放大器芯片预匹配测试装置及测试系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种放大器芯片预匹配测试装置及测试系统。
背景技术
射频放大器芯片广泛的应用于各类收发系统中，是发射机的核心器件。射频放大器芯片在研发过程中，需要对其关键性能进行准确表征测试，从而为放大器芯片的研制提供关键的设计参数。现有的应用于射频放大器芯片的预匹配测试装置的阻抗通常为50欧姆，而待测件放大器芯片的阻抗远小于测试装置的阻抗，通常小于5欧姆。如果测试装置的阻抗和待测件的阻抗相差太大，会导致阻抗失配，在失配状态下输入的大部分射频能量就会被反射回来，无法有效的加载到待测件上；同时待测件产生的射频能量也无法有效的输出到测试装置上，此时测试得到的性能就远小于待测件的真实性能，同时在失配转态下传输线上会形成驻波，有损坏待测件和测试夹具的风险。
综上，现有的放大器芯片预匹配测试装置存在的问题为：测试范围窄、测试灵敏度低，无法准确地反映出放大器芯片的真实性能，存在损坏待测件和测试夹具的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种放大器芯片预匹配测试装置及测试系统，以扩大放大器芯片预匹配测试的测试范围，提高测试灵敏度，保障待测件和测试夹具的安全性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种放大器芯片预匹配测试装置，包括：
底座，用于承载测试电路板；
测试电路板，所述测试电路板上设置有测试电路，所述测试电路包括宽带隔直电容、输入阻抗变换线及输出阻抗变换线，所述宽带隔直电容与输入阻抗变换线串联，所述输入阻抗变换线及所述输出阻抗变换线之间的测试电路板向下凹陷形成容置空间，放大器芯片设置于所述容置空间中，且所述放大器芯片的射频输入端和射频输出端分别搭接在所述输入阻抗变换线及输出阻抗变换线上；
第一同轴微带转换器，位于所述底座的一侧，用于将射频输入信号耦合至所述宽带隔直电容中；
第二同轴微带转换器，位于所述底座的另一侧，用于将所述输出阻抗变换线输出的测试信号耦合出；
所述输入阻抗变换线的阻抗沿所述第一同轴微带转换器至所述放大器芯片的方向逐渐减小，所述输出阻抗变换线的阻抗沿所述放大器芯片至所述第二同轴微带转换器的方向逐渐增大。
可选的，所述输入阻抗变换线的宽度沿所述第一同轴微带转换器至所述放大器芯片的方向逐渐增大，所述输出阻抗变换线的宽度沿所述放大器芯片至所述第二同轴微带转换器的方向逐渐减小。
可选的，所述测试电路还包括宽带供电电路，所述宽带供电电路包括直流电源接口及宽带射频扼流圈，所述宽带射频扼流圈的一端与所述直流电源接口连接，所述放大器芯片的供电端搭接在所述宽带射频扼流圈的另一端，所述直流电源接口连接一直流电源，当所述放大器芯片与所述测试电路板的电连接时，所述直流电源为所述放大器芯片供电。
可选的，所述第一同轴微带转换器及所述第二同轴微带转换器同轴设置。
可选的，还包括压接机构，所述压接机构用于压接所述放大器芯片，以实现所述放大器芯片与所述测试电路板的电连接。
可选的，所述压接机构包括第一驱动器及压接块，所述压接块正对于所述放大器芯片的正面，所述第一驱动器驱动所述压接块向下运动以压接所述放大器芯片。
可选的，所述容置空间的底部还设置有升降调节机构，所述升降调节机构用于将所述放大器芯片底部的接地安装块顶起，所述升降调节机构与所述压接机构配合动作，以实现所述放大器芯片与所述测试电路板的电连接。
可选的，所述升降调节机构包括第二驱动器及顶柱，所述顶柱正对于所述放大器芯片的背面，所述第二驱动器驱动所述顶柱向上运动以将所述放大器芯片底部的接地安装块顶起至预设位置。
可选的，所述底座内设置有水冷通道，所述水冷通道与循环冷水机连接，所述循环冷水机为所述水冷通道循环注入冷却水。
本发明还提供了一种测试系统，该测试系统包括上述的放大器芯片预匹配测试装置。
在本发明提供的放大器芯片预匹配测试装置及测试系统中，第一同轴微带转换器将射频输入信号耦合至所述宽带隔直电容中，宽带隔直电容与输入阻抗变换线串联，放大器芯片的射频输入端和射频输出端分别搭接在输入阻抗变换线及输出阻抗变换线上，且输入阻抗变换线的阻抗沿第一同轴微带转换器至放大器芯片的方向逐渐减小，以将输入阻抗降低并加载至放大器芯片上，输出阻抗变换线的阻抗沿放大器芯片至第二同轴微带转换器的方向逐渐增大，以将输出阻抗提高后输出。本发明采用输入阻抗变换线及输出阻抗变换线进行阻抗变换，使得测试装置的阻抗和放大器芯片的阻抗匹配，提高了测试范围和测试灵敏度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的放大器芯片预匹配测试装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的放大器芯片预匹配测试装置的局部结构示意图；
图3a为本发明实施例提供的输入阻抗变换线的结构示意图；
图3b为本发明实施例提供的输出阻抗变换线的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的测试电路的电路图。
其中，附图标记为：
100-底座；101-水冷通道；200-测试电路板；C-宽带隔直电容；L-宽带射频扼流圈；201-输入阻抗变换线；202-输出阻抗变换线；203-容置空间；301-第一同轴微带转换器；302-第二同轴微带转换器；400-放大器芯片；401-接地安装块；500-压接机构；501-第一驱动器；502-压接块；600-升降调节机构；601-第二驱动器；602-顶柱。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本实施例提供的放大器芯片预匹配测试装置整体结构示意图，图2为本实施例提供的放大器芯片预匹配测试装置局部结构示意图。
结合图1及图2所示，本实施例提供了一种放大器芯片预匹配测试装置，包括底座100、测试电路板、第一同轴微带转换器301及第二同轴微带转换器302，所述底座100上设置测试电路板，所述测试电路板上设置有测试电路，用于对放大器芯片400预匹配测试。
具体而言，所述第一同轴微带转换器301及第二同轴微带转换器302分别位于所述底座100相对的两侧，所述第一同轴微带转换器301用于将外部的射频信号耦合至所述测试电路板中，所述第二同轴微带转换器302用于将测试后得到的测试信号耦合输出。
本实施例中，所述第一同轴微带转换器301与所述第二同轴微带转换器302同轴设置，从而减少反射损耗。所述第一同轴微带转换器301与所述第二同轴微带转换器302可以是APC-7型、N型、SMA型、2.92mm型、2.4mm型或1.85mm型等射频同轴-微带转接器，具有插入损耗小、反射系数小、驻波小且操作方便的特点。
进一步地，所述测试电路板向下凹陷形成容置空间203，放大器芯片400设置于所述容置空间203中。
如图2所示，所述容置空间203贯穿所述测试电路板并显露出所述底座100，所述容置空间203的面积略大于所述放大器芯片400的面积，从而可以将所述放大器芯片400放置于所述容置空间203中。
并且，所述容置空间203的深度大于所述放大器芯片400厚度，使得所述放大器芯片400的正面低于所述容置空间203的开口位置处。
自然状态下，所述放大器芯片400的端口是搭接在所述测试电路板上的，依靠重力与所述测试电路板电连接，所以自然状态下所述放大器芯片400与所述测试电路板的连接并不稳定。
基于此，在所述容置空间203内设置升降调节机构600，在所述容置空间203上方空间设置压接机构500，所述升降调节机构600用于将所述放大器芯片400底部的接地安装块401顶起，使所述放大器芯片400被抬高，所述压接机构500压接所述放大器芯片400上方，从而固定住所述放大器芯片400的位置，使放大器芯片400与测试电路板之间具有良好的连接稳定性。所述升降调节机构600与所述压接机构500同步动作，在所述升降调节机构600与所述压接机构500的配合下，实现所述放大器芯片400与所述测试电路板的电连接。
具体而言，所述升降调节机构600包括第二驱动器601及顶柱602，所述顶柱602正对于所述放大器芯片400的底部的接地安装块401，所述第二驱动器601驱动所述顶柱602向上运动以将接地安装块401及所述放大器芯片400顶起。所述压接机构500包括第一驱动器501及压接块502，所述压接块502正对于所述放大器芯片400的正面，所述第一驱动器501驱动所述压接块502向下运动以压接所述放大器芯片400，从而保证所述放大器芯片400与所述测试电路板的良好接触。
可以理解的是，为了保证平稳支撑所述放大器芯片400，防止所述放大器芯片400在运动的过程中偏离预设位置，所述放大器芯片400的边缘可以与所述容置空间203的内壁接触，也即是说，所述放大器芯片400与所述容置空间203间隙配合，从而利用所述容置空间203限定所述放大器芯片400的横向位置。
进一步地，所述顶柱602与所述压接块502与所述放大器芯片400的接触的部分的面积可以适当增加，从而有利于平稳地移动所述放大器芯片400，并且可以防止损伤所述放大器芯片400的内部结构。
本实施例中，所述第二驱动器601可以是直线电机、气缸等驱动件，所述第一驱动器501可以是电机与传动结构的组合、机械臂等等，此处不再一一举例说明。
请继续参阅图1，由于所述放大器芯片400在测试的时候会有功率损耗，可能会产生大量的热量，热量集中后会造成测试电路中各元器件参数和性能的改变，从而导致测试的精确度下降。
基于此，本实施例中，所述底座100内具有一水冷通道101，所述水冷通道101与循环冷水机连接，所述循环冷水机为所述水冷通道101循环注入冷却水，从而对所述测试电路板进行降温，提高了测试装置的功率承受能力。
本实施例中，所述水冷通道101呈一字型排布，且位于所述放大器芯片400的下方，从而有利于快速将所述放大器芯片400及测试电路板产生的热量带走。但应理解，作为可选实施例，所述水冷通道101还可以以螺旋型、回字形、锯齿形、阵列分布型等方式分布于所述底座100内；所述水冷通道101中也不限于用于注入冷却水，还可以注入其他具有冷却功能的媒介，此处不再一一举例说明。
图3a为本实施例提供的输入阻抗变换线201的结构示意图，图3b为本实施例提供的输出阻抗变换线202的结构示意图，图4为本实施例提供的测试电路的电路图。
结合图3a、图3b及图4所示，所述测试电路板上设置有测试电路，所述测试电路包括宽带隔直电容C、输入阻抗变换线201及输出阻抗变换线202，所述宽带隔直电容C的一端作为所述测试电路的输入端子Pin，所述第一同轴微带转换器301与所述输入端子Pin-in连接，以将射频输入信号耦合至所述宽带隔直电容C中，所述宽带隔直电容C的另一端与所述输入阻抗变换线201的一端连接，实现所述宽带隔直电容C与所述输入阻抗变换线201的串联。所述输入阻抗变换线201的另一端延伸至所述容置空间203附近，所述输出阻抗变换线202的一端延伸至所述容置空间203附近，所述输出阻抗变换线202的另一端与所述第二同轴微带转换器302的一端连接，所述第二同轴微带转换器302的另一端作为所述测试电路的输出端子Pout，将所述输出阻抗变换线202输出的测试信号耦合出。
自然状态下，所述放大器芯片400的射频输入端和射频输出端分别搭接在所述输入阻抗变换线201及输出阻抗变换线202上，所述射频输入信号经由所述宽带隔直电容C加载至所述输入阻抗变换线201上，并在所述输入阻抗变换线201实现阻抗变换，使得输入阻抗从50欧姆下降至5欧姆以下并加载至所述放大器芯片400上，所述放大器芯片400输出的测试信号输入所述输出阻抗变换线202上，并在所述输出阻抗变换线202实现阻抗变换，使得输出阻抗从5欧姆以下提高至50欧姆并通过所述第二同轴微带转换器302耦合输出，从而实现测试装置与所述放大器芯片400的阻抗匹配。
应当理解的是，如果测试装置的系统阻抗和待测件阻抗相差太大，会导致阻抗失配，当所述测试装置与所述放大器芯片400的阻抗失配时，在失配状态下所述射频输入信号的大部分射频能量就会被反射回来，无法有效的加载到所述放大器芯片400上，同时所述放大器芯片400产生的射频能量也无法有效的输出到测试装置上，此时测试得到的性能就远小于所述放大器芯片400的真实性能，同时在失配转态下传输线上会形成驻波，有损坏所述放大器芯片400和测试装置的风险。而本实施例通过所述输入阻抗变换线201及输出阻抗变换线202来实现阻抗匹配的功能，所述输入阻抗变换线201为高阻变低阻，所述输出阻抗变换线202为低阻变高阻，所述输入阻抗变换线201及所述输出阻抗变换线202起着阻抗预匹配的作用，能够将测试装置的阻抗变换到所述放大器芯片400的阻抗附近，并将所述放大器芯片400的阻抗变换到所述测试装置的阻抗附近，减小了射频功率反射，提高测试装置的性能指标。
应当理解的是，所述输入阻抗变换线201的阻抗沿靠近所述放大器芯片400的方向逐渐减小，所述输出阻抗变换线202的阻抗沿远离所述放大器芯片400的方向逐渐增大。本实施例中，所述输入阻抗变换线201及所述输出阻抗变换线202均为厚度均匀的铜微带线，且所述输入阻抗变换线201的宽度沿靠近所述放大器芯片400的方向逐渐增大，从而沿靠近所述放大器芯片400的方向逐渐降低阻抗，所述输出阻抗变换线202的宽度沿远离所述放大器芯片400的方向逐渐减小，从而沿远离所述放大器芯片400的方向逐渐增大阻抗。
可选地，上述的输入阻抗变换线201和输出阻抗变换线202可以是表面微带线、覆盖阻焊微带线、嵌入微带线、等距带状线、不等距带状线、耦合微带线等。
现有技术中的测试装置在工作时需要直流电源对放大器芯片进行供电，通常是在测试装置的两端外接BiasTee进行供电，但是外接器件会增大测试装置的损耗，并且有自激震荡的风险。
继续参阅图4，本实施例中，测试电路还包括宽带供电电路，所述宽带供电电路包括直流电源接口及宽带射频扼流圈L，所述宽带射频扼流圈L的一端与所述直流电源接口Pin-power连接。
自然状态下，所述放大器芯片400的供电端搭接在所述宽带射频扼流圈L的另一端，所述直流电源接口Pin-power连接一直流电源，当所述放大器芯片400与所述测试电路板实现电连接时，所述直流电源可以为所述放大器芯片400供电，从而在测试时无需外接供电电路。本申请上述技术方案中，将宽带供电电路集成设计在测试电路板200上实现了供电功能，缩小了测试装置的体积，提高了测试装置的射频性能和稳定性。
进一步地，由于测试结果包含了测试电路的影响，需要对测试装置进行去嵌入校准才能得到所述放大器芯片400的真实性能。本实施例中，采用TRL校准方法，通过三个标准件的测试计算得到测试装置自身的特性，然后对测试结果进行去嵌入处理后就能精准的得到所述放大器芯片400的数据，可以采用现有的校准理论和校准步骤进行校准。
三个标准件分别为：1、直通标准(Through)；2、反射标准(Reflect)；3、传输线标准(Line)。
本实施例中，直通标准和传输线标准可以是传统的标准件，而本实施例对反射标准件进行了改进。
具体而言，传统的反射标准采用的是微带线开路结构实现终端开路的反射标准，或者采用在微带线终端打接地孔实现短路的反射标准，但是通过终端开路实现的反射标准，开路端口电磁辐射大，导致反射系数较低，无法实现高反射系数的反射标准；通过接地孔实现的短路反射标准，高频时短路孔有较大的寄生电感，影响反射标准的电性能。
本实施例中，通过在微带线终端采用边沿电镀工艺，使微带线的信号线与测试电路板的底层金属地直接相连，避免了过孔的寄生参数影响，能够在高频提供较大的反射系数，提高了反射校准件的高频电性能，提高了校准精度。
综上，在本发明提供的放大器芯片预匹配测试装置中，采用输入阻抗变换线及输出阻抗变换线进行阻抗变换，使得测试装置的阻抗和放大器芯片的阻抗匹配，提高了测试范围和测试灵敏度；通过在测试电路板上集成宽带供电电路对放大器芯片进行馈电，无需外接供电电路，减小了测试的复杂性，降低测试装置的体积，提高了测试装置的射频性能和稳定性；在底座内设置水冷通道，利用水冷散热，极大的提高了测试装置的功率容量；通过在微带线终端采用边沿电镀工艺，使微带线的信号线与测试电路板的底层金属地直接相连，避免了过孔的寄生参数影响，能够在高频提供较大的反射系数，提高了反射校准件的高频电性能，提高了校准精度，使得测试的数据准确有效。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
