專利名稱：具有改善精度的自動(dòng)操作微波測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于微波元件的測試系統(tǒng)，特別是涉及為提高精度用于上述系統(tǒng)的校正方法。
越來越多地采用半導(dǎo)體制造技術(shù)制造微波元件。這些技術(shù)允許低成本大批量地制造上述元件。這些元件也應(yīng)當(dāng)在低成本下測試。但是，不應(yīng)當(dāng)犧牲測試精度。
保持低測試成本的一個(gè)重要途徑是通過使用自動(dòng)操作的測試設(shè)備。元件機(jī)械地插入到測試設(shè)備中并且在元件上快速進(jìn)行一系列測試。現(xiàn)代化自動(dòng)操作測試設(shè)備能夠測試半導(dǎo)體裝置上的微波電路系統(tǒng)。此外，也可以產(chǎn)生和測量數(shù)字信號。因此，微波元件可以以快速連續(xù)地徹底測試。
為保證精度，需校正測試系統(tǒng)。傳統(tǒng)的微波檢測工具的校正是通過向測試裝置的測試端口連接一系列校正基準(zhǔn)來完成。然后測試系統(tǒng)測量這些校正基準(zhǔn)，并且由于已知校正基準(zhǔn)的實(shí)際值，可以識別出由測試系統(tǒng)產(chǎn)生的測量誤差。計(jì)算一組參數(shù)，通常稱作s參數(shù)，這些參數(shù)形成通向連接校正基準(zhǔn)的點(diǎn)的測量電路系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。該模型可以用來預(yù)計(jì)穿過測量裝置的信號中的失真。因而，可以從數(shù)學(xué)上消除信號失真的影響或誤差。
在屬于Wadell的美國專利No.5,572,160中描述了自動(dòng)測試設(shè)備校正方面的顯著進(jìn)步，這里通過引用來說明。該專利公開了自動(dòng)測試設(shè)備，其中校正基準(zhǔn)安裝在自動(dòng)測試系統(tǒng)內(nèi)部。這樣的安裝設(shè)計(jì)與認(rèn)為要求校正基準(zhǔn)安裝在被測元件通常安裝的位置處的傳統(tǒng)校正相反。然而，該專利描述了一種獨(dú)特的校正處理用來由內(nèi)部校正基準(zhǔn)進(jìn)行精確的校正。
上述校正處理提供了一種有時(shí)稱之為VNA的校正。使用VNA測量法來確定元件的實(shí)際傳輸和反射系數(shù)。這些系數(shù)是以測得的入射、傳輸和反射波功率的比例為基礎(chǔ)的。實(shí)際使用的功率與VNA測量無關(guān)因?yàn)楫?dāng)計(jì)算比率時(shí)變成不相干。
為了確定作用在被測元件上的實(shí)際功率，使用功率測量裝置來測量源功率。上面提到的屬于Wadell的專利描述了用來測量源功率的這樣一種系統(tǒng)。
然而，上述校正測量法不調(diào)整改變提供給負(fù)載的功率的誤差。一個(gè)這樣的誤差稱之為“源匹配”。源匹配表示當(dāng)入射信號由被測元件部分反射時(shí)的誤差。波的反射部分返回到測量裝置中。該反射波的一部分將由測量裝置反射，使得第二級反射信號傳遞回負(fù)載。該反射部分可以用VNA校正測量法預(yù)測。s參數(shù)之一描述該反射。因?yàn)榭梢杂?jì)算該反射部分，可以進(jìn)行一個(gè)調(diào)整來避免具有由該反射部分引起的誤差。
然而，當(dāng)其到達(dá)VNA電路系統(tǒng)時(shí)不是所有從負(fù)載反射回來的信號都將反射回負(fù)載。部分該信號將穿過電路系統(tǒng)直至其到達(dá)源。在源處，反射信號的一部分將再次被反射，產(chǎn)生另一個(gè)第二級反射。因?yàn)閂NA校正處理不能解決來自源的信號中的不同級別，使用傳統(tǒng)的VNA校正不能解決來自源的第二級反射。
通常，忽略了來自源的第二級反射。經(jīng)常假定測量裝置與被測元件很好地匹配，并且沒有從被測元件返回到源的反射。在設(shè)計(jì)測量系統(tǒng)中經(jīng)常做出努力來確保源阻抗與VNA電路系統(tǒng)的阻抗相匹配。如果源阻抗與VNA電路系統(tǒng)的阻抗相匹配，實(shí)際上將不存在來自源的反射。然而，設(shè)計(jì)確保源阻抗和與之相連接的電路系統(tǒng)的阻抗相匹配的測試設(shè)備通常需要高成本。
在一些情況下，到達(dá)源的反射信號的數(shù)量非常小。因而，通常忽略對該源匹配誤差的識別和校正而沒有明顯的誤差。然而，在一些情況中希望通過源與其它電路系統(tǒng)的非精確匹配制造較低成本的測試系統(tǒng)，同時(shí)通過校正仍保持精度。還存在一些情況，需要高精度并且即使很小也需要通過校正去除由源匹配引起的誤差。例如，如果測試裝置是用于測量元件的增益或3dB壓縮點(diǎn)，精確測量出元件中的真實(shí)功率很重要。
如果沒有使用一些裝置來調(diào)整源匹配誤差，對功率敏感的測量方法將因被測元件的反射系數(shù)而異。因此，測試處理將顯示出從元件到元件的不同，這是人們所不希望的。相近似，對功率敏感的測量方法將因源的反射系數(shù)而異。因此，測試處理將顯示出從測試者到測試者的不同。在自動(dòng)操作工廠中測試處理中任何形式的變化都是非常不好的。因而，存在大量的需要有一種簡單和精確的方式來調(diào)整源匹配誤差。
發(fā)明綜述考慮到上述技術(shù)背景，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種簡單和精確的方式來調(diào)整源匹配誤差。
在一種自動(dòng)測試系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)上述和其它目的，該系統(tǒng)包括可用開關(guān)控制地接入到信號通道中的校正基準(zhǔn)。執(zhí)行校正程序，其中首先一個(gè)校正基準(zhǔn)接入到該裝置并且然后第二校正基準(zhǔn)連接成使得用第一和第二校正基準(zhǔn)形成的測量的相位關(guān)系得以保持。這些測量結(jié)果在計(jì)算對源匹配誤差的調(diào)整中使用，隨后用于減小誤差的影響。
附圖的簡要說明通過參照下面更詳細(xì)的說明和附圖將會(huì)更好地理解本發(fā)明，其中

圖1是已有技術(shù)中用于測試微波元件的自動(dòng)測試系統(tǒng)的示意圖；圖2是已有技術(shù)中內(nèi)部校正系統(tǒng)的示意圖；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的新型校正處理的流程圖。
優(yōu)選實(shí)施例的描述圖1顯示用于測試微波元件的已有技術(shù)中的測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)包括測試儀主體100。測試儀主體100通過測試頭104與被測元件(DUT)106連接。
測試儀主體100包括控制電路系統(tǒng)108?？刂齐娐废到y(tǒng)108與通用的計(jì)算機(jī)類似，可以編程來執(zhí)行多種測試和操作者界面功能并且通常執(zhí)行數(shù)學(xué)計(jì)算功能?？刂齐娐废到y(tǒng)108可以通過專用控制電路和計(jì)算機(jī)工作站，例如SUN工作站，的組合來實(shí)現(xiàn)。然而，控制電路系統(tǒng)108的確切結(jié)構(gòu)取決于測試系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)并且其對于本發(fā)明來說不是關(guān)鍵所在。
控制電路系統(tǒng)108控制多個(gè)RF源112和多個(gè)RF接收器114。這些元件產(chǎn)生和測量用于DUT的測試信號。源和接收器的確切數(shù)量以及給它們設(shè)定的要執(zhí)行的功能取決于要測試的元件的具體種類和其它因素，并且這些對于本發(fā)明來說不是關(guān)鍵所在。
此外，測試系統(tǒng)中可以包括產(chǎn)生或測量其它類型測試信號的裝置。例如，可以有產(chǎn)生具有低頻交流(AC)信號的直流(DC)電壓的信號源。進(jìn)而，測試系統(tǒng)可能包括用于產(chǎn)生和測量數(shù)字信號的電路系統(tǒng)。然而，這些附加元件在本領(lǐng)域中是已知的并且不明確顯示了。
測試儀主體100還包括數(shù)據(jù)俘獲電路系統(tǒng)116。由接收器114接收到的信號可以傳送給數(shù)據(jù)俘獲電路單元116。數(shù)據(jù)俘獲電路單元116含有高速采樣電路系統(tǒng)和存儲(chǔ)器。因而，為了由控制電路系統(tǒng)108進(jìn)行處理可以以數(shù)字的形式存儲(chǔ)信號。
測試頭104在測試儀主體100和DUT106之間傳送信號。測試頭104包括多個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200。每個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200與上面提到的屬于Wadell的專利No5,572,160中描述的模塊相似。為了更靈活地處理允許信號以多種方式向和從DUT106傳送。下面通過附圖2提供更詳細(xì)的說明。
現(xiàn)在參見圖2，顯示轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200的簡化形式。最好是，轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200用固態(tài)元件制成，盡管許多變通的構(gòu)造技術(shù)也可以適用。
轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200包括與源112連接的定向耦合器210。定向耦合器210的一端與轉(zhuǎn)換開關(guān)212連接，可以輪流轉(zhuǎn)換來與DUT106連接。在該方式中，轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200可以用來從源112向DUT106傳遞信號。
從DUT返回的任何信號，例如反射信號，也可以通過定向耦合器210返回。該反射的信號將出現(xiàn)在與轉(zhuǎn)換開關(guān)214連接的定向耦合器210的一端上。轉(zhuǎn)換開關(guān)214可以在定向耦合器210的兩端中選擇并且向接收器114傳遞在該一端處的信號。因而，轉(zhuǎn)換開關(guān)214可以向接收器114傳遞從DUT106反射的信號用于測量。
轉(zhuǎn)換開關(guān)214的第二端也與定向耦合器210相連接。然而，其接到定向耦合器210的不同端上。該端輸出從源側(cè)作用到定向耦合器210上的信號。在該方式中，接收器114可以測量無論是從源側(cè)還是從DUT側(cè)作用到定向耦合器210上的信號。
轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200還包括校正基準(zhǔn)216。如上面提到的屬于Wadell的專利中所述，可以使用這些校正基準(zhǔn)來快速和精確地執(zhí)行測試系統(tǒng)的VNA校正?？梢允褂棉D(zhuǎn)換開關(guān)212來將定向耦合器210與校正基準(zhǔn)216連接，使得來自源112的信號可以作用給校正基準(zhǔn)216并且來自校正基準(zhǔn)216的反射可以傳遞給接收器114。
校正基準(zhǔn)216由具有不同反射特性的幾個(gè)校正基準(zhǔn)組成。通常，有開路220、短路222、負(fù)載224和通行基準(zhǔn)。開路和短路基準(zhǔn)分別表現(xiàn)為開路或短路電路。負(fù)載基準(zhǔn)表現(xiàn)為匹配的負(fù)載。通行基準(zhǔn)直接與用來形成兩端測量的另一端相連。在優(yōu)選實(shí)施例中，校正以一端設(shè)置為基礎(chǔ)和不使用并且圖2中也沒有顯示該通行基準(zhǔn)。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)218可以一次選擇一個(gè)基準(zhǔn)。
通常，校正基準(zhǔn)不拘泥于開路、短路或匹配負(fù)載。然而，通過已知的校正技術(shù)能夠確定實(shí)際開路、短路或匹配負(fù)載值與理想值之間的差別。然后可以使用已知的計(jì)算技術(shù)從數(shù)學(xué)上進(jìn)行校正。出于確定源匹配誤差的目的，有兩個(gè)可以與源相連接的基準(zhǔn)很重要。這些基準(zhǔn)的確切值對于本發(fā)明的操作并不重要。
圖2更詳細(xì)地顯示源匹配誤差中的問題。具有功率Pi的入射信號作用到DUT106上。入射信號250的一部分向源反射回來。反射的量取決于相對于連接到其上的電路系統(tǒng)的阻抗的DUT106的阻抗。
當(dāng)其到達(dá)轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200時(shí)信號250的一部分反射回DUT160。該反射系數(shù)由轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200的電路系統(tǒng)的s參數(shù)給出。s參數(shù)之一有時(shí)稱為es，并且給出反射的量。轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200的s參數(shù)模型通常計(jì)算成為用于測試系統(tǒng)的校正程序的一部分。因而，該值可以用已知的校正技術(shù)來確定。因?yàn)閑s的值已知，可以計(jì)算反射信號250的第一級影響并且當(dāng)確定作用在DUT106上的總的入射波功率時(shí)做出調(diào)整。
然而，只解決第一級影響不能解決反射信號250的全部影響。信號250將穿過轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200并且表現(xiàn)為反射信號252。信號250從源112反射來產(chǎn)生具有功率Pr的信號。因而，來自源的有效功率是Pg+Pr。其中Pg是來自源的實(shí)際功率。
需要提醒的是Pg和Pr可以是同相或異相使得總功率可以大于或小于單個(gè)的Pg。符號Pr代表源匹配誤差并且為進(jìn)行精確的測量必須對其進(jìn)行校正。
在圖2的簡化圖中，位于源112和DUT106之間的所有電路系統(tǒng)用一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200表示。實(shí)際上，在源112和DUT106之間可以有多個(gè)具體元件。然而，它們可以數(shù)學(xué)地模型成一個(gè)具有一組s參數(shù)的單個(gè)元件。
現(xiàn)在參見圖3，解釋用于校正源匹配誤差的過程。圖3中顯示的過程在編程在控制電路系統(tǒng)108中的軟件的控制下進(jìn)行。
在步驟310，執(zhí)行外部校正處理。外部校正通過用已知具有高精確度的校正基準(zhǔn)(圖中沒有顯示)來代替DUT106執(zhí)行的。在外部校正基準(zhǔn)上進(jìn)行一系列的測量并且在校正基準(zhǔn)的值的基礎(chǔ)上與所期望的值比較差值。期望的和實(shí)際值之間的任何差別認(rèn)為是可歸因于由轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200導(dǎo)致的失真的所希望的和實(shí)際的值，并且用來計(jì)算轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200的s參數(shù)來代表失真。這樣的校正在本領(lǐng)域是已知的。
如上面提到的屬于Wadell的專利中所述，在已有技術(shù)中還有一個(gè)校正處理的附加步驟是向校正基準(zhǔn)216賦值。在每個(gè)校正基準(zhǔn)216的基礎(chǔ)上進(jìn)行測量。然后校正基準(zhǔn)216“從數(shù)學(xué)上反嵌入”。反嵌入表示，使用為轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200計(jì)算的s參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算來確定在DUT106位置上需要連接的校正基準(zhǔn)的值是什么，來得到與在校正基準(zhǔn)216的基礎(chǔ)上測量時(shí)得到的同樣的測量。因而，在精確的外部校正基準(zhǔn)上進(jìn)行的測量用來決定在內(nèi)部校正基準(zhǔn)216中使用的值。
下一個(gè)步驟是步驟312。圖3顯示步驟310和312之間有一個(gè)中斷。設(shè)想步驟310非常偶爾地進(jìn)行。例如，當(dāng)測試單元在工廠時(shí)進(jìn)行一次。至此以后，相對來講很少進(jìn)行，例如每月維護(hù)。賦予內(nèi)部校正基準(zhǔn)的值存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器中來在測量的間隔中使用。因而圖3的流程中的中斷表示步驟310和312之間經(jīng)過的時(shí)間以及測試系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的變化。
在步驟312，進(jìn)行另一個(gè)VNA校正。然而，在步驟312，僅使用內(nèi)部校正基準(zhǔn)216進(jìn)行校正。對于該步驟不需要外部校正基準(zhǔn)。設(shè)想在測試系統(tǒng)在工廠中的使用期間內(nèi)定期地執(zhí)行步驟312。例如，可以是每天或者每使用8小時(shí)之后進(jìn)行一次。
步驟312的校正是通過經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)212一次連接一個(gè)內(nèi)部校正基準(zhǔn)216來進(jìn)行。使用標(biāo)準(zhǔn)的校正測量。然而，采用校正基準(zhǔn)的值作為要計(jì)算的值并且存儲(chǔ)在步驟310中的非易失存儲(chǔ)器中。步驟312的結(jié)果是一個(gè)電路系統(tǒng)的s參數(shù)模塊，該電路系統(tǒng)在圖2中表示為轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊200。該模塊給es一個(gè)值，其可以用來校正反射信號250的影響的一部分。
在圖3接下來的步驟中，計(jì)算增益系數(shù)來校正反射信號的剩下的影響。在步驟314，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)212連接校正基準(zhǔn)216的負(fù)載基準(zhǔn)。轉(zhuǎn)換開關(guān)214用于向接收器114傳遞入射信號。換句話說，接收器114將計(jì)算從源112的方向入射到定向耦合器210上的信號。該入射信號包括Pg+Pr。
在優(yōu)選實(shí)施例中，源112的結(jié)構(gòu)具體成形為產(chǎn)生處于測試系統(tǒng)的工作范圍中的頻率的正弦波。通常該頻率在10MHz到6GHz的范圍內(nèi)。所選擇的頻率是該測試系統(tǒng)的工作頻率。通常，源匹配是頻率的函數(shù)。如果，在測試過程中，希望源在多個(gè)頻率下工作，源匹配范圍可以在每個(gè)頻率確定和應(yīng)用。還可以是對該源編程來提供包含多個(gè)頻率成分的測試信號。在這種情況下，需要頻譜處理來分別分析每個(gè)頻率成分。
一旦測試設(shè)備設(shè)定，觸發(fā)數(shù)據(jù)俘獲電路系統(tǒng)116。開始存儲(chǔ)反射信號的樣本。在優(yōu)選實(shí)施例中，大約40毫秒采集下一組數(shù)據(jù)。
在數(shù)據(jù)俘獲仍處于操作的過程中，轉(zhuǎn)換開關(guān)218動(dòng)作來連接開路基準(zhǔn)220。校正基準(zhǔn)的變化改變反射信號252的量并且從而改變定向耦合器220上的入射波功率的值。在優(yōu)選實(shí)施例中，完成轉(zhuǎn)換之后數(shù)據(jù)俘獲電路系統(tǒng)繼續(xù)俘獲數(shù)據(jù)40毫秒。
一旦在兩個(gè)負(fù)載條件下采得足夠的數(shù)據(jù)樣本，數(shù)據(jù)俘獲停止在步驟320。
在步驟322中，使用所俘獲的數(shù)據(jù)來計(jì)算源匹配Γs。該源匹配由兩部分Γg+es組成。es的值由步驟312中的VNA校正決定。Γg的值由所俘獲的數(shù)據(jù)計(jì)算。然而，不需要單獨(dú)計(jì)算Γg的值。可以由下述公式直接計(jì)算出Γs的值
其中Γ11和Γ12是分別為所連接的負(fù)載校正和開路校正基準(zhǔn)測量的反射系數(shù)。這些值在步驟310中計(jì)算和存儲(chǔ)。I1和I2是由接收器114分別用所連接的負(fù)載和開路校正基準(zhǔn)做出的測量。
特別是，I1和I2是通過在校正基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換前后存儲(chǔ)在俘獲電路系統(tǒng)116中的樣本上進(jìn)行DFT(離散傅里葉變換)來得到的。為確保一致性，應(yīng)采用相同數(shù)量的樣本點(diǎn)來計(jì)算I1和I2。該DFT提供一個(gè)復(fù)數(shù)給出在特定頻率的振幅和相位。在優(yōu)選實(shí)施例中，選擇位于用來計(jì)算I1的DFT的第一個(gè)樣本和I2的DFT的第一個(gè)樣本之間的樣本的數(shù)量，使得位于這些樣本之間的空間是要測量的信號的周期的整數(shù)倍。在這種方式下，可以保持兩個(gè)樣本組之間的相位關(guān)系。
需要注意的是公式1中的參數(shù)是復(fù)數(shù)。換句話說，伴隨它們的都有幅值和相位。在優(yōu)選實(shí)施例中，說明通過改變校正基準(zhǔn)而既不改變源112或接收器114上的設(shè)定也不中斷數(shù)據(jù)采集來測量I1和I2。在該方式中，保持了I1和I2的測量值之間的相位關(guān)系，使得能夠解開公式1來得到Γs的值。
反射信號252的幅值和從而Pr的幅值取決于來自DUT106的反射量。因而，直至計(jì)算DUT106的反射系數(shù)前可以不進(jìn)行校正。
在步驟324中，特定的DUT106與測試系統(tǒng)連接。該步驟是DUT106的正常測試的一部分?？梢杂米詣?dòng)操作的半導(dǎo)體控制設(shè)備，例如晶片探測器來實(shí)現(xiàn)連接。另一方面，可以人工進(jìn)行連接。
隨著DUT106的連接，測量DUT的反射系數(shù)。如上所述，已有技術(shù)中的自動(dòng)操作的測試設(shè)備可以測量DUT106的s參數(shù)。因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于數(shù)值的比例，s參數(shù)的測量不會(huì)受到由源匹配引起的不精確的影響。因此，DUT106的反射系數(shù)Γ1可以在校正源匹配誤差之前測量。
上述值可以用來計(jì)算信號Pg的增益的當(dāng)量值，其可歸于源匹配部分Pr。該增益部分由公式2給出
其中字母Γ1代表來自負(fù)載的反射。
然后在步驟330中使用增益Gn來調(diào)整源112。具體地，通過該增益的倒數(shù)來改變源的設(shè)置。在該方式中，Pg和Pr的組合提供具有所需要的幅值的入射信號。
在步驟332，測試DUT106。具體地，在步驟332執(zhí)行任何測試，其中入射波功率的幅值，和不僅入射波功率的比值是重要的。例如，在該步驟中執(zhí)行被測元件的3dB壓縮點(diǎn)的測量。
一旦測試DUT106，程序進(jìn)行到步驟334。在步驟334中，下一個(gè)DUT與測試系統(tǒng)連接。該步驟也可以人工或自動(dòng)進(jìn)行。
然后程序返回到步驟324。重復(fù)根據(jù)DUT106的反射系數(shù)的值的測量并且為下一個(gè)DUT作校正。然后測試該DUT。
已經(jīng)說明了一個(gè)實(shí)施例，可以做出多個(gè)變形實(shí)施例或變化。例如，描述了使用負(fù)載和開路校正基準(zhǔn)來進(jìn)行步驟314和318中的測量。校正基準(zhǔn)的具體值對于本發(fā)明并不重要。可以使用任何兩個(gè)性質(zhì)不同的基準(zhǔn)作為基礎(chǔ)來創(chuàng)建具有兩個(gè)未知量的兩個(gè)公式來進(jìn)行源匹配的計(jì)算。
此外，在已經(jīng)給出的用來校正源匹配誤差的步驟中給出了一個(gè)優(yōu)選的順序。然而，這些步驟可以以幾乎任何順序進(jìn)行。實(shí)際的順序最好是考慮到儀器操作的便利性來選擇。
此外，作為優(yōu)選實(shí)施例描述了一個(gè)高度自動(dòng)操作的自動(dòng)測試系統(tǒng)。在使用部分自動(dòng)系統(tǒng)的情況下該技術(shù)仍是有用的。
描述了使用由公式2計(jì)算的增益來調(diào)整源輸出級別。為了實(shí)現(xiàn)更高的精度，不需要實(shí)際調(diào)整該源振幅。另一方面，可以在所計(jì)算的增益的基礎(chǔ)上調(diào)整任何根據(jù)入射信號的幅值的測量。雖然實(shí)際調(diào)整該源值具有的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要一個(gè)增益部分涉及每個(gè)測量并且還允許全部元件在同一個(gè)功率級上測試。
另外，公式2提供一個(gè)增益的定義其對于需要控制入射到負(fù)載上的功率時(shí)是有用的。如果需要為可得到的功率或傳遞給負(fù)載的功率進(jìn)行源校正，可以使用不同的增益定義。因而，本發(fā)明不限于已給出的特定增益公式。
進(jìn)而，描述了在校正基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的過程中連續(xù)地俘獲數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的連續(xù)俘獲使得測量的結(jié)果具有已知的相位關(guān)系?？梢允褂么_定測量之間的相位關(guān)系的其它方法。例如，每個(gè)信號可以與具有已知相位的第三個(gè)信號相比較。
此外，已經(jīng)使用了一個(gè)簡化模塊，其中位于源和DUT之間的全部電路系統(tǒng)模塊制成一個(gè)單一的轉(zhuǎn)換開關(guān)電路。實(shí)際的電路系統(tǒng)可以由多個(gè)獨(dú)立的電路組成并且每個(gè)電路的s參數(shù)可以單獨(dú)計(jì)算。具體地，通常在轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊和DUT之間有一個(gè)裝置。然而，本領(lǐng)域中已經(jīng)公知如何將各獨(dú)立電路的s參數(shù)組合成代表組合電路系統(tǒng)的s參數(shù)。本領(lǐng)域中還已知當(dāng)已知第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的s參數(shù)時(shí)如何建立在第一點(diǎn)進(jìn)行的反射測量與將在第二點(diǎn)觀察到的反射測量之間的關(guān)系式。因而，不需要在此處描述的確切點(diǎn)上進(jìn)行測量。在為了確定s參數(shù)或進(jìn)行測量的電路系統(tǒng)具體限定的方式的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易將上面給出的公式轉(zhuǎn)換成其它形式。
進(jìn)而，本發(fā)明是在考慮消除基于源匹配的誤差的情況下進(jìn)行的。應(yīng)當(dāng)注意還可能存在由接收器匹配部分帶來的誤差。然而，接收器匹配通常遠(yuǎn)小于源匹配部分。此外，上面描述的計(jì)算將計(jì)算接收器匹配的部分。因而，雖然已經(jīng)使用“源匹配”部分來傳送從源方向(對應(yīng)于DUT的方向)反射后入射到測試系統(tǒng)上的信號部分，該詞語不意味著嚴(yán)格限于基于從源反射回來的信號的誤差。
此外，描述了考慮來自源方向的入射到轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊上的信號的測量?？赡苁峭ㄟ^計(jì)算來自DUT方向的入射信號的增益能夠得到這些公式。這樣的功率通常稱為反射波功率。
另外，還應(yīng)當(dāng)注意描述了通過轉(zhuǎn)換開關(guān)218連接所示的獨(dú)立的校正基準(zhǔn)。也可以通過其它方式來改變校正基準(zhǔn)的值。例如，可以使用美國專利5,434,511中描述的可變的負(fù)載。對于優(yōu)選實(shí)施例，如果校正基準(zhǔn)的值可以在兩個(gè)性質(zhì)不同的部分之間轉(zhuǎn)換就足夠了，但預(yù)測的值，足夠快以至于在進(jìn)行轉(zhuǎn)換后的采樣之前數(shù)據(jù)俘獲存儲(chǔ)器116沒有充滿。
因而，本發(fā)明僅通過所附權(quán)利要求的精神和范圍來加以限制。
權(quán)利要求
1.一種用于源匹配的校正自動(dòng)測試設(shè)備的方法，包括步驟a)連接第一校正基準(zhǔn)到測量電路系統(tǒng)；b)測量從第一個(gè)方向入射到測量電路系統(tǒng)上的第一信號；c)連接第二校正基準(zhǔn)到測量電路系統(tǒng)；d)以保持第一信號和第二信號之間的相位關(guān)系的方式，測量從第一個(gè)方向入射到測量電路系統(tǒng)上的第二信號；e)利用該第一信號和第二信號計(jì)算表示基于源匹配的誤差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟在基于源匹配的誤差的基礎(chǔ)上計(jì)算增益和調(diào)整由源提供的信號的幅值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從第一個(gè)方向入射的信號是從源方向入射的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括步驟在基于源匹配的誤差的基礎(chǔ)上計(jì)算增益和調(diào)整由源提供的信號的幅值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中連接第一校正基準(zhǔn)和連接第二校正基準(zhǔn)的步驟包括轉(zhuǎn)換處于自動(dòng)測試設(shè)備內(nèi)部的校正基準(zhǔn)的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中測量第一信號和第二信號的步驟包括從連接第一校正基準(zhǔn)的時(shí)刻起直到第二校正基準(zhǔn)連接之后的時(shí)刻連續(xù)采樣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中測量第一信號和測量第二信號的步驟包括計(jì)算連續(xù)采樣的信號段的離散傅里葉變換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟將一個(gè)半導(dǎo)體元件連接到自動(dòng)測試設(shè)備上和測量來自半導(dǎo)體元件的反射系數(shù)，和利用該反射系數(shù)和計(jì)算出的源匹配部分來計(jì)算增益。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括步驟根據(jù)計(jì)算出的增益調(diào)整源的幅值并且從而在該半導(dǎo)體元件上進(jìn)行至少一次測試。
10.一種操作自動(dòng)測試設(shè)備的方法，這種設(shè)備包括源、具有與接收器耦合的數(shù)據(jù)俘獲存儲(chǔ)器的接收器、和一個(gè)校正基準(zhǔn)，其能夠具有可以與該源和該接收器連接的多個(gè)值中的一個(gè)，該方法包括步驟a)使該校正基準(zhǔn)具有第一個(gè)值并將其與源連接；b)施加一個(gè)來自源的信號；c)用該接收器接收來自源方向的入射信號，和在數(shù)據(jù)俘獲存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所接收到的信號的第一個(gè)多個(gè)樣本；d)使該校正基準(zhǔn)具有第二個(gè)值；e)用該接收器接收來自源方向的入射信號和在數(shù)據(jù)俘獲存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所接收到的信號的第二個(gè)多個(gè)樣本，該第一個(gè)多個(gè)樣本和第二個(gè)多個(gè)樣本具有預(yù)先確定的時(shí)間關(guān)系；f)在該第一個(gè)多個(gè)樣本和第二個(gè)多個(gè)樣本之間的值的差別的基礎(chǔ)上，分析該第一個(gè)多個(gè)樣本和第二個(gè)多個(gè)樣本來確定一個(gè)源匹配因數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括步驟將一個(gè)半導(dǎo)體元件連接到自動(dòng)測試設(shè)備上和測量該元件的特性，并且然后利用該測得的特性和源匹配因數(shù)來計(jì)算用于源幅值的調(diào)整因數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括步驟在所計(jì)算的調(diào)整因數(shù)的基礎(chǔ)上調(diào)整源的幅值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括步驟斷開該半導(dǎo)體元件和連接第二個(gè)半導(dǎo)體元件，并且重復(fù)這些步驟測量第二個(gè)元件的特性，計(jì)算第二個(gè)調(diào)整因數(shù)和調(diào)整該源的幅值。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括步驟連接處于自動(dòng)測試設(shè)備外部的校正基準(zhǔn)，進(jìn)行該外部校正基準(zhǔn)的測量和利用該測量結(jié)果計(jì)算代表由第一個(gè)值和第二個(gè)值構(gòu)成的可設(shè)置的校正基準(zhǔn)的值。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中存儲(chǔ)第一個(gè)多個(gè)樣本和存儲(chǔ)第二個(gè)多個(gè)樣本的步驟包括在使校正基準(zhǔn)具有第二個(gè)值的過程中和其后持續(xù)的至少20毫秒中連續(xù)地進(jìn)行采樣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中校正基準(zhǔn)的第一個(gè)值是匹配的負(fù)載和校正基準(zhǔn)的第二個(gè)值是開路。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中校正基準(zhǔn)的第一個(gè)值是匹配的負(fù)載和校正基準(zhǔn)的第二個(gè)值是短路。
全文摘要
一種用于微波元件的自動(dòng)測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)包括內(nèi)部可轉(zhuǎn)換控制的校正基準(zhǔn)。作為校正程序的一部分,測量來自源的入射功率。在該測量過程中,轉(zhuǎn)換校正基準(zhǔn)來改變反射回給源的功率的量。在發(fā)生這種變化的過程中連續(xù)測量該入射波功率中的變化。該測量結(jié)果用來決定該源匹配部分。為該源的振幅做出校正來為源匹配進(jìn)行調(diào)整。
文檔編號G01R35/00GK1276872SQ98810417
公開日2000年12月13日 申請日期1998年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月22日
發(fā)明者馬修·托馬斯·貝格 申請人:泰拉丁公司