[发明专利]扩频模块、在片测试系统及其S参数、噪声系数测试方法

说明书

本发明提供一种扩频模块、在片测试系统及其S参数、噪声系数测试方法，包括：N倍频器，输出毫米波太赫兹信号；毫米波/太赫兹双定向耦合器，耦合输出参考信号及测试信号；第一毫米波/太赫兹谐波混频器，对参考信号下变频为中频参考信号；第二毫米波/太赫兹谐波混频器，对测试信号下变频为中频测试信号；毫米波/太赫兹定向耦合器，耦合输出噪声功率；M倍频器；毫米波/太赫兹二次谐波混频器，将噪声功率下变频为中频噪声信号；射频/微波开关，切换测试通道。本发明解决了毫米波/太赫兹频段放大器芯片单次连接同时测量噪声系数和S参数的难题，并将测试参考面校准至探针尖处，真正实现了单次连接，单次校准，测试精度高。

技术领域

本发明涉及一种微电子测试测量技术领域，特别是涉及一种扩频模块、在片测试系统及 其S参数、噪声系数测试方法。

背景技术

目前毫米波/太赫兹放大器S参数和噪声系数的测试主要有两种方法，一种是矢量网络分 析仪和毫米波/太赫兹扩频模块测试S参数，通过噪声系数分析仪利用“Y因子法”测试噪声 系数。该方法利用矢量误差校准方式消除测试端口的失配误差，进行S参数的测试。测试噪 声系数时，使用噪声系数分析仪测试噪声源的“热态”噪声功率和“冷态”噪声功率，测量 “Y因子”，再根据噪声源的ENR(ENR,Excess Noise Ratio,超噪比)值计算出被测件的噪声系 数。这种方法需要用毫米波/太赫兹下变频器，利用扫描本振，固定中频的方式，将毫米波/ 太赫兹噪声功率下变频至中频测量。整个过程校准及测试简单，但是只适合于被测件的接口 形式是标准同轴或波导接口。当被测件为放大器芯片进行在片测试时，芯片不能直接连接噪 声源，而是需要通过同轴或波导转接器/适配器/电缆组件至共面波导(GSG,Ground Signal Ground)探针连接被测件和噪声源，于是测试会引入探针处的失配误差，增加测试不确定度。 并且该噪声系数测试平台与S参数测试平台不统一，需要多次拆卸连接测试S参数和噪声系 数。因为毫米波/太赫兹频段波长短，标准波导口尺寸随着频率提升精确对准的难度极速提升， 所以多次拆卸连接势必引入机械连接带来的测试误差。

另外一种方法是矢量网络分析仪，毫米波扩频模块和毫米波噪声下变频器共同完成S参 数和噪声系数的测试。S参数的测试方法与前一种方法相同，噪声系数测试，采用固定本振， 扫中频的方式，借助毫米波噪声下变频器测试噪声功率，最后通过计算得到被测芯片的噪声 系数。这种方法使用两套系统，搭建基于矢量网络分析仪的测试平台，其中毫米波噪声下变 频模块内部前置宽带毫米波开关，可以与毫米波扩频模块导通连接，测试S参数，也可以与 矢量网络分析仪接收机导通连接，测试噪声系数。该方法虽然解决了校准参考面平移至探针 尖的难题，但是受限于毫米波噪声下变频器内部的毫米波开关，随着测试频率的提高，毫米 波噪声下变频器中的毫米波开关的损耗会越来越大，恶化噪声系数测试时接收机灵敏度，影 响接收机噪声功率测试精度从而影响被测件的噪声系数测试精度，并且受限于矢量网络分析 仪接收机的频率范围，当测试频率过高时，毫米波噪声下变频器的本振信号与毫米波/太赫兹 噪声信号混频后的中频带宽将会超过矢量网络分析仪接收机的频率上限，无法完成全部被测 频率的噪声系数测试。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种扩频模块、在片测试系统及 其S参数、噪声系数测试方法，用于解决现有技术中误差大，不能完成全参数测试等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种扩频模块，所述扩频模块至少包括：

N倍频器，接收射频信号并将所述射频信号倍频至毫米波/太赫兹频段；

毫米波/太赫兹双定向耦合器，连接于所述N倍频器的输出端，将所述N倍频器输出的毫 米波太赫兹信号的一部分直通输出，一部分耦合输出作为参考信号，并将测试件反馈信号耦 合输出作为测试信号；

第一毫米波/太赫兹谐波混频器，连接于所述毫米波/太赫兹双定向耦合器的参考耦合输出 端，并接收第一本振信号，对所述参考信号进行下变频得到中频参考信号；