基于TRL校准的封装式晶体管噪声参数测试_图文

1、 2.3 全新的噪声参数测试方法 传统的噪声参数测试，需要矢量网络分析仪、噪声系数分析仪、噪声源、阻抗 调谐器、Bias-Tee 及开关来搭建这个测试系统。由于传统的噪声参数测试在进行系 统校准时需要在整个史密斯圆图上校准阻抗调谐器（ tuner），而且每次只能校准 一个频点，这样切换频点时阻抗调谐器必须重新移动探针来变换阻抗点。由于阻抗 调谐器是个机电设备，因此完成一次系统校准需要花费大量的时间，此外时间长了 也容易产生漂移误差。 基于此，安捷伦公司最近推出了全新的噪声参数测试方案，在高性能微波矢量 网络分析仪 PNA-X（内置了噪声接收机、Bias-Tee 和机械开关）的基础上，结合 Ma

2、ury 公司的可通过 USB 接口进行控制的阻抗调谐器（Tuner）和 ATS 测试软件 （可运行在 PNA-X 上），整个测试框图如图 9 和图 10 所示，可以看得出，测试系 统大大简化了。 新的噪声参数测量的步骤包括了系统校准、噪声接收机的校准以及被测件的测 量，大致如下： 1. 执行 In-situ(Snp System cal，开始初始化 tuner，使得 tuner 初始阻抗是 50 ohm 左右，来保证随后系统校准的精度； 2. 在被测件参考面进行 TRL 校准，保存校准数据（csa 文件）； 3. 在噪声源参考面进行 1 端口校准，在被测件参考面连上 TRL 的直通件，并 保存

3、好校准数据（csa 文件）； 4. ATS 软件自动计算出噪声源到被测件参考面整个路径的 S 参数，并测量出 噪声源在热态和冷态下的反射系数； 5. 校准阻抗调谐器器（ tuner）， ATS 软件利用之前的校准数据得到阻抗调谐 器的数以百计的准确阻抗值； 6. 执行噪声校准（New Cal Fixed Posn），在被测件参考面连上 TRL 直通件， PNA-X 的 Cplr Thru 跳线处连上噪声源，噪声接收机测量出在热态和冷态 以及不同源匹配下的噪声功率； 7. ATS 软件基于快速的噪声参数测试算法，根据上述测试和校准数据，得到 噪声接收机以及其他系统的噪声参数； 8. 连上被测件，

4、测量出被测件的 S 参数和噪声参数。 图 10 Maury ATS 软件中的噪声参数测试框图 抗特性 图 9 基于 PNA-X 的噪声参数测试框图 抗特性 2.4 噪声参数测试结果 被测件是一封装式的 SiGe 基极的异质结双极晶体管 HBT，图 11 显示了基于 安捷伦公司高性能微波矢网 PNA-X 的被测异质结双极晶体管的实际测试连接图。 测试频率范围为 800MHz-3GHz，共 33 个频点，完成整个测试总共需要不到 20 分 钟时间，而传统的噪声测试方案需要大约 2 天时间，测试速度提高了 100 多倍，另 外从图 11 也可得出，整个测试连接也变得更简单，详细测试结果请见图 12、

5、图 13。 图 12 噪声参数测试结果 Vce=2V, Ice=5mA, 0.8G-3GHz 抗特性 图 11 被测晶体管噪声参数测试的实际连接图 图 13 噪声参数测试结果 Vce=3V, Ice=5mA, 0.8G-3GHz 抗特性 抗特性 3 结论 测试夹具一直是封装式晶体管噪声参数测试的难点，本文详细介绍了基于 PCB 板材如何设计测试夹具和 TRL 校准件，并且对制作的测试夹具和 TRL 校准件 从时域和频域作了全面的校验。此外，本文还全面介绍了基于安捷伦公司高性能矢 网 PNA-X 的全新的噪声参数测试方案，这种方案设置更简单，测试速度更快，精 度更高。 参考文献 1 Liu Di

6、, “Design of a 2.1GHz GaAs low noise amplifier for CDMA RF front end”, CEEM2006, Aug 2006, pp.573 - 576 2 刘迪, 怎样设计和验证 TRL 校准件以及 TRL 校准的具体过程J, 电子产品世 界,2008 3 Agilent Technologies “New Ultra-Fast Noise Parameter System”, EuMW 2009 Agilent Workshop, Sep 2009. 4 R. Marks, “A multiline method of network analyzer calibration,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 39, no. 7, pp. 12051215, Jul. 1991 5 Agilent Technologies “Specifying Calibration Standards and Kits for Agilent Vector Network Analyzer”, Application Note 1287-11, Aug 2007.