在所有射频和微波系统中几乎都要用到放大器，放大器也是通信、雷达和卫星转发系统中必不可少的单元，因此应用非常广泛。在平时的测量中，更多地关注放大器的线性参数，如增益和回波损耗，但当放大器的输入功率超过一定值后，会脱离线性增益区域使放大器接近饱和状态（即增益压缩），如图1所示，相对于线性增益下降1dB的输入（输出）功率电平称为1dB压缩点。
图1 放大器的输入输出特性
功率过大带来的增益下降、谐波增大等问题，会给系统的设计带来麻烦甚至毁灭性的破坏。放大器芯片在使用时希望工作状态在线性区，因此增益压缩测试对获取放大器的性能参数并指导设计生产很重要。
增益压缩测试系统包括3672矢量网络分析仪、探针台、探针和功率计等设备，可实现对微波放大器芯片线性参数及压缩参数的测试。通过一次测量，即可得到全部频点的压缩点，将压缩点的输入功率、输出功率及增益等信息一次显示出来。通过压缩参数和线性参数的对比，可以看出放大器在线性区和饱和区的工作状态发生了哪些改变。测试的主要参数如下：
1）S21：线性增益；
2）CompIn21：压缩点的输入功率；
3）CompOut21：压缩点的输出功率；
4）CompGain21：压缩点的增益；
5）CompS11：压缩点的输入匹配；
6）DeltaGain：压缩点的增益-线性增益。
本文设计了On-wafer测试试验，搭建基于矢量网络分析仪的增益压缩测试系统，通过对放大器芯片的测试，介绍片上测量增益压缩的基本步骤。
1、系统组成
1.1 测试系统
测试系统组成如图2所示，此系统的主要组成为：
1）3672系列矢量网络分析仪。型号3672D，频段10MHz~50GHz；
2）探针台。型号：CASCADE 12652B-6；
3）GSG探针。型号：CASCADE I67-A-GSG-150，间距150μm，2个；
4）校准片。型号：CASCADE 101-190C；
5）直流探针；
6）直流电源；
7）USB功率计探头。型号：87233连续波功率计探头，频率范围50MHz~40GHz，功率范围-60dBm~+20dBm，如图3所示。
图2 在片测试系统构成
图3 功率计探头
1.2被测器件
被测器件为放大器，有源元器件，其工作频率范围为2.6GHz~3.8GHz，电压+5V@42mA。
2、测试流程
2.1 测量设置
（1）开启矢量网络分析仪预热充分；
（2）根据增益压缩测试要求及预测试分析，在矢量网络分析仪中点击[响应]→[测量]→[测量类]，选择[增益压缩]，如图4所示。
图4 建立增益压缩测量对话框
设定增益压缩测试频率范围、功率范围及压缩方法等，如图5所示。其中可以设置压缩方法，支持的压缩方法有：
1）从线性增益压缩 压缩电平依据线性压缩获得；
2）从最大增益压缩 压缩电平依据最大压缩电平测得；
3）从回退点压缩 利用压缩电平和回退点找出压缩点；
4）X/Y压缩 利用特定参量（X和Y）作为标准找出压缩点；
5）饱和态压缩 与最大增益压缩相似，除了特定的压缩电平从超出电平的最大功率测量，更适合测量非单调增益的放大器。
根据预测试的结果，设定值及设置方法如表1所示。
