射頻在片測試是獲取射頻器件電學特性參數(shù)的重要手段,是精確表征器件特性的基礎。因此對校準方法的研究以及校準的誤差分析是微波在片測試領域研究的熱點。隨著信息技術的發(fā)展,傳統(tǒng)的小信號S參數(shù)測試已經(jīng)不能再滿足電路設計的需求,器件在非線性區(qū),也即大信號激勵下的參數(shù)也需要進行測試,即大信號在片測試。因此本文針對小信號矢量校準與大信號功率校準均展開了研究與討論。論文的主要內(nèi)容分為以下幾個部分:1.簡單的介紹了常見的微波毫米波器件以及在片測量系統(tǒng)的組成,介紹了射頻在片測試的測試指標,并總結了微波毫米波器件常見的在片測試項目類型與測試方法。2.對小信號測試的原理進行了詳細的介紹,通過對常見的幾種矢量網(wǎng)絡分析儀的硬件拓撲結構進行了分析,簡述了其工作原理,討論了8項誤差模型與12項誤差模型,并介紹了每一項誤差項的物理意義,并根據(jù)信號流圖推導出了基于這兩種誤差模型的校準與誤差修正時的數(shù)學公式。重點對基于TRM校準方法的小信號矢量校準的誤差項計算公式進行了推導,并在此基礎之上對TRM校準方法的不確定度傳播公式進行了推導。最后提出了一種用于修正在片測試系統(tǒng)漂移誤差的快速修正方法。3.在大信號測試部分,介紹了負載牽... 

【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

在片測試系統(tǒng)實物圖

杭州電子科技大學碩士學位論文3圖1.2N5250CPNA毫米波網(wǎng)絡分析儀在片探針臺同樣也是在片測試系統(tǒng)的重要組成部分。在片探針臺一般分為手動探針臺、半自動化探針臺、全自動化探針臺。目前在商業(yè)上使用最多的是全自動化機臺和半自動化機臺，能夠配合其他測試儀器組成自動化射頻在片測試系統(tǒng)。目前全球市場上常見的探針臺制造商有Cascade公司與MPI公司，國內(nèi)則有中國電科五十八所生產(chǎn)制造射頻探針臺[3]。目前探針臺技術已經(jīng)較為成熟，能夠?qū)Υ郎y器件進行電磁屏蔽，防止外部環(huán)境對測試的干擾，使得在片測試系統(tǒng)中在測試過程中保持相對穩(wěn)定。1.2.2小信號測試與大信號測試研究現(xiàn)狀最早的在片測試系統(tǒng)[4]只對器件的小信號參數(shù)進行測試，而隨著微波毫米波器件的發(fā)展研究，微波毫米波功率器件被廣泛的使用在射頻收發(fā)機內(nèi)的各個電路模塊中[5]。而隨著對微波毫米波功率器件例如GaNHEMT器件的不斷深入的發(fā)展以及研究，為了對射頻功率器件進行精準的大信號建模[6]，除了傳統(tǒng)的小信號測試之外，還需要對功率器件進行大信號測試來獲得器件的非線性特性。這使得微波毫米波功率器件的大信號測試技術[7]不斷地發(fā)展，其中用于測試功率器件大信號參數(shù)的大信號源/負載牽引在片測試系統(tǒng)的開發(fā)與研究成為了射頻微波測試領域的焦點。同時，對微波毫米波功率器件的大信號參數(shù)的精準測試是微波毫米波功率器件的參數(shù)提取以及建模的基礎，也是保障器件性能與可靠性的基矗最早在二十世紀七十年代，Joseph和Stewart首次提出了源/負載牽引測試的概念[8]，通過計算機程序控制Tuner(阻抗調(diào)配器)，對待測器件的輸入端的阻抗和輸出端的阻抗進行匹配。1979年，Stancliff首次提出了基于無源負載牽引的自動化諧波負載牽引技術[9]，首次提出了諧波牽引的概念。由于無源T

杭州電子科技大學碩士學位論文6圖1.3Foucs公司大信號校準方案1.3論文主要內(nèi)容及結構本文主要圍繞微波毫米波在片測試領域展開研究，根據(jù)對器件輸入信號大小分為了小信號測試與大信號測試兩個部分，其中小信號測試部分主要研究了小信號矢量校準以及小信號校準誤差的分析，并推導了基于TRM校準方法的不確定度公式。大信號測試部分的主要介紹了大信號校準原理以及提出了一種改進型大信號校準方法。本文的主要內(nèi)容分為一下幾個部分：第一章對微波毫米波在片測試的背景與研究意義進行了介紹，分別對校準方法、測試不確定度、大信號測試的研究現(xiàn)狀進行了介紹。第二章對常見的微波毫米波器件按照器件的端口數(shù)分類并且進行了介紹，然后開始對在片測試系統(tǒng)中需要使用的測試元器件的功能特性以及常見的測試儀表進行了簡單的介紹，介紹了射頻在片測試中的基本指標參數(shù)，并簡述了常見微波毫米波器件在片測試的測量項目以及具體的測試方法。第三章詳細的講述了小信號測試的基本原理，通過對常見的幾種矢量網(wǎng)絡分析儀的基本結構以及對應的誤差模型進行介紹和分析，接著對基于8項誤差和12項誤差模型的在片測試的小信號校準與誤差修正原理進行了闡述與公式推導。詳細的介紹了基于8項誤差模型的TRM校準方法的誤差項具體計算方法，并以此為基礎推導了TRM校準方法的不確定度傳播公式,并通過實驗驗證了公式的有效性。最后提出了一種用于修正在片測試系統(tǒng)漂移誤差的快速修正方法。詳細介紹了小信號校準的原理與誤差的分析。并通過對GaAspHEMT器件進行在片測試實驗進行了驗證。第四章大信號測試部分，詳細的介紹了大信號源/負載牽引測試系統(tǒng)的基本原理，首先介紹了阻抗匹配的基礎概念，接著介紹了源牽引、負載牽引測試的基本原理，推導了阻抗匹配網(wǎng)絡中，器件

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種用于大信號測試的矢量校準快速修正方法[J]. 蘇江濤,郭庭銘,劉軍,許吉,鄭興.  半導體技術. 2019(08)
[2]中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢與趨勢[J]. 王立娜.  世界科技研究與發(fā)展. 2019(02)
[3]現(xiàn)代測量技術發(fā)展及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 年夫順.  測控技術. 2019(02)
[4]Large Signal Statistical Model Oriented Parameter Extraction Method for GaN High Electron Mobility Transistors[J]. YU Xuming,XU Yuehang,WEN Zhang,CHEN Zhikai,HONG Wei.  Chinese Journal of Electronics. 2017(06)
[5]一種微型探針臺的設計和應用[J]. 顧吉,吳建偉.  電子與封裝. 2017(01)
[6]基于蒙特卡羅法的測量不確定度評定[J]. 陳懷艷,曹蕓,韓潔.  電子測量與儀器學報. 2011(04)
[7]GaAs HFET/PHEMT大信號建模分析[J]. 張書敬,楊瑞霞,高學邦,楊克武.  半導體學報. 2007(03)

博士論文
[1]矢量網(wǎng)絡分析儀校準技術研究[D]. 秦紅波.西安電子科技大學 2014
[2]多端口矢量網(wǎng)絡分析儀校準技術研究[D]. 趙偉.南京航空航天大學 2011



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