Измерительные системы в миллиметровом и субтеррогерцовом диапазонах

Компания RFC Microwave имеет уже более чем десятилетний опыт проектирования, внедрения и поддержки систем определения характеристик устройств миллиметрового диапазона (mmW) в диапазоне частот от 50 до 110 ГГц. Эти системы построены на основе запатентованных Maury автоматических волноводных тюнеров импеданса для проведения измерений при импедансе, отличном от 50 Ом, а также программных пакетов Maury для измерения и моделирования характеристик устройств. Кроме того, Maury интегрирует в системы приборы для измерений: векторные анализаторы цепей (ВАЦ), генераторы сигналов, анализаторы спектра, анализаторы коэффициента шума, расширители частот миллиметрового диапазона, а также соответствующие компоненты и аксессуары для выполнения систематических и полуавтоматических измерений устройств в опорной плоскости измеряемого устройства (ИУ).

С помощью системы характеризации устройств миллиметрового диапазона, в зависимости от требований заказчика, можно проводить измерения следующих параметров: S-параметров малого сигнала, Load Pull измерения источника для дальнейшего извлечения параметров шума (Fmin, Gamma_opt, Rn) и Load pull на сигналов с высоким уровнем для дальнейшего расчёта мощности, усиления, эффективности и интермодуляционных искажений (IMD), при использовании второго источника входного сигнала).

Зачастую, разрабатывая систему, критически важно учесть возможность дальнейшей интеграции измерительного оборудования с зондовой станцией для проведения измерений на пластине. Необходимо также учитывать много механических нюансов, поскольку на столешницу зондовой станции должны быть установлены различные компоненты (расширители частот, преобразователи с понижением частоты, переключатели, автоматические аттенюаторы, тюнеры и .т.д.), при этом станция должна оставаться сбалансированной для работы с защитой от вибраций. Оборудование Maury может быть легко интегрировано на большинство станций производства FormFactor (Cascade / Suss) и станций сторонних производителей.

Системы определения характеристик устройств миллиметрового диапазона волн доступны в конфигурациях на частотных диапазонах: WR15 (50–75 ГГц), WR12 (60–90 ГГц) и WR10 (75–110 ГГц).

Необходимость измерения мощных сигналов на частотах миллиметрового и субтеррогерцового диапазонов

Проведение измерений характеристик устройств на частотах миллиметрового и субтеррогерцового диапазона может оказаться сложной задачей по нескольким причинам. Во-первых, при использовании волноводных расширителей на частотах от 110 ГГц до 1,1 ТГц, трудно добиться точного и воспроизводимого управления мощностью в опорной плоскости ИУ, поскольку расширители частот обычно выдают фиксированную мощность. Тем не менее, управление мощностью, подаваемой на вход ИУ, имеет решающее значение для нахождения рабочей точки устройства и характеристик его производительности относительно мощности, например, такой, как компрессия усиления мощного сигнала. Во-вторых, изменение импеданса нагрузки на ИУ, на произвольное значение, отличное от 50 Ом, затруднительно, поскольку пассивные тюнеры импеданса обычно невозможно использовать на частотах выше 110 ГГц, и более того, они ограничены в возможности создавать высокие значения рассогласования в опорной плоскости ИУ.

Load Pull-измерения необходимы при разработке транзисторов, и для того чтобы правильно характеризовать и моделировать высокоскоростное поведение разрабатываемых устройств. Разработчики используют подстройку импеданса для определения идеальных условий согласования и оптимизации производительности ИУ при мощностях, где важна каждая доля децибела. Load Pull также может использоваться при тестировании таких систем, как радары миллиметрового диапазона, где требуются контактные, а также беспроводные испытания.

Измерения компрессии усиления и Load Pull в миллиметровых и субтеррогерцовых волновых областях

ПО для определения характеристик в миллиметровом и субтеррогерцовом диапазонах MMW-STUDIO, разработанное RFC Microwave совместно с Vertigo Technologies, представляет собой пакет программного обеспечения, предназначенный для работы с 4-портовым анализатором цепей с использованием модулей волноводных расширителей частот и позволяет осуществлять с высоким разрешением точный и воспроизводимый контроль подаваемой мощности. ПО позволяет напрямую измерять мощность с векторной коррекцией в опорной плоскости ИУ, одновременно контролируя мощность, подаваемую на ИУ. Это позволяет инженерам выполнять измерения со свипированием мощности компрессии усиления на уровне доступной мощности и выполнять измерения S-параметров на любом произвольном уровне мощности. MMW-STUDIO LP - это программный пакет MMW-STUDIO, который при использовании вместе с модулем векторной модуляции (VMU), позволяет управлять величиной и фазой сигналов, подаваемых на вход и выход ИУ. Это позволяет инженеру устанавливать произвольные импедансы или выполнять измерения активного Load Pull, в случаях, когда амплитуда отраженной волны в ИУ задаётся путём управления отраженной волной a2 и выполнением условия Γ = a2/b2.