射频器件在片测试校准方法研究与应用
发布时间：2022-02-13 14:17
射频在片测试是获取射频器件电学特性参数的重要手段,是精确表征器件特性的基础。因此对校准方法的研究以及校准的误差分析是微波在片测试领域研究的热点。随着信息技术的发展,传统的小信号S参数测试已经不能再满足电路设计的需求,器件在非线性区,也即大信号激励下的参数也需要进行测试,即大信号在片测试。因此本文针对小信号矢量校准与大信号功率校准均展开了研究与讨论。论文的主要内容分为以下几个部分:1.简单的介绍了常见的微波毫米波器件以及在片测量系统的组成,介绍了射频在片测试的测试指标,并总结了微波毫米波器件常见的在片测试项目类型与测试方法。2.对小信号测试的原理进行了详细的介绍,通过对常见的几种矢量网络分析仪的硬件拓扑结构进行了分析,简述了其工作原理,讨论了8项误差模型与12项误差模型,并介绍了每一项误差项的物理意义,并根据信号流图推导出了基于这两种误差模型的校准与误差修正时的数学公式。重点对基于TRM校准方法的小信号矢量校准的误差项计算公式进行了推导,并在此基础之上对TRM校准方法的不确定度传播公式进行了推导。最后提出了一种用于修正在片测试系统漂移误差的快速修正方法。3.在大信号测试部分,介绍了负载牵...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
在片测试系统实物图
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.2N5250CPNA毫米波网络分析仪在片探针台同样也是在片测试系统的重要组成部分。在片探针台一般分为手动探针台、半自动化探针台、全自动化探针台。目前在商业上使用最多的是全自动化机台和半自动化机台，能够配合其他测试仪器组成自动化射频在片测试系统。目前全球市场上常见的探针台制造商有Cascade公司与MPI公司，国内则有中国电科五十八所生产制造射频探针台[3]。目前探针台技术已经较为成熟，能够对待测器件进行电磁屏蔽，防止外部环境对测试的干扰，使得在片测试系统中在测试过程中保持相对稳定。1.2.2小信号测试与大信号测试研究现状最早的在片测试系统[4]只对器件的小信号参数进行测试，而随着微波毫米波器件的发展研究，微波毫米波功率器件被广泛的使用在射频收发机内的各个电路模块中[5]。而随着对微波毫米波功率器件例如GaNHEMT器件的不断深入的发展以及研究，为了对射频功率器件进行精准的大信号建模[6]，除了传统的小信号测试之外，还需要对功率器件进行大信号测试来获得器件的非线性特性。这使得微波毫米波功率器件的大信号测试技术[7]不断地发展，其中用于测试功率器件大信号参数的大信号源/负载牵引在片测试系统的开发与研究成为了射频微波测试领域的焦点。同时，对微波毫米波功率器件的大信号参数的精准测试是微波毫米波功率器件的参数提取以及建模的基础，也是保障器件性能与可靠性的基矗最早在二十世纪七十年代，Joseph和Stewart首次提出了源/负载牵引测试的概念[8]，通过计算机程序控制Tuner(阻抗调配器)，对待测器件的输入端的阻抗和输出端的阻抗进行匹配。1979年，Stancliff首次提出了基于无源负载牵引的自动化谐波负载牵引技术[9]，首次提出了谐波牵引的概念。由于无源T
杭州电子科技大学硕士学位论文6图1.3Foucs公司大信号校准方案1.3论文主要内容及结构本文主要围绕微波毫米波在片测试领域展开研究，根据对器件输入信号大小分为了小信号测试与大信号测试两个部分，其中小信号测试部分主要研究了小信号矢量校准以及小信号校准误差的分析，并推导了基于TRM校准方法的不确定度公式。大信号测试部分的主要介绍了大信号校准原理以及提出了一种改进型大信号校准方法。本文的主要内容分为一下几个部分：第一章对微波毫米波在片测试的背景与研究意义进行了介绍，分别对校准方法、测试不确定度、大信号测试的研究现状进行了介绍。第二章对常见的微波毫米波器件按照器件的端口数分类并且进行了介绍，然后开始对在片测试系统中需要使用的测试元器件的功能特性以及常见的测试仪表进行了简单的介绍，介绍了射频在片测试中的基本指标参数，并简述了常见微波毫米波器件在片测试的测量项目以及具体的测试方法。第三章详细的讲述了小信号测试的基本原理，通过对常见的几种矢量网络分析仪的基本结构以及对应的误差模型进行介绍和分析，接着对基于8项误差和12项误差模型的在片测试的小信号校准与误差修正原理进行了阐述与公式推导。详细的介绍了基于8项误差模型的TRM校准方法的误差项具体计算方法，并以此为基础推导了TRM校准方法的不确定度传播公式,并通过实验验证了公式的有效性。最后提出了一种用于修正在片测试系统漂移误差的快速修正方法。详细介绍了小信号校准的原理与误差的分析。并通过对GaAspHEMT器件进行在片测试实验进行了验证。第四章大信号测试部分，详细的介绍了大信号源/负载牵引测试系统的基本原理，首先介绍了阻抗匹配的基础概念，接着介绍了源牵引、负载牵引测试的基本原理，推导了阻抗匹配网络中，器件
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于大信号测试的矢量校准快速修正方法[J]. 苏江涛,郭庭铭,刘军,许吉,郑兴. 半导体技术. 2019(08)
[2]中国半导体产业发展态势与趋势[J]. 王立娜. 世界科技研究与发展. 2019(02)
[3]现代测量技术发展及面临的挑战[J]. 年夫顺. 测控技术. 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]一种微型探针台的设计和应用[J]. 顾吉,吴建伟. 电子与封装. 2017(01)
[6]基于蒙特卡罗法的测量不确定度评定[J]. 陈怀艳,曹芸,韩洁. 电子测量与仪器学报. 2011(04)
[7]GaAs HFET/PHEMT大信号建模分析[J]. 张书敬,杨瑞霞,高学邦,杨克武. 半导体学报. 2007(03)
博士论文
[1]矢量网络分析仪校准技术研究[D]. 秦红波.西安电子科技大学 2014
[2]多端口矢量网络分析仪校准技术研究[D]. 赵伟.南京航空航天大学 2011
本文编号：3623345
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
在片测试系统实物图
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.2N5250CPNA毫米波网络分析仪在片探针台同样也是在片测试系统的重要组成部分。在片探针台一般分为手动探针台、半自动化探针台、全自动化探针台。目前在商业上使用最多的是全自动化机台和半自动化机台，能够配合其他测试仪器组成自动化射频在片测试系统。目前全球市场上常见的探针台制造商有Cascade公司与MPI公司，国内则有中国电科五十八所生产制造射频探针台[3]。目前探针台技术已经较为成熟，能够对待测器件进行电磁屏蔽，防止外部环境对测试的干扰，使得在片测试系统中在测试过程中保持相对稳定。1.2.2小信号测试与大信号测试研究现状最早的在片测试系统[4]只对器件的小信号参数进行测试，而随着微波毫米波器件的发展研究，微波毫米波功率器件被广泛的使用在射频收发机内的各个电路模块中[5]。而随着对微波毫米波功率器件例如GaNHEMT器件的不断深入的发展以及研究，为了对射频功率器件进行精准的大信号建模[6]，除了传统的小信号测试之外，还需要对功率器件进行大信号测试来获得器件的非线性特性。这使得微波毫米波功率器件的大信号测试技术[7]不断地发展，其中用于测试功率器件大信号参数的大信号源/负载牵引在片测试系统的开发与研究成为了射频微波测试领域的焦点。同时，对微波毫米波功率器件的大信号参数的精准测试是微波毫米波功率器件的参数提取以及建模的基础，也是保障器件性能与可靠性的基矗最早在二十世纪七十年代，Joseph和Stewart首次提出了源/负载牵引测试的概念[8]，通过计算机程序控制Tuner(阻抗调配器)，对待测器件的输入端的阻抗和输出端的阻抗进行匹配。1979年，Stancliff首次提出了基于无源负载牵引的自动化谐波负载牵引技术[9]，首次提出了谐波牵引的概念。由于无源T
杭州电子科技大学硕士学位论文6图1.3Foucs公司大信号校准方案1.3论文主要内容及结构本文主要围绕微波毫米波在片测试领域展开研究，根据对器件输入信号大小分为了小信号测试与大信号测试两个部分，其中小信号测试部分主要研究了小信号矢量校准以及小信号校准误差的分析，并推导了基于TRM校准方法的不确定度公式。大信号测试部分的主要介绍了大信号校准原理以及提出了一种改进型大信号校准方法。本文的主要内容分为一下几个部分：第一章对微波毫米波在片测试的背景与研究意义进行了介绍，分别对校准方法、测试不确定度、大信号测试的研究现状进行了介绍。第二章对常见的微波毫米波器件按照器件的端口数分类并且进行了介绍，然后开始对在片测试系统中需要使用的测试元器件的功能特性以及常见的测试仪表进行了简单的介绍，介绍了射频在片测试中的基本指标参数，并简述了常见微波毫米波器件在片测试的测量项目以及具体的测试方法。第三章详细的讲述了小信号测试的基本原理，通过对常见的几种矢量网络分析仪的基本结构以及对应的误差模型进行介绍和分析，接着对基于8项误差和12项误差模型的在片测试的小信号校准与误差修正原理进行了阐述与公式推导。详细的介绍了基于8项误差模型的TRM校准方法的误差项具体计算方法，并以此为基础推导了TRM校准方法的不确定度传播公式,并通过实验验证了公式的有效性。最后提出了一种用于修正在片测试系统漂移误差的快速修正方法。详细介绍了小信号校准的原理与误差的分析。并通过对GaAspHEMT器件进行在片测试实验进行了验证。第四章大信号测试部分，详细的介绍了大信号源/负载牵引测试系统的基本原理，首先介绍了阻抗匹配的基础概念，接着介绍了源牵引、负载牵引测试的基本原理，推导了阻抗匹配网络中，器件
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于大信号测试的矢量校准快速修正方法[J]. 苏江涛,郭庭铭,刘军,许吉,郑兴. 半导体技术. 2019(08)
[2]中国半导体产业发展态势与趋势[J]. 王立娜. 世界科技研究与发展. 2019(02)
[3]现代测量技术发展及面临的挑战[J]. 年夫顺. 测控技术. 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]一种微型探针台的设计和应用[J]. 顾吉,吴建伟. 电子与封装. 2017(01)
[6]基于蒙特卡罗法的测量不确定度评定[J]. 陈怀艳,曹芸,韩洁. 电子测量与仪器学报. 2011(04)
[7]GaAs HFET/PHEMT大信号建模分析[J]. 张书敬,杨瑞霞,高学邦,杨克武. 半导体学报. 2007(03)
博士论文
[1]矢量网络分析仪校准技术研究[D]. 秦红波.西安电子科技大学 2014
[2]多端口矢量网络分析仪校准技术研究[D]. 赵伟.南京航空航天大学 2011
本文编号：3623345
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