DE69534036T2

DE69534036T2 - Architektur für automatische RF-Signal Testanordnung

Info

Publication number: DE69534036T2
Application number: DE69534036T
Authority: DE
Inventors: Brian C. Wadell
Original assignee: Teradyne Inc
Current assignee: Teradyne Inc
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2015-12-02
Also published as: JP3966562B2; DE69534036D1; EP0715177A3; KR100421277B1; US5572160A; JP2007178422A; US6066953A; EP0715177A2; JPH08274691A; EP0715177B1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein eine automatische Prüfanordnung und insbesondere eine Architektur zum Anlegen von Hochfrequenz-Prüfsignalen an ein zu prüfendes Bauelement.
Eine automatische Prüfanordnung (allgemein ein "Tester") wird bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen verwendet. Rein digitale Bauelemente werden gewöhnlich mit Testern geprüft, die digitale Signale ansteuern und empfangen. Halbleiter-Bauelemente, die sowohl analoge als auch digitale Signale verarbeiten, müssen mit Testern geprüft werden, die analoge und digitale Signale erzeugen und empfangen können. Diese Signale werden als Mischsignal-Tester bezeichnet.
1 zeigt den Aufbau eines typischen Mischsignal-Testers 100 nach dem Stand der Technik. Der Tester-Hauptrahmen 102 steuert die Prüfung. Er erzeugt Prüfsignale und analysiert die Signalantworten, um Fehler während einer Prüfung zu identifizieren.
Tester-Großrechner 102 ist mit dem zu prüfenden Bauelement (hier "DUT") 106 durch Prüfkopf 104 verbunden. Weil ein Ziel des automatischen Prüfens darin besteht, fehlerhafte Bauelemente so früh wie möglich im Herstellungsvorgang zu identifzieren, werden die Bauelemente oft geprüft, während sie noch auf dem Halbleiter-Wafer sind. Somit kann DUT 106 sehr klein sein, üblicherweise ein Bruchteil eines Quadratzolls.
Prüfkopf 104 leitet die verschiedenen Prüfsignale, die zum Prüfen von DUT 106 benötigt werden, in diesen kleinen Bereich. Prüfkopf 104 umfaßt auch eine elektronische Schaltung, die dicht am DUT 106 angeordnet sein muß, um eine gute Signalintegrität zu ermöglichen.
Tester 100 wird durch Steuerungselektronik 108 im Tester-Großrechner 102 gesteuert. Steuerungselektronik 108 ist ein Hochgeschwindigkeitsrechner. Er weist Speicher (nicht dargestellt) auf, der programmiert werden kann, so daß Tester 100 zahlreiche Prüfungen an einer Vielzahl von Halbleiter-Bauelementen vornehmen kann.
Die Steuerungselektronik 108 ist über einen oder mehrere Busse 110 mit Tester-Untersystemen verbunden. Tester 100 weist Untersysteme auf, die RF-Signale verarbeiten. RF-Signale sind im weitesten Sinne als solche Signale definiert, die Frequenzen im Bereich von ungefähr 10 MHz bis zu ungefähr 6 GHz haben. Tester 100 weist auch ein Untersystem auf, das Niederfrequenz-Wechselstromsignale, manchmal als Basisbandsignale bezeichnet, verarbeitet. Tester 100 weist auch ein Untersystem auf, das Gleichstromsignale verarbeitet, sowie ein anderes Untersystem, das digitale Signale verarbeitet.
Das RF-Untersystem besteht aus einer Vielzahl von RF-Quellen und -Empfängern 112. Jede RF-Quelle kann dafür programmiert werden, ein Prüfsignal bei einer Frequenz und einem Pegel zu erzeugen, die durch Steuerungselektronik 108 festgelegt werden. Einige oder alle der RF-Quellen empfangen über Signalweg 136 ein Basisbandsignal vom Niederfrequenz-Untersystem. Dieses Basisbandsignal wird dazu verwendet, das von der Quelle bereitgestellte RF-Signal zu modulieren.
Jeder RF-Empfänger mißt die Leistung eines empfangenen Signals über einen Bereich von Frequenzen. Die Betriebsparameter der Quelle und des Empfängers, wie etwa Leistungspegel und Frequenzbereich, können durch Steuerungselektronik 108 gesteuert werden. Einige oder alle der Empfänger können außerdem das RF-Signal in ein Basisband-Signal, das an das Niederfrequenz-Untersystem weitergegeben wird, abwärtskonvertieren.
Manchmal reicht diese Kombination aus RF-Quellen und -Empfängern nicht aus, um jene RF-Messungen am DUT 106 durchzuführen, die notwendig sind, um verschiedene Parameter des Bauelements zu bestimmen. Unter diesen Umständen werden dem RF-Untersystem anwendungsspezifische Instrumente 120 hinzugefügt. Im allgemeinen führt jedes der anwendungsspezifischen Instrumente 120 eine Funktion, wie etwa Vektornetzwerkanalyse, aus. Seit kurzem sind anwendungsspezifische Instrumente 120 verfügbar, die zwei Funktionen ausführen. Diese Instrumente haben oft eine Standard-Steuerungsschnittstelle, wie etwa VXI oder gipb, so daß sie einfach in den Tester 100 integriert werden können.
Das Niederfrequenz-(Basisband-)Untersystem besteht aus analogen Niederfrequenz-Quellen und -Empfängern 114. Diese Bauelemente werden unter Verwendung digitaler Signalverarbeitungstechnologie implementiert. Ein typisches System kann bei 200 MHz arbeiten, was es gestattet, Wellenformen fast jeder Form zu erzeugen oder zu analysieren.
Das Gleichstrom-Untersystem besteht aus Gleichstrom-Quellen und -Meßgeräten 116. Diese Bauelemente können Gleichstrom-Vorspannungsbedingungen erzeugen oder messen.
Das digitale Untersystem erzeugt und empfängt digitale Signale. Es besteht aus digitalen Treibern und Empfängern 116.
RF-Quellen und -Empfänger 112, Niederfrequenz-Quellen und -Empfänger 114, Gleichstrom-Quellen und -Empfänger 116, digitale Quellen und Empfänger 118 und anwendungsspezifische Instrumente 120 sind alle mit Prüfkopf 104 verbunden. In vielen Fällen enthält Prüfkopf 104 verteilte Instrumentenelektronik 122, die Teile der Quellen und Empfänger in den RF-, Niederfrequenz-, Gleichstrom- und digitalen Untersystemen darstellt, die zwecks größerer Genauigkeit oder aus anderen Gründen nahe dem DUT 106 angeordnet sein müssen.
Verbindungen zu den RF-Quellen und -Empfängern 112 und den anwendungsspezifischen Instrumenten 120 werden durch die RF-Koppelschaltung 134 hergestellt. Jede Anschlußleitung (nicht numeriert) von DUT 106, die ein RF-Signal empfängt oder erzeugt, wird mit der RF-Koppelschaltung 134 verbunden. Um DUT 106 vollständig zu prüfen, ist es normalerweise notwendig, mehrere Prüfungen durchzuführen. Das RF-Untersystem muß für jede Prüfung anders konfiguriert werden. Die Konfiguration wird durch Verlegen von Kabeln und Öffnen und Schließen von Schaltern innerhalb der RF-Koppelschaltung 134 geschaffen. Diese Schalter arbeiten unter Steuerung von Steuerungselektronik 108. Die Schalter werden normalerweise durch im Handel erhältliche Mikrowellenschalter implementiert. Die Schalter sind so konfiguriert, daß sie ermöglichen, daß jede Quelle und jeder Empfänger, die/der zum Prüfen einer Anschlußleitung von DUT 106 verwendet wird, mit dieser Anschlußleitung verbunden wird.
Die von Niederfrequenz-Quellen und -Empfängern 114, Gleichstrom-Quellen und -Empfängern 116 und digitalen Quellen und Empfängern 118 erzeugten Signale werden durch die Verbindungsschaltung 132 an Anschlußleitungen der DUT 106 weitergeleitet. Wo nötig, umfaßt die Verbindungsschaltung 132 Schalter, um die geeigneten Verbindungen herzustellen.
Verbindungsschaltung 132 ist durch Signalweg 138 mit RF-Koppelschaltung verbunden. Signalweg 138 ermöglicht, daß Gleichstrom-Vorspannungsbedingungen innerhalb des RF-Untersystems hergestellt oder gemessen werden.
Um DUT 106 zu prüfen, führt Steuerungselektronik 108 ein Programm aus. Das Programm konfiguriert Tester 100 dafür, eine erste Messung vorzunehmen, indem es die Einstellungen für die Instrumente 112, 114, 116, 118 und 120 wie auch die Einstellungen für Schalter in der RF-Koppelschaltung 134 und der Verbindungsschaltung 132 festlegt. Die Messung wird durchgeführt und an die Steuerungselektronik 108 zurückgegeben. Dann wird Tester 100 erneut konfiguriert, um die nächste Messung vorzunehmen. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis alle erforderlichen Messungen vorgenommen worden sind.
Um ein DUT zu prüfen, das eine RF-Schaltung aufweist, werden zahlreiche Parameter gemessen, wie zum Beispiel s-Parameter, Gruppenverzögerung, Phase, Rauschzahl, Scheinwiderstandsanpassung, Intermodulationsverzerrung, Abfangpunkte, 1-dB-Kompressionspunkt und Phasenrauschen.
Die in 1 dargestellte Architektur für einen Tester, der RF-Parameter mißt, hat mehrere Nachteile, obwohl diese mehr bevorzugt wird, als jedes Instrument von Hand mit DUT 106 zu verbinden. Kundenspezifische RF-Kopplung ist aus mehreren Gründen nicht wünschenswert. Erstens sind die Instrumente, die verwendet werden, um ein bestimmtes Halbleiterbauelement zu prüfen, vom Typ des verwendeten Bauelements abhängig. Infolgedessen muß RF-Koppelschaltung 134 für jeden geprüftem Typ von Bauelement kundenspezifisch sein. Es sind erhebliche Kosten damit verbunden, kundenspezifische Hardware und Software vorzubereiten, die notwendig ist, um dies zu steuern.
Zweitens müssen kundenspezifische Kalibrierroutinen für die RF-Instrumente 112 und 120 geschrieben werden. RF-Prüfinstrumente weisen normalerweise Software-Kalibrierroutinen auf. Diese Routinen kalibrieren das Instrument jedoch nur für Prüfungen, bei denen das DUT direkt mit dem Instrument verbunden ist. Es müssen andere Kalibrierroutinen geschrieben werden, die die Koppelschaltung zwischen dem Instrument und DUT 106 berücksichtigen. Weil diese Koppelschaltung für jeden Typ von zu prüfendem Bauelement kundenspezifisch ist, müssen die Kalibrierroutinen für den zu prüfenden Typ von Bauelement ebenfalls kundenspezifisch geschrieben werden.
Ein dritter Nachteil besteht darin, daß RF-Koppelschaltung 134 aus zahlreichen Mikrowellenschaltern aufgebaut ist. Diese Schalter sind im allgemeinen groß, was es schwierig macht, sie nahe am DUT 106 zu plazieren. Infolgedessen muß die verteilte Instrumentenelektronik 122 weiter vom DUT 106 beabstandet werden als wünschenswert sein könnte. Außerdem sind die Mikrowellenschalter langsam zu betätigen, was die Anzahl von Bauelementen verringert, die in einer Produktionsschicht geprüft werden können. Ferner sind Mikrowellenschalter auch teuer und unzuverlässig. Sie neigen schon nach einigen hunderttausend Operationen dazu, zu versagen oder eine verschlechterte Leistungsfähigkeit aufzuweisen.
Ein weiterer Nachteil der Architektur von 1 sind die Kosten der anwendungsspezifischen Instrumente 120. Es wäre sehr zu wünschen, daß mehr Messungen mit den RF-Quellen und -Empfängern 112 vorgenommen werden können.
Das US-Patent 4 808 912 beschreibt eine Prüfanordnung zum Prüfen elektrischer Hochfrequenz-Bauelementen, die aus zwei 6-Port-Reflektometern besteht, die beide mit einem zu prüfenden Bauelement verbunden werden. Um die Prüfanordnung zu kalibrieren, wird ein beliebiger Abschlußwiderstandserzeuger mit jedem Prüfport verbunden, während ihr Prüfsignal einen Reflektivitätskoeffizienten größer als eins darstellt, so daß es sowohl aktive Bauelemente als auch passive Bauelemente simuliert.
Unter Berücksichtigung des obigen Hintergrundes ist es wünschenswert, ein Modul bereitzustellen, das es ermöglicht, eine RF-Quelle bzw. -Empfänger mit einem Prüfpunkt in Konfigurationen zu verbinden, die die Messung von vielen RF-Parametern zulassen.
Es ist auch wünschenswert, die Anzahl von Mikrowellenschaltern, kundenspezifischen Schaltungen und kundenspezifischer Beschallung zu verringern, die in einem Tester benötigt werden, um RF-Instrumente mit einem Prüfpunkt zu verbinden.
Es ist ebenfalls wünschenswert, die Anzahl von anwendungsspezifischen Instrumenten zu verringern, die benötigt werden, um ein Bauelement vollständig zu prüfen, das eine RF-Schaltung aufweist.
Unter einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine automatische Prüfanordnung für RF-Bauelemente bereit mit:

a) einem Prüfkopf der geeignet ist, Signale mit einem zu prüfenden Bauelement zu koppeln;
b) einer RF-Schaltung mit einer Vielzahl von RF-Quellen und einer Vielzahl von RF-Empfängern; und
c) einer Vielzahl von Kanälen von elektronischen Schaltungen, die im Prüfkopf angeordnet sind,

Unter einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Prüfung eines elektronischen Bauelements mit einer RF-Schaltung mit den folgenden Schritten bereit:

a) Verbinden mindestens einer Quelle und eines Empfängers mit einem Koppelmodul;
b) Verbinden mindestens zweier Ports des Koppelmoduls mit dem Bauelement;
c) Messen der Eingangsimpedanz des Bauelements an den zwei Ports; und
d) ohne die Verbindungen des Moduls oder des Bauelements zu ändern, Messen der Harmonischen des Bauelements.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden mehrere Module in einem Mischsignaltester verwendet, der eine Vielzahl von RF-Kanälen aufweist. Jedem Kanal oder einer Gruppe aus einer kleinen Anzahl von Kanälen sind eine RF-Quelle und ein RF-Empfänger, die mit dem Modul verbunden sind, zugeordnet. Die Architektur ermöglicht, daß es pro Kanal oder Gruppe von Kanälen eine unterschiedliche Anzahl von Quellen und Empfängern gibt. Jedes Modul weist außerdem Koppelelemente auf die es ermöglichen, daß die Quelle von einem Kanal als die zweite RF-Quelle in einem anderen Kanal angeschlossen wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jedes Modul mit Festkörper-Bauelementen implementiert.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind ein oder mehrere Schalter in den Signalweg, der verwendet werden kann, um jede Quelle und jeden Empfänger zu kalibrieren, eingefügt.
Die Erfindung ist besser verständlich mit Bezug auf die folgende ausführlichere Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen, wobei diese folgendes zeigen:
1 ist ein Blockschaltbild eines Mischsignaltesters, der die Erfindung anwenden kann;
2A ist ein schematisches Bild eines RF-Moduls gemäß der Erfindung; und
2B ist ein schematisches Bild des im RF-Modul von 2A verwendeten Kalibriermoduls.
Gemäß der Erfindung wird RF-Koppelschaltung 134 durch eine oder mehrere Kanalkarten ersetzt. Jede Kanalkarte enthält eine oder mehrere Schaltungen, sogenannte "Kanäle", die dafür ausgelegt sind, RF-Signale an eine Anschlußleitung von DUT 106 zu senden bzw. von dort zu empfangen. Jede Kanalkarte hat einen Aufbau, der es ermöglicht, Quellen und Empfänger auf vielfältige Weise mit dem DUT zu verbinden. Die Quellen und Empfänger können derart verbunden sein, daß alle Standard-Messungen durchgeführt werden können, die normalerweise an RF-Bauelementen vorgenommen werden, ohne anwendungsspezifische Instrumente hinzuzufügen. Somit können unter Verwendung der Kanalkarte gemäß der Erfindung anwendungsspezifische Instrumente 120 ausgesondert werden.
Wenden wir uns nun 2A zu, wo ein Schema einer Kanalkarte 200 dargestellt ist. Vorzugsweise gibt es mindestens zwei Kanäle 210a und 210b auf jeder Kanalkarte 200, um einfache Interaktion zwischen den Kanälen zu ermöglichen. Die Kanäle können identisch sein. In der bevorzugten Ausführungsform jedoch ist Kanal 210a dafür optimiert, Hochleistungssignale zu empfangen, und Kanal 210b ist dafür optimiert, Niederleistungssignale zu empfangen.
Jeder Kanal 210 weist einen Schalter 212 mit einem Eingang auf, der mit einer RF-Quelle verbunden ist, wie sie herkömmlicherweise verwendet wird, um RF-Bauelemente zu prüfen. Schalter 212 ermöglicht es, daß das Signal von der Quelle zum Verstärker 214, Dämpfungsglied 216A oder Dämpfungsglied 216B gekoppelt wird. Die Dämpfungsglieder 216 dämpfen das Signal, wobei 216A und 216B unterschiedliche Dämpfungsgrade aufweisen. Auf diese Weise kann der Dynamikbereich der Quelle enorm erweitert werden, so daß eine einzige Quelle die zur Durchführung von Hochleistungs- wie auch Niederleistungsmessungen erforderlichen Signale bereitstellen kann.
Die Ausgangssignale von Verstärker 214 und Dämpfungsglied 216 werden zum Schalter 218 durchgeleitet. Schalter 218 wird normalerweise gemeinsam mit Schalter 212 verwendet, um entweder den Weg durch den Verstärker 214 oder durch das Dämpfungsglied 216 herzustellen. Jedoch können Schalter 212 und 218 unabhängig voneinander arbeiten, um solche Funktionen wie die Trennung der Quelle auszuführen.
Der Ausgang des Schalters 218 ist mit dem Eingangsport von Richtelement 220 gekoppelt. Ein Richtelement ist ein Bauelement, das mindestens drei Ports hat. Ein Port ist als Eingang und ein Port als Ausgang definiert. Diese Ports definieren einen "Durchgangsweg", da ein an den Eingang angelegtes Signal sich zum Ausgang läuft. Man wird jedoch anerkennen, daß die Bezeichnung eines Ports als Eingang oder Ausgang rein semantisch ist, weil ein an den Ausgang angelegtes Signal auch zum Eingang läuft. Zusätzliche Ports werden üblicherweise mit einer Richtung bezeichnet. Diese Ports können entweder als "Vorwärts"- oder als "Rückwärts"-Ports bezeichnet werden, wenngleich manchmal ein Vorwärtsport als "verknüpfter" Port bezeichnet wird und ein Rückwärtsport als "getrennter" Port bezeichnet wird. Ein an den Eingang angelegtes Signal wird mit dem Vorwärtsport gekoppelt, aber nicht mit dem Rückwärtsport. Ein an den Ausgang angelegtes Signal wird mit dem Rückwärtsport gekoppelt, aber nicht mit dem Vorwärtsport. Das Gegenteil ist auch wahr: Ein an den Vorwärtsport angelegtes Signal wird mit dem Eingang gekoppelt, aber nicht mit dem Ausgang, und ein an den Rückwärtsport angelegtes Signal wird mit dem Ausgang gekoppelt, aber nicht mit dem Eingang.
Richtelemente mit drei Ports sind im Handel erhältlich und werden üblicherweise als Richtkoppler bezeichnet. Wenn ein Vier-Port-Richtelement nicht im Handel zu finden ist, kann es implementiert werden, indem zwei identische Richtkoppler in einer gegeneinandergeschalteten Anordnung konfiguriert werden, das heißt, die Ausgangsports des Kopplers werden miteinander verbunden, und der Eingang des einen wird zum Ausgang des Richtelements.
Richtelement 220 hat vorzugsweise vier Ports: einen Eingang, einen Ausgang, einen Vorwärts- und einen Rückwärtsport (nicht numeriert). Der Rückwärtsport von Richtelement 220, als IM_in bezeichnet, empfängt ein Signal von Punkt IM_out auf Nachbarkanal 210b. Somit werden das Signal aus dem Schalter 218 und das Signal vom Nachbarkanal 210b, wenn überhaupt, gemeinsam zum Ausgangsport des Richtelements 220 gekoppelt. Wenn beide Signale angelegt werden, ist das Signal aus dem rechten Port von Richtelement 220 die Summe der beiden Signale.
Der Ausgangsport von Richtelement 220 ist mit Schalter 222 verbunden. Schalter 222 hat eine Stellung, die es ermöglicht, daß das Signal aus Schalter 218 entweder zum IM_out-Punkt von Kanal 210a oder durch die übrigen Bauelemente von Kanal 210a zum DUT 106 gekoppelt wird.
Eine Ausgangsstellung von Schalter 222 ist mit dem Eingangsport von Richtelement 224 verbunden. Der Ausgangsport von Richtelement 224 ist mit Schalter 230 verbunden, so daß die Signale von der mit Kanal 210a verbundenen Quelle durchgekoppelt werden können.
Der Vorwärtsport von Richtelement 224 ist mit Schalter 226 verbunden. Ebenso ist der Rückwärtsport von Richtelement 224 mit Schalter 226 verbunden. Schalter 226 wählt zwischen diesen zwei Eingängen. Auf diese Weise wählt Schalter 226 entweder das Signal aus, das durch Kanal 210a zum DUT 106 abgeht, oder das Signal, das durch Kanal 210a vom DUT 106 zurückkommt. Der Ausgang von Schalter 226 ist durch Schalter 254 an einen RF-Empfänger gekoppelt. Auf diese Weise wird entweder das an DUT 106 angelegte oder das von dort empfangene Signal gemessen. Der RF-Empfänger ist ein herkömmlich verfügbarer Empfänger. Vorzugsweise wird ein Empfänger auf DSP-Basis verwendet.
Wie in 2A dargestellt, stellt Schalter 230 Verbindung mit einer Vielzahl von Vorspannungs-T-Bauelementen 232 und 234 her. Jedes der Vorspannungs-T-Bauelemente 232 und 234 ist mit einer Anschlußleitung am DUT 106 verbunden. Somit wählt Schalter 230 aus, welche der Anschlußleitungen am DUT 106 mit Kanal 210a verbunden wird. Oft muß nicht jede RF-Anschlußleitung an einem DUT für jede Prüfung am DUT gleichzeitig mit einer Quelle oder einem Empfänger verbunden sein. Durch Multiplexieren der Kanäle kann die Gesamtzahl der im Tester 100 bereitgestellten Quellen oder Empfänger kleiner als die Gesamtzahl der RF-Kontakte am DUT 106 sein. Verbindungen von Vorspannungs-T Bauelementen zu den Anschlußleitungen von DUT 106 werden nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt.
Jedes der Vorspannungs-T-Bauelemente 232 und 234 hat F- und S-Anschlüsse, die mit Verbindungsschaltung 132 (1) verbunden sind. Durch diese Verbindungen können Gleichstrom-Vorspannungssignale den Signalen hinzugefügt werden, die an DUT 106 angelegt werden, oder die Gleichstrom-Vorspannung auf vom DUT 106 kommenden Signalen kann gemessen werden. Um eine Gleichstrom-Vorspannung hinzuzufügen, wird ein Gleichstrom-Signal an den F-Anschluß angelegt. Der Pegel der Gleichstrom-Vorspannung wird am S-Anschluß gemessen. Weil der tatsächlich eingeführte Gleichstrom-Vorspannungspegel durch den Betrag des momentan fließenden Stroms wie auch durch den Widerstand zwischen der Gleichstrom-Quelle und DUT 106 beeinflußt wird, wird der tatsächliche Pegel der Gleichstrom-Vorspannung am S-Anschluß gemessen, so daß der Eingangspegel präzise eingestellt werden kann. Um den Gleichstrom-Pegel eines Signals zu messen, wenn keine Gleichstrom-Vorspannung hinzugefügt wird, kann die Messung entweder am F- oder am S-Anschluß vorgenommen werden.
Jedes der Vorspannungs-T Bauelemente 232 und 234 wird tatsächlich durch zwei Vorspannungs-T-Schaltungen implementiert, eine für den F- und einen für den S-Anschluß. Jedoch wird der S-Anschluß nur zur genaueren Steuerung der Rückwirkung beim Anlegen eines Gleichstrom-Signals benötigt und ist daher optional.
Kanal 210b ist vorzugsweise bis auf wenige Ausnahmen mit Kanal 210a identisch. Die Ausführungsform von 2A zeigt einen rauscharmen Verstärker 256 und einen Schalter 258, die Kanal 210b hinzugefügt wurden. Diese zusätzlichen Bauelemente ermöglichen Kanal 210b, Signale niedrigerer Leistung zu messen. Um ein solches Signal zu messen, wird Schalter 250 betätigt, um den Eingang des rauscharmen Verstärkers 256 über Schalter 230 mit DUT 106 zu verbinden. Schalter 254 wird betätigt, um den Ausgang des rauscharmen Verstärkers 256 mit einem RF-Empfänger zu verbinden. Auf diese Weise kann ein Signal vor Übergabe an den RF-Empfänger verstärkt werden, ohne es durch einen Richtkoppler zu schicken, wodurch die mit dem Richtkoppler verbundenen Signalverluste vermieden werden.
Kanalkarte 200 enthält auch eine Schaltung, um die Kalibrierung sowohl der Quellen als auch der Empfänger zu unterstützen. Kalibrierreferenzen 252 sind enthalten. Sie können durch Schalter 252 entweder mit einer Quelle oder mit einem Empfänger verbunden werden. Die Kalibrierung von Mikrowellen-Bauelementen erfolgt herkömmlicherweise durch Verbinden des Bauelements mit einer Reihe von Referenzstandards, die als kurz (ρ₁), offen (ρ₂), Last (ρ₃) und Durchgang (reziprok) bekannt sind. Kalibrier-Referenzschaltung 252 enthält diese Standards und eine Koppelschaltung, die es ermöglicht, daß jede von ihnen mit Schalter 230 verbunden wird.
Weitere Kalibrierung ist oft wegen einer als "Temperaturdrift" bekannten Erscheinung notwendig. Viele Mikrowellen-Bauelemente haben eine Dämpfung oder Verstärkung, die eine Funktion der Temperatur ist. Das bewirkt Veränderungen der erzeugten oder gemessenen Signale, wenn sich die Temperatur ändert. Es ist wünschenswert, eine Prüfeinheit zu schaffen, die stets die gleichen Signale erzeugt und stets die gleichen Ergebnisse vorlegt. Um für die Temperaturdrift zu kalibrieren, umfaßt die Kanalkarte optional eine Kalibrierschaltung 250. Eine Kalibrierschaltung 250 kann hinter dem Richtelement 224 in jedem Kanal 210a und 210b enthalten sein. Alternativ kann eine Kalibrierschaltung 250 im Weg zu einem RF-Empfänger hinter Schalter 254 enthalten sein. Letztere Anordnung ermöglicht es, daß die gleiche Kalibrierschaltung für beide Kanäle verwendet wird.
2B zeigt Kalibrierschaltung 250 in größerer Ausführlichkeit. Kalibrierschaltung 250 umfaßt ein Paar von Schaltern 280 und 282. Ein an Anschluß 276 angelegtes Signal kann durch Aktivierung der Schalter 280 und 282 direkt zum Anschluß 278 durchgeleitet werden. Die Schalter 278 und 280 werden in diese Stellungen versetzt, wenn Kalibrierschaltung 250 nicht zur Kalibrierung verwendet wird.
Anschluß 278 ist mit der Empfängerseite des Signalwegs gekoppelt, und Anschluß 276 ist mit der Quellenseite verbunden. Um die Quelle zu kalibrieren, werden zuerst die Schalter 280 und 282 betätigt, um ALRO 288 mit DET 286 zu verbinden.
DET 286 ist ein Detektor, der bei allen in Frage kommenden Frequenzen eine einheitliche Signalantwort unabhängig von der Temperatur erzeugt. Ein solcher Detektor gilt als "flach über der Frequenz". Die tatsächliche Stärke des Ausgangssignals kann als eine Funktion der Temperatur variieren. Somit kann DET 286 durch die Funktion V_o = α(T)V_i beschrieben werden, wobei V_o der Ausgangspegel ist, α(T) ein beliebiger Wert ist, der als eine Funktion der Temperatur variiert, und V_i der Eingangspegel ist. Um die Quelle zu kalibrieren, ist es notwendig, α(T) zu bestimmen.
Um α(T) zu bestimmen, wird ALRO 288 über Schalter 280 und 282 mit DET 186 verbunden. ALRO 288 ist eine Quelle, die bei einer Frequenz eine "konstante Leistung über die Temperatur" aufweist (das heißt, ein Oszillator). Mit anderen Worten, sie erzeugt bei dieser Frequenz unabhängig von der Temperatur ein Ausgangssignal mit bekannter Amplitude. Um die Quelle zu kalibrieren, wird das Ausgangssignal von ALRO 288 durch DET 286 gemessen. Diese Messung ergibt ein zuverlässiges Maß V_o für eine bekannte V_i, was die Berechnung von α(T) ermöglicht.
Das Quellensignal wird dann auf die gleiche Frequenz gesetzt wie ALRO 288 und über die Schalter 280 und 282 mit DET 286 verbunden. V_i der Quelle wird dann nachgeregelt, bis DET 286 das gleiche Ausgangssignal hat wie beim Messen des Werts von ALRO 288.
Obwohl α(T) nur bei einer Frequenz gemessen wird, hat es im wesentlichen für alle Frequenzen den gleichen Wert. Die Eingangsfrequenz der Quelle wird über ihren Arbeitsbereich variiert. Bei jeder Frequenz wird die Quelle nachgeregelt, bis DET 286 den gleichen Pegel mißt, wie er erzeugt wird, wenn das Signal von ALRO 288 gemessen wird. Im Handel erhältliche RF-Quellen weisen Kalibriermechanismen auf, die diese An von Nachregelung ermöglichen. Diese Schritte werden unter der Steuerung von Steuerungselektronik 108 (1) ausgeführt.
Um einen Empfänger zu kalibrieren, wird Schalter 282 auf seine Mittelstellung gesetzt. Schalter 282 wird betätigt, um mit ALRC 288 zu verbinden. ALRC 288 ist ein Absolutpegel-Referenzkomparator, wie er durch einen Abtastwerte-Komparator implementiert werden kann. Er zeigt an, ob ein Eingangssignal einen spezifischen Pegel hat. Er ist bei einer Frequenz unabhängig von der Temperatur genau.
Schalter 280 wird betätigt, um Verbindung zu BCS 284 herzustellen. BCS 284 ist eine Quelle mit perfekt flachem Signal, wie sie durch eine Rauschdiode implementiert werden kann. BCS 284 ist flach über der Frequenz, aber ihr Ausgangssignal kann mit der Temperatur variieren.
ALRC 290 mißt den Pegel des von BCS 284 erzeugten Signals. Diese Messung ergibt einen wahren Wert für den Pegel von BCS 284.
Schalter 282 wird dann betätigt, um Verbindung zu Port 278 herzustellen. Das Signal von BCS 284 wird somit mit dem Empfänger verbunden. Das Signal wird bei verschiedenen Frequenzen über den Arbeitsbereich des Empfängers gemessen. Bei jeder Frequenz wird das Ausgangssignal des Empfängers mit dem wahren Wert des von BCS 284 erzeugten Signals verglichen. Der Empfänger wird nachgeregelt, bis er anzeigt, daß der empfangene Wert dem von BCS 284 erzeugten Pegel entspricht.
Die Kopplung und Steuerung, die zur Kalibrierung notwendig sind, werden von Steuerungselektronik 108 (1) gesteuert. Im Handel erhältliche Empfänger reagieren auf Befehle, wie sie zum Beispiel durch Steuereinrichtung 108 ausgegeben werden können, um interne Nachregelungen zur Kalibrierung vorzunehmen.
Man wird anerkennen, daß es sehr schwierig ist, einen Empfänger oder eine Quelle herzustellen, der bzw. die flach über der Frequenz und über dem Leistungspegel ist. Es sind Entwurfsmethoden verfügbar, um eine Quelle oder einen Empfänger in der einen oder der anderen Hinsicht flach auszuführen, aber nicht gleichzeitig in beiderlei Hinsicht, und sie werden bei der Herstellung oder Auswahl der Quellen und Empfänger zur Kalibrierung angewendet. Beispiele geeigneter Bauelemente sind oben angegeben, aber es kann eine beliebige Anzahl alternativer Entwürfe angewendet werden.
Die in 2B dargestellte exakte Konfiguration für Kalibrierschaltung 250 ist zur Verwendung geeignet, wenn die Kalibrierschaltung zwischen Schalter 254 und den Empfänger geschaltet ist. Wenn Kalibrierschaltung 250 zwischen Richtelement 250 und Schalter 230 geschaltet ist, sind sowohl die Quelle als auch der Empfänger mit Port 276 gekoppelt (2B). Damit die geeigneten Verbindungen in dieser Konfiguration hergestellt werden können, ist es erforderlich, daß die Positionen von BCS 284 und ALRC 290 vertauscht werden. Die Arbeitsweise ist ansonsten die gleiche.
Kalibrierschaltung 250 ist für die Kalibrierung der Quellen und Empfänger von Nutzen. Kalibrierreferenz 252 ist ebenfalls enthalten, damit Modul 200 für Vektornetzwerkanalyse-(VNA)-Messungen kalibriert werden kann. Die für die VNA-Analyse vorgenommenen Messungen erfordern, daß Signale ein Richtelement durchlaufen, so daß Vorwärts- und Rückwärtssignale getrennt voneinander gemessen werden können. Idealerweise ist ein an den Eingang angelegtes Signal mit dem Ausgang und dem Vorwärtsport gekoppelt und perfekt vom Rückwärtsport getrennt. Es ist jedoch unmöglich, ein perfektes Richtelement zu konstruieren. Um die Unvollkommenheiten zu kompensieren, werden Kalibrierreferenzen benutzt.
Ein unvollkommenes Richtelement kann mathematisch durch ein Gleichungssystem beschrieben werden. Zum Beispiel kann das Signal am Vorwärtsport als eine lineare Kombination aus dem Eingangs- und dem Ausgangssignal beschrieben werden. Das Signal am Rückwärtsport kann als eine andere lineare Kombination der gleichen Signale beschrieben werden.
Die Kalibrierreferenzen 252 ermöglichen es, daß unterschiedliche Impedanzen an die Richtelemente angelegt werden. Die Signale an den Vorwärts- und Rückwärtsports können dann gemessen werden. Diese Messungen stellen genügend Daten bereit, um das Gleichungssystem zu lösen, das das Richtelement beschreibt. Verschiedene Methoden zum Lösen dieser Gleichungen sind bekannt. Sobald sie gelöst sind, ist es möglich, die Unvollkommenheiten des Richtelements mathematisch zu kompensieren. Die Kompensation wird durch Programmieren der Steuerungselektronik 108 vorgenommen.
Es ist wünschenswert, daß die Kalibrierung der Richtelemente für alle Fehlerquellen im Signalweg gilt. Aus diesem Grund werden die Kalibrierreferenzen normalerweise an dem Punkt eingefügt, an dem die Meßschaltung mit dem zu prüfenden Bauelement verbunden ist. Man beachte jedoch in 2A, daß die Kalibrierreferenzen innerhalb von Modul 200 sind.
Wenn die Kalibrierreferenzen 252 im Modul 200 vorhanden sind, müssen Referenzen nicht mehr mit den empfindlichen Anschlußleitungen verbunden werden, die verwendet werden, um Kontakt mit dem DUT 106 herzustellen oder um Kontakt mit den Signalwegen innerhalb von Prüfkopf 104 herzustellen. Es ist jedoch möglich, alle Fehlerquellen in den Signalwegen zum DUT 106 zu kompensieren, indem externe Impedanzstandards und Softwareprogrammierung von Steuerungselektronik 108 verwendet werden.
Um diese Kompensation vorzunehmen, werden externe Referenzen so dicht wie möglich am Ende der Signalwege angeschlossen. Die externen Referenzen sind die gleichen Kalibrierreferenzen, wie sie in den Kalibrierreferenzen 252 zu finden sind. Diese Verbindung muß nur einmal hergestellt werden. Zum Beispiel kann sie in der Fabrik, wo Tester 100 produziert wird, hergestellt werden.
Wenn die externen Kalibrierreferenzen angeschlossen sind, wird die Standard-VNA-Kalibrierroutine ausgeführt. Dann werden die gleichen VNA-Kalibriermessungen bei betätigtem Schalter 230 wiederholt, um die Verbindung mit Kalibrierreferenzen 252 herzustellen. Durch Vergleich der Messungen, die mit den externen Kalibrierreferenzen durchgeführt wurden, mit jenen, die mit den internen Kalibrierreferenzen durchgeführt wurden, ist es möglich, Einstellungen für die internen Referenzen zu berechnen. Diese Einstellungen werden im Tester 100 in einem beliebigen geeigneten nichtflüchtigen Speichermedium gespeichert.
Danach werden die Messungen immer dann, wenn eine VNA-Kalibrierroutine unter Verwendung der Kalibrierreferenzen 252 ausgeführt wurde, durch den gespeicherten Betrag nachgeregelt. Auf diese Weise wirken die internen Kalibrierreferenzen genauso wie externe Referenzen.
Alle Schalter 212, 218, 222, 226, 228, 230, 254 und 258 haben Steuerungseingänge, die nicht explizit dargestellt sind. Diese Steuerungseingänge sind mit Steuerungselektronik 108 (1) verbunden. Auf diese Weise kann Kanal 210a für Prüfungen konfiguriert werden, wenn es Prüfprogramme erfordern, die mit Steuerungselektronik 108 arbeiten. Außerdem sind Bauelemente, die normalerweise aus Gründen der guten Gestaltungspraxis in RF-Schaltungen enthalten sind, nicht explizit in 2 dargestellt. Einige Beispiele der Bauelemente, die gemäß üblicher Gestaltungspraxis enthalten sein können, sind Stromversorgungsanschlüsse, Vorspannungselemente und Abschirmung.
Die in 2 dargestellten Bauelemente sind Standardelemente, die verwendet werden, um RF-Schaltungen aufzubauen. Vorzugsweise sind dies Festkörperkomponenten, die auf einer gedruckten Leiterplatte unter Verwendung von MMIC-Herstellungsmethoden integriert sind. Die Schaltungselemente, die für eine solche Schaltung erforderlich sind, können im Handel erworben werden. Gute Bemessungspraktiken sollten bei der Auswahl dieser Komponenten angewendet werden. Zum Beispiel sollten die Impedanzen angepaßt werden, um Reflexionen zu verringern.
Mit dem in 2A dargestellten Modul ist es möglich, am DUT 106 Messungen jeder Art vorzunehmen. Zum Beispiel kann die Verstärkung eines Bauelements gemessen werden, indem Kanal 210a so konfiguriert wird, daß er die Eingangs-Anschlußleitung eines DUT mit einem Signal von der an Kanal 210a angeschlossenen Quelle ansteuert. Kanal 210b kann gleichzeitig dafür konfiguriert werden, das Signal an der Ausgangs-Anschlußleitung des Bauelements zu messen.
Als weiteres Beispiel für die Flexibilität der in 2A dargestellten Kanalkarte kann ein erfindungsgemäß aufgebauter Tester verwendet werden, um ein als Leistungsverstärker/rauscharmer Verstärker mit T/R-Schalter 2092 bekanntes Bauteil zu prüfen. Ein solches Bauteil hat zwei RF-Eingänge/Ausgänge und digitale Steuerungseingänge. Es ist dafür ausgelegt, das Signal an einem Eingang/Ausgang durch einen internen Leistungsverstärker zu verstärken, wenn die digitale Steuerung einen ersten Wert annimmt. Wenn die digitale Steuerung einen anderen Wert annimmt, verstärkt das Bauteil das Signal am anderen Eingang/Ausgang durch einen rauscharmen Verstärker. Ein solches Bauteil kann zum Beispiel im Sende-/Empfangsabschnitt eines Mobiltelefons verwendet werden.
Um ein solches Bauteil zu prüfen, wäre es wünschenswert, die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen der zwei Ports zu messen. Diese Messungen werden normalerweise durch Verbinden eines Vektornetzwerkanalysators (VNA) mit dem Bauteil vorgenommen. Es wäre außerdem wünschenswert, Verstärkung, Harmonische und Begrenzungspunkte zu messen. Diese Messungen werden herkömmlicherweise durch Verbinden eines Spektralanalysators und eines Signalgenerators mit dem Bauteil vorgenommen. Es ist zudem wünschenswert, die Rauschzahl zu prüfen. Diese Messung wird normalerweise vorgenommen, indem ein Rauschzahl-Meßgerät mit dem Bauelement verbunden wird.
Mit der Erfindung können alle diese Messungen durch Verbinden eines der Kanäle 210a mit einem der RF-Eingänge des Bauteils und des Kanals 210b mit dem anderen Eingang vorgenommen werden. Alle diese Messungen können dann mit dem Tester vorgenommen werden, ohne daß ein kundenspezifisches Koppelnetzwerk oder das manuelle Anschließen und Trennen von Instrumenten notwendig wäre.
Wenngleich nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ließen sich verschiedene alternative Ausführungsformen herstellen. Zum Beispiel kann die bevorzugte Ausführungsform ein Modul gemäß der Erfindung in einem RF-Kanal eines Mischsignaltesters aufnehmen. Die Erfindung muß nicht darauf beschränkt sein und kann überall da verwendet werden, wo mehrere RF-Messungen an der gleichen Stelle ausgeführt werden müssen.
Außerdem sind verschiedene Bauelemente so beschrieben, daß sie miteinander verbunden sind, und so dargestellt, daß sie direkt miteinander verbunden sind. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können beliebige der als direkt miteinander verbunden dargestellten Bauelemente durch Schalter, Verstärker, Dämfungsglieder, Richtelemente oder andere Schaltungselemente miteinander verbunden sein.
Es wurde beschrieben, daß Richtelemente unter Verwendung passiver Komponenten implementiert sind. Aktive Komponenten können jedoch ebenfalls verwendet werden. Außerdem wurde beschrieben, daß ein Vier-Port-Richtelement aus zwei Richtkopplern "Rücken an Rücken" aufgebaut sein kann. Eine ähnliche Funktionalität kann durch einen in Reihe mit einem Richtkoppler geschalteten Verteiler erreicht werden. Bei dieser Anordnung von Bauelementen wäre der Eingangsport der Eingang des Verteilers. Der Vorwärtsport wäre dann ein Abzweig des Verteilers. Der zweite Abzweig des Verteilers wäre mit dem Eingang des Richtkopplers verbunden. Der Ausgang des Richtkopplers wäre der Ausgang des Vier-Port-Richtelements, und der gekoppelte Ausgang des Richtkopplers wäre der Rückwärtsport des Vier-Port-Richtelements.
Außerdem wurde beschrieben, daß die bevorzugte Ausführungsform Festkörper-Bauelemente verwendet. Wenngleich sich die Architektur der Erfindung gut für Implementierung mit Festkörper-Bauelementen eignet, da die Verbindungen zwischen den Bauelementen nie kundengerecht zugeschnitten werden müssen, ist die Verwendung von Festkörper-Bauelementen nicht wesentlich für die Erfindung. Herkömmliche Mikrowellen-Koppelelemente können stattdessen verwendet werden. Dies könnte beim Prüfen von Hochleistungs-Bauteilen der Fall sein.
Ferner schließt die bevorzugte Ausführungsform Schalter 212 ein, der es ermöglichte, daß ein Eingangssignal zwischen einem von drei Wegen mit unterschiedlicher Verstärkung umgeschaltet wird. Die Anzahl dieser Wege muß nicht auf drei beschränkt sein. Wenn Prüfungen nicht über einen großen Bereich von Leistungspegeln durchgeführt werden, sind nicht mehrere Wege erforderlich. Wenn wiederum Prüfungen über einen großen Bereich von Leistungspegeln durchgeführt werden, können mehr als drei Wege verwendet werden, von denen jeder eine andere Verstärkung oder Dämpfung hat.
Ebenso können, wenn ein einzelner Verstärker gezeigt ist, mehrere Verstärker verwendet werden, um Mehrfachauswahl in bezug auf die Verstärkung zu ermöglichen. Alternativ können die Verstärker oder Dämpfungsglieder in Reihe geschaltet sein, um Verstärkungs- oder Dämpfungsstufen bereitzustellen.
In ähnlicher Weise multiplexiert Schalter 230 einen Kanal nur zwischen zwei Anschlußleitungen am DUT 106. Obwohl die Multiplexiertechnik den Vorteil der Verringerung der Anzahl von erforderlichen Quellen und Empfängern bietet, muß sie nicht verwendet werden. Umgekehrt kann es in manchen Fällen wünschenswert sein, jeden Kanal zwischen mehr als zwei Anschlußleitungen am DUT 106 zu multiplexieren. In jenen Fällen hätte Schalter 230 mehr als zwei Ausgangskontakte.
Die bevorzugte Ausführungsform zeigt zwei Kanäle, die auf einer Kanalkarte implementiert sind. Zwei Kanäle auf einer Karte erleichtern s-Parameter-Messungen an 2 Ports und ermöglichen es, zwei Quellen für Intermodulationsprüfungen auf einfache Weise mit dem gleichen Kanal zu verbinden. Ähnliche Verbindungen können auch dann hergestellt werden, wenn die Kanäle physisch auf separaten Karten angeordnet sind. Ebenso kann die gleiche Verbindung auch dann dann erreicht werden, wenn mehr als zwei Kanäle auf einer Leiterplatte implementiert werden. Alternativ kann für 1-Port-Bauelemente ein einzelner Kanal verwendet werden.
Die bevorzugte Ausführungsform zeigt, daß das Signal von einem Kanal durch Richtelement 220 zu dem Signal in einem anderen Kanal addiert werden kann. Das Modul gemäß der Erfindung kann dafür konfiguriert werden, eine beliebige Anzahl von Signalen zu summieren.
Die Anzahl der Empfänger für jede Kanalkarte oder jedes Modul kann variiert werden. Separate Empfänger können für jeden Kanal verwendet werden. Überdies multiplexiert die bevorzugte Ausführungsform einen Empfänger, um sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtssignale zu messen. Zwei separate Empfänger können verwendet werden.
Die bevorzugte Ausführungsform zeigte auch, daß Kanal 210b dafür konfiguriert ist, Niederpegelsignale zu messen. Beide Kanäle können gleich sein. Alternativ kann für Hochleistungsmessungen ein Kanal mit einem Hochleistungsverstärker anstelle von Verstärker 214 konfiguriert werden, oder ein Kanal kann mit zusätzlicher Dämpfung konfiguriert werden.
Außerdem wurde beschrieben, daß herkömmliche RF-Quellen und -Empfänger verwendet werden, um eine Prüfung zu implementieren. Es ist nicht notwendig, daß alle Quellen oder Empfänger vom gleichen Typ sind oder daß alle Quellen oder Empfänger von herkömmlichem Typ sind. Es ist anzuerkennen, daß der Begriff "Quelle", wie er hier verwendet wird, ebensogut auf jedes Bauelement angewendet werden kann, das ein RF-Signal emittiert. Ebenso kann der Begriff "Empfänger" ebensogut auf jedes Bauelement angewendet werden, das auf der Grundlage eines daran angelegten RF-Signals irgendein Ausgangssignal erzeugt. Obwohl ein Empfänger auf DSP-Basis als bevorzugt bezeichnet wurde, da er die Messung der Phase ermöglicht, ist ein solcher Empfänger nicht erforderlich, vor allem wenn eine verringerte Funktionalität akzeptabel ist.
Es ist auch anzuerkennen, daß 2A eine bestimmte Koppelanordnung zeigt. Es ist möglich, die Quellen- und Empfangssignale mit anderen Anordnungen durch das Modul von 2A zu leiten.
Feiner zeigt 1 ein Blockschaltbild eines voll ausgestatteten Mischsignaltesters. Er prüft RF- und digitale Komponenten. Jedoch kann die Erfindung in Verbindung mit einem beliebigen System verwendet werden, das mit RF-Signalen arbeitet. Zum Beispiel kann es mit einem "Rack-System" (Einzelmodulsystem) verwendet werden, das eine viel weniger formale Anordnung innerhalb des Großrechners 102 aufweist.
Außerdem weist ein gut ausgeführter, voll ausgestatteter Mischsignaltester wegen der Anforderung, bestimmte Elektronik so dicht wie möglich am zu prüfenden Bauelement zu halten, einen relativ großen Prüfkopf auf. Der "Prüfkopf" muß kein großes Gebilde sein. Es kann ein sehr einfaches Gebilde sein, das wenig mehr als einen Mechanismus zum Anschließen an das zu prüfende Bauelement enthält. Und wenngleich es wünschenswert ist, die RF-Schaltung so dicht wie möglich am zu prüfenden Bauelement zu haben, ist es nicht notwendig, daß sie innerhalb eines Prüfkopfs angeordnet ist.
Es ist auch anzuerkennen, daß die in 2 gezeigten Bauelemente Signalwege zu und von einem zu prüfenden Bauelement definieren. In vielen Fällen ist die Reihenfolge, in der elektronische Bauelemente in den Signalwegen erscheinen, nicht wichtig. Zum Beispiel kann der aus den Schaltern 212 und 218, Verstärker 214 und Dämpfungsglied 216 bestehende Block von Bauelementen, der den Dynamikbereich eines Eingangssignals erweitert, an anderen Punkten im Signalweg verwendet werden. Zum Beispiel kann er hinter dem Schalter 222 erscheinen.
Es ist auch anzuerkennen, daß nicht alle der in der bevorzugten Ausführungsform offenbarten Merkmale notwendig sind, um Nutzen aus der Erfindung zu ziehen. Zum Beispiel ist Schalter 228 nur eingefügt, um Kalibrierung zu ermöglichen. Die Erfindung kann dort ohne Kalibrierung verwendet werden, wenn eine verringerte Genauigkeit akzeptabel ist oder alternative Kalibrierverfahren angewendet werden können.
Als weiteres Beispiel umfaßt die bevorzugte Ausführungsform eine Kalibrierschaltung sowohl für Quellen als auch für Empfänger. Die Kalibrierschaltung ist nicht erforderlich bei Anwendungen, wo geringere Genauigkeit toleriert werden kann, oder bei Schaltungen, in denen sehr hochwertige Komponenten verwendet werden, die keine Kalibrierung benötigen. In manchen Systemen kann eine Kalibrierschaltung nur für Quellen, nur für Empfänger, für beide oder für keines von beiden vorhanden sein.
Ebenso sind Richtelement 220 und Schalter 222 vorhanden, um die Erzeugung von Intermodulationssignalen zu ermöglichen. Um die Vorteile der Erfindung zu erhalten, ist es nicht notwendig, daß ein Kanal Intermodulationssignale bereitstellt. Alternativ kann nur ein Abschnitt der in einem Tester enthaltenen Kanäle dafür ausgestattet sein, Intermodulationssignale zu erzeugen.

Claims

Automatische Prüfanordnung für RF-Bauelemente mit: a) einem Prüfkopf der geeignet ist, Signale mit einem zu prüfenden Bauelement (106) zu koppeln; b) einer RF-Schaltungsanordnung (134) mit einer Vielzahl von RF-Quellen und einer Vielzahl von RF-Empfängern; und c) einer Vielzahl von Kanälen (210a, 210b) von elektronischen Schaltungsanordnungen, die im Prüfkopf angeordnet sind, wobei jeder Kanal eine Einrichtung (212, 218, 220, 222, 224, 230, 226, 254, 232, 234) zum Dirigieren eines Prüfsignals von einer gewählten der RF-Quellen zumindest zu einer aus einer Vielzahl von Anschlußleitungen auf dem zu prüfenden Bauelement oder zu einem gewählten aus einer Vielzahl von RF-Empfängern enthält.
Automatische Prüfanordnung für RF-Bauelemente nach Anspruch 1, außerdem mit einer Einrichtung (226, 254) zum Dirigieren des Prüfsignals von der gewählten der RF-Quellen zu dem gewählten der RF-Empfänger.
Automatische Prüfanordnung nach Anspruch 2, außerdem mit einer Einrichtung (220, 222) zum Intermodulieren von Signalen von mindestens zweien der Kanäle.
Automatische Prüfanordnung nach Anspruch 3, zusätzlich mit mindestens einem Satz Vektornetzwerkanalyse-(VNA-)Kalibrierreferenzen (252) im Prüfkopf.
Automatische Prüfanordnung nach Anspruch 4, außerdem mit: a) einer Einrichtung zum Speichern von Werten, die Korrekturen der Kalibrierreferenzen anzeigen; und b) einer Einrichtung zum Korrigieren von Kalibriermessungen auf der Grundlage der gespeicherten Werte.
Verfahren zur Prüfung eines elektronischen Bauelements (106) mit einer RF-Schaltungsanordnung mit den folgenden Schritten: a) Verbinden mindestens einer Quelle (122) und eines Empfängers (132) mit einem Koppelmodul (210a, 210b); b) Verbinden mindestens zweier Ports des Koppelmoduls mit dem Bauelement (106); c) Messen der Eingangsimpedanz des Bauelements an zwei Ports; und d) ohne die Verbindungen des Moduls (210a, 210b) oder des Bauelements zu ändern, Messen der Harmonischen des Bauelements.
Verfahren zur Prüfung eines elektronischen Bauelements nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Verbindens mindestens einer Quelle und eines Empfängers den folgenden Schritt umfaßt: Verbinden nur eines Empfängers.