自动阻抗调配器的校准技术探讨

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1、2013年10月第33卷第5期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementOct．，2013V01．33，No．5文章编号：1000-7202(2013)05—0019—04中图分类号：TB973自动阻抗调配器的校准技术探讨吴爱华刘晨栾鹏孙晓颖梁法国郑延秋(中国电子科技集团公司第十三研究所，河北石家庄050051)文献标识码：A摘要自动阻抗调配器在微电子行业应用越来越广泛，但是目前国内还没有计量技术机构开展该类仪器的计量校准工作，本文介绍了其机械结构、工作原理

2、，设计了控制模型，组建了校准系统，实现了主要参数矢量重复性、驻波比和插入损耗的校准工作。关键词阻抗调配器矢量重复性驻波比插入损耗ExploreonCalibrationTechnologyofAutomaticTunerWUAi·-huaLIUChenLUANPengSUNXiao·-yingLIANGFa··guoZHENGYan··qiu(the13“ResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Shijiazhuang，Hebei

3、050051)AbstractAutomatictuneriswidelyusedmoreandmoreinthemicroelectronicsindustry，Buttherearenosuchmeasurementinstitutionstocarryoutthecalibrationworkoftuner．Thispaperdescribesthemechanicalstructure，workingprincipleanddesignofthecontrolmodel，setupacalibration

4、systemtoa·chievecalibrationworkofthemainparametervectorrepeatability，VSWRandinsertionloss．KeywordsAutomatictunerVectorrepeatabilityVSWRInsertionloss1引言射频微波晶体管放大器的电压、电流和功率，这三个参数都是和阻抗参数相关联的自然属性。基于自动阻抗调配器的测量系统可以快速、精确的表征与阻抗相关的晶体管去嵌入特性参数，例如：噪声系数、增益、最佳线性度、PAE等等。自动阻

5、抗调配器的测量应用是多样化的，例如噪声参数的提取，负载牵引的测量等。自动阻抗调配器在各种自动化测试设备应用中变得日益重要，它的种类主要由电子阻抗调配器和机械阻抗调配器，相比于电子阻抗调配器，由于具备匹配范围宽，插入损耗低，频率范围宽，承受功率大，应用灵活等特点，使得自动机械调配器更加受测试工程师的偏爱，本文的主要的研究对象是自动阻抗调配器。2阻抗调配器的结构与性能参数阻抗调配器的主要结构如图1所示，包括射频连接器接口(同轴或波导)，用作系统的连接端口；空气线，作用信号传输；探子载架(ProbeCarriage)及

6、横向移动控制电机，用于阻抗的相位调制；高、低频探子(Probe)和步进电机，用于阻抗的幅度调制；控制电路，用于阻抗调配器的阻抗调制控制。阻抗调配器工作的基本原理：当探子沿“空气线”纵向移动时，改变的是复数阻抗值的幅度，反映在史密斯圆图上就是阻抗点在圆图的中心和圆图的边宇航计测技术2013定图1阻抗调配器的主要结构示意图盆缘之间变化，即图2中Y的曲线变化；当探子载架带着步进电机沿水平方向移动时，改变的是复数阻抗值的相位，反映在史密斯图上就是阻抗点以离中心点等距离的半径绕中心点移动，即图2中x曲线的变化。控制信号是由

7、计算机发出的探子和探子载架的位置参数，通过USB电缆发送到阻抗调配器。我们选择的被校阻抗调配器是美国MAURY公司生产的MT983BU，其主要技术指标见表1。表1MT9$3BU阻抗调配器技术指标频率范尸电压驻波比(GHz)一“插入损耗矢量重复性(dB)(dB／min)1．10：1@(2～18)GHz：2。26．5‘、’0．6401．20：1@(18—26．5)GHz探子与空气线之间的非接触型连接，保证阻抗调配器高度的一致性和长期的使用寿命．图2阻抗调配器工作原理图频率范围表示阻抗调配器适用的频率范围，其他参数在此

8、范围满足要求。电压驻波比是衡量一个微波元件的匹配情况，作为阻抗调配器是调节失配的设备，这里的驻波比是指阻抗调配器处于无调节状态，即匹配状态下的驻波比。插入损耗，是一个较高的插入损耗会加热阻抗调配器的元器件，从而影响呈现在被测件的预校准的阻抗值，因此插损越小越好。矢量重复性，重复性是指阻抗调配器同一机械位置呈现的阻抗状态的一直性，而阻抗的表示参数常用矢量物理量s参数，因此阻