测试噪 声系数时，使用噪声系数分析仪测试噪声源的“热态”噪声功率和“冷态”噪声功率，测量
ꢀ“
Y因子”，再根据噪声源的ENR(ENR,Excess Noise Ratio,超噪比)值计算出被测件的噪声系 数。这种方法需要用毫米波/太赫兹下变频器，利用扫描本振，固定中频的方式，将毫米波/ 太赫兹噪声功率下变频至中频测量。整个过程校准及测试简单，但是只适合于被测件的接口 形式是标准同轴或波导接口。当被测件为放大器芯片进行在片测试时，芯片不能直接连接噪 声源，而是需要通过同轴或波导转接器/适配器/电缆组件至共面波导(GSG,Ground SignalGround)探针连接被测件和噪声源，于是测试会引入探针处的失配误差，增加测试不确定度。 并且该噪声系数测试平台与S参数测试平台不统一，需要多次拆卸连接测试S参数和噪声系 数。因为毫米波/太赫兹频段波长短，标准波导口尺寸随着频率提升精确对准的难度极速提升， 所以多次拆卸连接势必引入机械连接带来的测试误差。
[0003]另外一种方法是矢量网络分析仪，毫米波扩频模块和毫米波噪声下变频器共同完成S参 数和噪声系数的测试。S参数的测试方法与前一种方法相同，噪声系数测试，采用固定本振， 扫中频的方式，借助毫米波噪声下变频器测试噪声功率，最后通过计算得到被测芯片的噪声 系数。这种方法使用两套系统，搭建基于矢量网络分析仪的测试平台，其中毫米波噪声下变 频模块内部前置宽带毫米波开关，可以与毫米波扩频模块导通连接，测试S参数，也可以与 矢量网络分析仪接收机导通连接，测试噪声系数。该方法虽然解决了校准参考面平移至探针 尖的难题，但是受限于毫米波噪声下变频器内部的毫米波开关，随着测试频率的提高，毫米 波噪声下变频器中的毫米波开关的损耗会越来越大，恶化噪声系数测试时接收机灵敏度，影 响接收机噪声功率测试精度从而影响被测件的噪声系数测试精度，并且受限于矢量网络分析 仪接收机的频率范围，当测试频率过高时，毫米波噪声下变频器的本振信号与毫米波/太赫兹 噪声信号混频后的中频带宽将会超过矢量网络分析仪接收机的频率上限，无法完成全部被测 频率的噪声系数测试。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种扩频模块、在片测试系统及 其S参数、噪声系数测试方法，用于解决现有技术中误差大，不能完成全参数测试等问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种扩频模块，所述扩频模块至少
包括：
[0006]N倍频器，接收射频信号并将所述射频信号倍频至毫米波/太赫兹频段；
[0007]毫米波/太赫兹双定向耦合器，连接于所述N倍频器的输出端，将所述N倍频器输出的毫 米波太赫兹信号的一部分直通输出，一部分耦合输出作为参考信号，并将测试件反馈信号耦 合输出作为测试信号；
[0008]第一毫米波/太赫兹谐波混频器，连接于所述毫米波/太赫兹双定向耦合器的参考耦合输出 端，并接收第一本振信号，对所述参考信号进行下变频得到中频参考信号；
[0009]第二毫米波/太赫兹谐波混频器，连接于所述毫米波/太赫兹双定向耦合器的测试耦合输出 端，并接收第一本振信号，对所述测试信号进行下变频得到中频测试信号，并通过所述扩频 模块的中频测试端口输出所述中频测试信号；
[0010]毫米波/太赫兹定向耦合器，连接于所述毫米波/太赫兹双定向耦合器的直通输出端，直通 输出所述毫米波/太赫兹双定向耦合器的输出信号，并将所述扩频模块的噪声功率耦合输出；
[0011]M倍频器，接收第一本振信号并将所述第一本振信号倍频得到第二本振信号；
[0012]毫米波/太赫兹二次谐波混频器，连接于所述毫米波/太赫兹定向耦合器的耦合输出端及所 述M倍频器的输出端，将所述噪声功率下变频至预设频率得到中频噪声信号；
[0013]射频/微波开关，接收所述中频参考信号及所述中频噪声信号，基于控制信号选择所述中 频参考信号或所述中频噪声信号输出；
[0014]其中，N、M为大于等于1的实数。
[0015]可选地，所述扩频模块还包括分路器，所述分路器接收所述第一本振信号，将所述第一 本振信号分为两路后分别提供给所述第一毫米波/太赫兹谐波混频器及所述第二毫米波/太赫 兹谐波混频器。
[0016]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种在片测试系统，所述在片测试系统至 少包括：
[0017]矢量网络分析仪、第一扩频模块、第二扩频模块及探针台；
[0018]所述矢量网络分析仪用于产生测试所需的激励信号并对所述第一扩频模块和/或所述第二 扩频模块反馈的信号进行处理；
[0019]所述第一扩频模块连接于所述矢量网络分析仪的信号发送端与所述探针台之间，所述第 二扩频模块连接于所述矢量网络分析仪的信号接收端与所述探针台之间，所述第一扩频模块 及所述第二扩频模块为上述扩频模块；
[0020]所述探针台连接所述第一扩频模块及所述第二扩频模块，用于承载固定被测件并基于所 述矢量网络分析仪提供的参数对所述被测件进行测试。
[0021]可选地，所述在片测试系统还包括毫米波/太赫兹功率计，所述毫米波/太赫兹功率计在测 试前连接所述第一扩频模块及所述第二扩频模块以分别获取所述第一扩频模块及所述第二扩 频模块的输出信号的功率信息，并将功率信息发送给所述矢量网络分析仪，以实现对输出功 率的校准。
[0022]可选地，所述在片测试系统还包括程控电源，所述程控电源连接所述矢量网络分析仪， 为所述被测件提供直流供电并实时监测所述被测件在工作状态下的电流信息，以完成对被测 件的功率附加效率测试。
[0023]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种S参数测试方法，所述S参数测试方 法至少包括：
[0024]利用在片矢量校准消除测试系统至探针尖的失配和损耗误差，将测试参考面移动至探针 尖处，利用毫米波/太赫兹功率计完成功率校准后，矢量网络分析仪向第一扩频模块及第二扩 频模块提供射频信号及第一本振信号，所述第一扩频模块及所述第二扩频模块将中频参考信 号及中频测试信号回传至所述矢量网络分析仪，完成S参数的测试。
[0025]可选地，获取所述中频参考信号及所述中频测试信号的方法包括：
[0026]毫米波/太赫兹双定向耦合器接收所述射频信号倍频后的毫米波太赫兹信号，直通支路输 出毫米波/太赫兹信号，参考耦合输出端输出参考信号，测试耦合输出端输出测试信号；
[0027]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩频模块，其特征在于，所述扩频模块至少包括：N倍频器，接收射频信号并将所述射频信号倍频至毫米波/太赫兹频段；毫米波/太赫兹双定向耦合器，连接于所述N倍频器的输出端，将所述N倍频器输出的毫米波太赫兹信号的一部分直通输出，一部分耦合输出作为参考信号，并将测试件反馈信号耦合输出作为测试信号；第一毫米波/太赫兹谐波混频器，连接于所述毫米波/太赫兹双定向耦合器的参考耦合输出端，并接收第一本振信号，对所述参考信号进行下变频得到中频参考信号；第二毫米波/太赫兹谐波混频器，连接于所述毫米波/太赫兹双定向耦合器的测试耦合输出端，并接收第一本振信号，对所述测试信号进行下变频得到中频测试信号，并通过所述扩频模块的中频测试端口输出所述中频测试信号；毫米波/太赫兹定向耦合器，连接于所述毫米波/太赫兹双定向耦合器的直通输出端，直通输出所述毫米波/太赫兹双定向耦合器的输出信号，并将所述扩频模块的噪声功率耦合输出；M倍频器，接收第一本振信号并将所述第一本振信号倍频得到第二本振信号；毫米波/太赫兹二次谐波混频器，连接于所述毫米波/太赫兹定向耦合器的耦合输出端及所述M倍频器的输出端，将所述噪声功率下变频至预设频率得到中频噪声信号；射频/微波开关，接收所述中频参考信号及所述中频噪声信号，基于控制信号选择所述中频参考信号或所述中频噪声信号输出；其中，N、M为大于等于1的实数。2.根据权利要求1所述的扩频模块，其特征在于：所述扩频模块还包括分路器，所述分路器接收所述第一本振信号，将所述第一本振信号分为两路后分别提供给所述第一毫米波/太赫兹谐波混频器及所述第二毫米波/太赫兹谐波混频器。3.一种在片测试系统，其特征在于，所述在片测试系统至少包括：矢量网络分析仪、第一扩频模块、第二扩频模块及探针台；所述矢量网络分析仪用于产生测试所需的激励信号并对所述第一扩频模块和/或所述第二扩频模块反馈的信号进行处理；所述第一扩频模块连接于所述矢量网络分析仪的信号发送端与所述探针台之间，所述第二扩频模块连接于所述矢量网络分析仪的信号接收端与所述探针台之间，所述第一扩频模块及所述第二扩频模块为如权利要求1
‑
2任意一项所述的扩频模块；所述探针台连接所述第一扩频模块及所述第二扩频模块，用于承载固定被测件并基于所述矢量网络分析仪提供的参数对所述被测件进行测试。4.根据权利要求3所述的在片测试系统，其特征在于：所述在片测试系统还包括毫米波/太赫兹功率计，所述毫米波/太赫兹功率计在测试前连接所述第一扩频模块及所述第二扩频模块以分别获取所述第一扩频模块及所述第二扩频模块的输出信号的功率信息，并将功率信息发送给所述矢量网络分析仪，以实现对输出功率的校准。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亮，李江夏，任轩邑，高婕，袁其响，许东，
申请(专利权)人：上海明垒实业有限公司，
类型：发明
国别省市：