【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波、毫米波测试，具体涉及一种强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统及方法。
技术介绍
1、无论是军用领域还是民用领域，电子或通信系统都是必不可少的重要组成部分；并且随着电子器件的制程越来越小，集成度不断提高，系统的功能以及集成越来越复杂。而随着生活中对电磁波的应用越来越广泛，电子、通信设备日益增多，电磁辐射和微波干扰也越来越普遍；但电磁干扰会引起设备性能变化，严重者甚至会损坏。因此，系统在微波电场下的性能变化具有重要研究意义：一方面，复杂的电磁环境对设备的电磁防护要求更高；另一方面，随着通信设备等工作频率、功率越来越高，器件更易受电磁干扰影响。
2、对于电子或通信设备来说，接收机是前门耦合中最主要的耦合器件，且放大器是接收机内部的重要组成，测试强微波电场对放大器芯片性能影响水平变化可为重要通信设备的电磁防护提供一定的数据参考。评估设备或器件在微波电场下的性能变化通常采用注入法和辐照法。前者是直接将干扰信号注入待测器件，该方法的优点在于实验条件和步骤简单，并且实验使用功率相对较低，但由于能量进入方式与实际辐照不同，器件的抗干扰能力不能准确评估；后者能够比较真实地模拟电子设备受微波电场辐照的情形，更接近实际情况，但该方法通常需要大功率微波源以产生足够强的电场强度。
3、对于强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试，电子科技大学的丁昌琦(丁昌琦.基于tem小室的抗扰度测试系统[d].电子科技大学,2020)采用tem小室开展了部分研究工作，选择功率放大器作为待测芯片，改变tem小室的输入功率从
技术实现思路
1、针对
技术介绍
所存在的现有技术中辐照法无法实现高效率、低成本强微波电场构建的问题，本专利技术的目的在于提供一种强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统及方法。该测试系统创新性地采用重入式谐振腔进行强微波电场下对放大器芯片性能影响水平测试，实现了强电场强度下放大器性能变化的测试，在同等功率水平微波注入的情况下，有效扩大了测试所能使用的电场强度范围，提高了强微波电场环境构建的效率，降低了研究成本。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，包括重入式谐振腔主腔体1、重入式谐振腔上盖板2、微波电探针4、第一功率计5、第二功率计6、第一信号源7、第二信号源8、电源9、功率放大器10和定向耦合器11；
4、其中，第一信号源7与功率放大器10的一个端口相连，功率放大器10的另一个端口与定向耦合器11的入射端相连；定向耦合器11的直通端与微波电探针4相连，定向耦合器11的耦合端与第一功率计5相连，定向耦合器11的反射端与匹配负载相连；所述微波电探针4设置于重入式谐振腔主腔体1腔内距离下底的不超过三分之一腔长处；
5、所述重入式谐振腔上盖板2中心处设置圆柱型突出部，待测芯片3固定设置于突出部上，待测芯片3的电源引脚穿过重入式谐振腔上盖板2与电源9相连，输入引脚穿过重入式谐振腔上盖板2与第二信号源8相连，输出引脚穿过重入式谐振腔上盖板2与第二功率计6相连；
6、重入式谐振腔主腔体1由内部中空的圆柱型外导体和与外导体同心设置的内导体组成，内导体的下端面与外导体下底面固定连接，外导体的上顶面中心设置通孔，通孔直径与重入式谐振腔上盖板2的圆柱突出部的尺寸相同，通孔高度与重入式谐振腔上盖板2的圆柱突出部高度相同，使重入式谐振腔上盖板2与重入式谐振腔主腔体1上顶面完全匹配，且内导体上端面与待测芯片3不接触。
7、进一步地，调节微波电探针4深入重入式谐振腔主腔体1腔内的长度，可以实现微波电探针与重入式谐振腔的耦合匹配程度。
8、进一步地，待测芯片3通过螺钉固定在重入式谐振腔上盖板2的圆柱突出部上，当重入式谐振腔上盖板2与重入式谐振腔主腔体1上顶面完全重叠时，待测芯片3位于重入式谐振腔主腔体1腔内微波电场分布均匀处。
9、进一步地，重入式谐振腔主腔体1的工作模式为tem00n模式，其中，n表示第n个模式。
10、进一步地，内导体高度l与电磁波谐振波长λr的关系为：l＝(2n-1)λr/4。
11、进一步地，内导体直径r大于等于1.5倍待测芯片的宽度；内导体的上端面与外导体上顶面的距离d大于等于3倍待测芯片自身厚度。
12、本专利技术还提供一种基于上述测试系统进行测试的方法，包括如下步骤：
13、步骤1.将第一信号源关闭，在无微波电场时，利用第二信号源读取待测芯片的输入功率pin1，并利用第二功率计测量待测芯片的输出功率pout1；
14、步骤2.打开第一信号源，使重入式谐振腔主腔体1激励起微波电场，调节功率放大器在所需微波电场强度点下，利用第二信号源和第二功率计读取输入功率pin2和测量输出功率pout2；
15、步骤3.基于步骤1和步骤2所得到的待测芯片的输入功率pin1、pin2和输出功率pout1、pout2，分别计算性能参数增益g和效率η，具体计算过程如下：
16、
17、其中，us为电源电压，id为漏极电流；
18、步骤4.比较有无微波电场下的增益g和效率η，即可分析得到强微波电场对放大器芯片性能影响水平。
19、进一步地，步骤2中通过调整输入重入式谐振腔内的功率来改变微波电场强度，微波电场强度和输入功率之间的关系具体为：调整激励信号频率，使重入式谐振腔工作在tem00n模式，采用模式匹配法进行模式分区并假设不同区域的场分布，根据边界条件得到模式系数，使用模式系数进行计算即可得到不同区域的场分布；
20、对任一区域，若重入式谐振腔内只考虑腔壁引起的电导损耗，则腔体损耗pc为：
21、
22、其中，rs为表面电阻率，为φ向磁场强度，wall表示总面积，s为面积；因各分区电磁场分布不同，所以根据重入式谐振腔腔壁的不同位置和电磁场的不同区域计算各区域电导损耗，求和得到腔体损耗pc总；
23、电磁场每个区域谐振腔总储能公式为：
24、
25、其中，v为重入式谐振腔体积，w为谐振腔总储能，we为电场储能，εr为相对介电常数，ε0为真空介电常数，为电场强度；
26、同样通过计算不同区域内的储能，求和可得出谐振腔总储能wtotal；
27、此时谐振腔品质因本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，其特征在于，包括重入式谐振腔主腔体、重入式谐振腔上盖板、微波电探针、第一功率计、第二功率计、第一信号源、第二信号源、电源、功率放大器和定向耦合器；
2.如权利要求1所述的强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，其特征在于，调节微波电探针深入重入式谐振腔主腔体腔内的长度，用于调整微波电探针与重入式谐振腔的耦合匹配程度。
3.如权利要求1所述的强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，其特征在于，待测芯片通过螺钉固定在重入式谐振腔上盖板的圆柱突出部上，当重入式谐振腔上盖板与重入式谐振腔主腔体上顶面完全重叠时，待测芯片位于重入式谐振腔主腔体腔内微波电场分布均匀处。
4.如权利要求1所述的强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，其特征在于，重入式谐振腔主腔体的工作模式为TEM00n模式，其中，n表示第n个模式。
5.如权利要求1所述的强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，其特征在于，内导体高度l与电磁波谐振波长λr的关系为：l＝(2n-1)λr/4。
6.如权利要求
7.一种基于如权利要求1-6任一权利要求所述的强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统进行测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2中通过调整输入重入式谐振腔内的功率来改变微波电场强度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，微波电场强度和重入式谐振腔的输入功率之间的关系具体为：调整激励信号频率，使重入式谐振腔工作在TEM00n模式，采用模式匹配法进行模式分区，对任一区域，若重入式谐振腔内只考虑腔壁引起的电导损耗，则腔体损耗Pc为：
...【技术特征摘要】
1.强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，其特征在于，包括重入式谐振腔主腔体、重入式谐振腔上盖板、微波电探针、第一功率计、第二功率计、第一信号源、第二信号源、电源、功率放大器和定向耦合器；
2.如权利要求1所述的强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，其特征在于，调节微波电探针深入重入式谐振腔主腔体腔内的长度，用于调整微波电探针与重入式谐振腔的耦合匹配程度。
3.如权利要求1所述的强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，其特征在于，待测芯片通过螺钉固定在重入式谐振腔上盖板的圆柱突出部上，当重入式谐振腔上盖板与重入式谐振腔主腔体上顶面完全重叠时，待测芯片位于重入式谐振腔主腔体腔内微波电场分布均匀处。
4.如权利要求1所述的强微波电场对放大器芯片性能影响水平测试系统，其特征在于，重入式谐振腔主腔体的工作模式为tem00n模式，其中，n表示第n个模式。
5.如权利要求1所述的强微...
【专利技术属性】
技术研发人员：张薇，张沂，高勇，龙嘉威，向志军，李恩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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