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详解矢量负载牵引技术


  来源: 普尚电子 时间:2023-07-03 编辑:清风
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VNA不仅可以作为激励信号源,也可以提供四个矢量接收机用来测量 A1、B1、A2和B2信号。


图 3:矢量负载牵引测量数据


三、混合型负载牵引系统


针对毫米波频段的被测件,大多数都是在片晶圆器件,因此测量需要探针台,不过探针台对于负载牵引测量而言相当于一个测试夹具,没有严格的要求,但是在系统集成及探针台改造是在片系统搭建的一个关键步骤。


通常使用电缆实现探针到阻抗调谐器之间的连接,电缆及探针的差损影响阻抗调谐器在探针尖参考端面的阻抗调谐范围。由于探针和电缆都不是精确的 50 欧姆阻抗,使得阻抗调谐器调谐范围的中心偏离 50 欧姆阻抗点,如图 4,图中黑色虚线圆为阻抗调谐器自身的阻抗调谐范围,图中红色虚线圆为阻抗调谐器经过电缆到达探针尖的阻抗调谐范围,现实中很多被测件的阻抗点很可能在红色虚线圆与黑色虚线圆之间,因此不能测量到被测件的最佳匹配点。


图 4 电缆和探针的差损及驻波对阻抗调谐范围的影响


为了解决在片负载牵引系统阻抗调谐范围不足的问题,通常都是采用混合型负载牵引系统,也就是在机械阻抗牵引的基础上增加有源阻抗牵引功能。如图5 给出的混合型负载牵引系统原理框图,除了两个核心的阻抗调谐器外,需要一台高端网络分析仪及两个双定向耦合器。


很多网络分析仪都内置两个信号源及至少四个接收机,使用网络分析仪的第一个信号源作为前向驱动信号,其中四个接收机用来测量入射波、反射波及传输波:A1、B1、A2 和 B2,ГLOAD=A2/B2,由于输出端阻抗调谐器受探针、电缆及双定向耦合器差损影响使得在其探针尖参考端面的反射系数缩小,也就是 ГLOAD 不能满足实际测试需求;使用网络分析仪的第二个信号源在输出端反向注入一个信号,同时改变其功率和相位,从而间接改变 A2 信号的幅度和相位,最终实现的 ГLOAD 的提高,这就是混合型负载牵引测量的原理。


在混合型负载牵引系统里,机械阻抗调谐器充当预匹配的功能。为了减少对反向注入信号功率的要求,阻抗调谐器始终保持与反向注入信号相位同步。


图 5:混合型负载牵引系统原理框图


由于多工器的带宽非常窄,宽带测量需要频繁更换多工器,而且市场上没有成熟的商业化的多工器,使得混合型谐波牵引功能实现起来较困难,因此成熟的混合型谐波负载牵引系统都是在负载端基波上增加有源牵引功能的谐波牵引系统。


四、探针以及探针台


为了探测电路性能,我们需要把信号传导到某类传输线上, 这意味着我们需要至少两个导体,即“信号导体”和“地导体”。因此三种探针类型如图:


图6:典型探针类型


除了以上基本的GSG, GS, SG类型的探针,还有各种组合,如GSGSG,GSSG,SGS等等。探针本身需要很好的匹配内部不同传输媒介的特征阻抗,要求保证在不同传输模式下电磁能量的高效传输。


而探针台可以固定晶圆或芯片,并精确定位待测物。手动探针台的使用者将探针臂和探针安装到操纵器中,并使用显微镜将探针尖端放置到待测物上的正确位置。一旦所有探针尖端都被设置在正确的位置,就可以对待测物进行测试。


综上所述,要实现负载牵引系统需要以下配置

负载牵引系统配置:




关键词:普尚电子 矢量网络分析仪 矢量负载牵引技术    浏览量:14340

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