貴州航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所 袁 文 杜 勇

HMC349MS8G微波開關(guān)測(cè)試技術(shù)的研究

貴州航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所 袁 文 杜 勇

本文根據(jù)HMC349MS8G微波開關(guān)封裝形式、工作頻率及控制邏輯等特點(diǎn)，研究了該型號(hào)器件的測(cè)試方法，并設(shè)計(jì)和制作了相應(yīng)的測(cè)試適配器。利用頻譜分析儀等設(shè)備搭建了測(cè)試裝置，并對(duì)該測(cè)試裝置的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了測(cè)量不確定度的分析。

微波開關(guān)；測(cè)試；適配器

1.概述

微波開關(guān)是在直流正、反偏壓下呈現(xiàn)近似導(dǎo)通或斷開的阻抗特性，實(shí)現(xiàn)了控制微波信號(hào)通道轉(zhuǎn)換功能。由于微波開關(guān)工作在射頻或微波段，對(duì)測(cè)試設(shè)備和測(cè)試適配器的要求都比較高，同時(shí)器件電參數(shù)比較多，采用傳統(tǒng)手動(dòng)測(cè)試的方法不但測(cè)試效率低而且由于人為操作失誤造成器件損壞的事件時(shí)有發(fā)生。我中心針對(duì)此類器件的特點(diǎn)，利用自身設(shè)備和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)微波開關(guān)測(cè)試方法進(jìn)行了研究，同時(shí)設(shè)計(jì)制作了測(cè)試適配器，組建了測(cè)試裝置。測(cè)試結(jié)果表明該測(cè)試裝置滿足該器件的測(cè)試要求。

2.測(cè)試方案

2.1 測(cè)試對(duì)象分析

HMC349MS8G是工作頻率在DC到4GHz之間的單刀雙擲微波開關(guān)。其主要電參數(shù)中插入損耗最小到0.8dB,1dB壓縮點(diǎn)大于27dBm，最大隔離度大于70dB[1]。HMC349MS8G微波開關(guān)是SOP封裝八管腳器件，最高工作頻率在微波段（4GHz以上），其管腳分別為信號(hào)輸出、通道1輸出、通道2輸出、工作電源、邏輯控制、輸出使能和兩個(gè)接地管腳且器件底部中間有一大塊接地面，以保證器件正常工作[1]。目前SOP封裝微波開關(guān)測(cè)試多為利用夾具把器件直接壓在測(cè)試電路板對(duì)應(yīng)的位置上，然后利用測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，這種測(cè)試方式由于器件管腳與電路板是硬接觸的方式，很容易對(duì)器件管腳鍍層造成損傷影響器件的可焊性，同時(shí)由于器件本身的管腳高度的差異，造成管腳與電路板之間接觸不是很良好，影響測(cè)試效果甚至燒毀器件，不適用于大批量的測(cè)試。[2]

2.2 實(shí)施方法

2．2．1 測(cè)試適配器的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)適配器原理主要依據(jù)是器件的典型應(yīng)用電路，這樣可以模擬器件在實(shí)際工作中的環(huán)境，真正達(dá)到測(cè)試的目的。

由于輸入輸出信號(hào)的頻率比較高，對(duì)信號(hào)傳輸路徑的材料和規(guī)格都有特殊的要求。電路板采用RF高頻材質(zhì)，大小滿足器件測(cè)試電路的要求，信號(hào)走線均采用純金材料。測(cè)試探針模塊固定在適配電路板中被測(cè)芯片焊盤上方，探針一端與電路板對(duì)應(yīng)的器件焊盤良好接觸，利用測(cè)試夾具將測(cè)試器件壓在測(cè)試探針模塊中間，利用測(cè)試探針的可伸縮性，使被測(cè)器件管腳與焊盤良好電接觸，測(cè)試夾具通過螺絲固定在金屬底板上[2]。三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SMA接頭固定在腔體的兩側(cè)，接頭內(nèi)芯與在探針模塊中探針良好接觸，該三個(gè)探針分別與1個(gè)信號(hào)輸入和2個(gè)通道輸出管腳對(duì)應(yīng)。圖2-1是測(cè)試適配器模型圖：

圖2-1 測(cè)試適配器模型

圖2-1中：1是測(cè)試夾具；2是被測(cè)試器件；3是探針模塊；4是適配電路板；5是金屬底板；6是輸出1通道；7是輸出2通道；8是輸入通道；9是邏輯控制端。

測(cè)試時(shí)被測(cè)器件放入測(cè)試探針模塊中，蓋下測(cè)試夾具蓋板，施加相應(yīng)的電源電壓和邏輯控制電平就可以使器件處于正常工作狀態(tài)，輸入信號(hào)通過輸入接頭輸入到被測(cè)器件，輸出信號(hào)通過SMA接頭傳輸至測(cè)試設(shè)備中進(jìn)行測(cè)量。

2.3 測(cè)試裝置的搭建

根據(jù)HMC349MS8G的主要技術(shù)指標(biāo)大致可分為：插入損耗、隔離度和1dB壓縮點(diǎn)?？梢岳矛F(xiàn)有設(shè)備微波信號(hào)源和頻譜分析儀即可搭建一套測(cè)試裝置[3]，測(cè)試原理圖如圖2—2所示。

圖2-2 測(cè)試原理框圖

（1）頻率及插入損耗測(cè)量：按圖2-2連接設(shè)備和被測(cè)器件，按器件手冊(cè)用穩(wěn)壓電源為被測(cè)開關(guān)提供相應(yīng)的電壓，信號(hào)源輸入頻率fin在被測(cè)開關(guān)工作頻率范圍內(nèi)，功率Pin等于0dBm，設(shè)置控制信號(hào)使器件RFC端分別與輸出端導(dǎo)通，用頻譜分析儀分別測(cè)出各輸出端口導(dǎo)通時(shí)的功率值Pon，和頻率值fout。利用公式1計(jì)算出該器件的插入損耗。

式中，IL為被測(cè)器件的插入損耗；Pon為被測(cè)器件導(dǎo)通時(shí)的輸出功率。

（2）隔離度測(cè)試：按圖2-2連接設(shè)備和被測(cè)器件，按器件手冊(cè)用穩(wěn)壓電源為被測(cè)開關(guān)器提供相應(yīng)的電壓，信號(hào)源輸入頻率fin在被測(cè)開關(guān)工作頻率范圍內(nèi)，功率Pin等于0dBm，設(shè)置控制信號(hào)使器件RFC端分別與輸出端開路，用頻譜分析儀分別測(cè)出各輸出端口開路時(shí)的功率值Poff。利用公式2計(jì)算出該器件的隔離度。

式中，Is為被測(cè)器件的隔離度；Poff為被測(cè)器件開路時(shí)的輸出功率。

（3）測(cè)試注意事項(xiàng)：在測(cè)試過程中必須佩戴防靜電護(hù)腕和手套，做好對(duì)器件的保護(hù)。由于管腳很容易彎曲，測(cè)試時(shí)要注意不要太用力，以免損壞管腳。

3.結(jié)束語

運(yùn)用該測(cè)試裝置及方法對(duì)多批器件進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與直接焊接在驗(yàn)證板上的器件測(cè)試結(jié)果高度一致，證明上述測(cè)試裝置和方法是可行的，適配器也完全能夠滿足HMC349MS8G的測(cè)試，其穩(wěn)定性和可靠性良好。

[1]HITTITE公司．HMC349MS8G產(chǎn)品手冊(cè)[M]．2006．

[2]湯世賢．微波測(cè)量[M]．北京：國防工業(yè)出版社,1991．

[3]陳尚松,雷加,郭慶．電子測(cè)量與儀器[M]．北京：電子工業(yè)出版社,2005．