太赫茲功率放大器是太赫茲前端的重要組成部分，與整機(jī)系統(tǒng)性能息息相關(guān)。如何完成太赫茲功率放大器S參數(shù)、P1dB壓縮點(diǎn)及飽和輸出功率等性能的完整測(cè)試對(duì)于太赫茲感知、通信等系統(tǒng)的研制至關(guān)重要。

典型的太赫茲功率放大器測(cè)試方法需要兩套不同的系統(tǒng)才能完成S參數(shù)、P1dB壓縮點(diǎn)及飽和輸出功率等性能的完整測(cè)試，例如太赫茲功率放大器的S參數(shù)測(cè)試需要太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（如圖1所示），而P1dB壓縮點(diǎn)及飽和輸出功率等性能測(cè)試則需要太赫茲信號(hào)源及太赫茲功率計(jì)等測(cè)試儀器（如圖2所示）。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)非常復(fù)雜，儀器設(shè)備要求比較多，并且測(cè)試效率不高。在太赫茲功率放大器芯片測(cè)試過程中，這種問題更為突出。

圖1 S參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)框圖

圖2 P1dB壓縮點(diǎn)及飽和輸出功率等性能測(cè)試系統(tǒng)框圖

針對(duì)典型太赫茲功率放大器S參數(shù)、P1dB壓縮點(diǎn)及飽和輸出功率等性能完整測(cè)試的效率低的問題，中電科思儀科技股份有限公司可提供一種基于太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的功率放大器全參數(shù)高效測(cè)試解決方案。該系統(tǒng)由電科思儀自主研制的太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀擴(kuò)頻模塊及微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)兩個(gè)部分組成，具備標(biāo)準(zhǔn)類和增益壓縮類兩大測(cè)試族。圖3為基于該系統(tǒng)搭建的200GHz GaN功率放大器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試照片。

圖3  200GHz GaN功率放大器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試照片

在標(biāo)準(zhǔn)類測(cè)試環(huán)境下，可以完成太赫茲功率放大器S參數(shù)的測(cè)試，如圖4所示；還可以完成固定頻率條件下，太赫茲功率放大器P1dB壓縮點(diǎn)及飽和輸出功率等性能的測(cè)試，如圖5所示，不同輸入功率條件下，（a）為太赫茲功率放大器220GHz增益測(cè)試結(jié)果，（b）為太赫茲功率放大器200GHz P1dB壓縮點(diǎn)測(cè)試結(jié)果。

圖 4  200GHz GaN太赫茲功率放大器S參數(shù)測(cè)試結(jié)果

圖5 標(biāo)準(zhǔn)類下，太赫茲功率放大器增益壓縮測(cè)試結(jié)果

增益壓縮類測(cè)試環(huán)境下，可以一次掃描就可以得到太赫茲功率放大器所有頻點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)，同時(shí)壓縮點(diǎn)的查找方法支持相對(duì)增益壓縮、相對(duì)最大增壓壓縮、功率回退壓縮等多種壓縮特性搜索，測(cè)量結(jié)果還可以用3維顯示更直觀的呈現(xiàn)出來，如圖6所示，在180GHz-220GHz頻段內(nèi)，（a）為增益vs輸入功率的測(cè)試結(jié)果，（b）為P1dB壓縮點(diǎn)vs輸入功率的測(cè)試結(jié)果。大大提高了壓縮點(diǎn)的測(cè)試效率及測(cè)試精度。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)類下，太赫茲功率放大器增益壓縮測(cè)試結(jié)果

基于太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的功率放大器全參數(shù)高效測(cè)試解決方案不僅提高了太赫茲功率放大器的測(cè)試效率，還提升了測(cè)試精度；同時(shí)該解決方案不僅可以用于太赫茲放大器模組的測(cè)試，還可以用于管芯等芯片測(cè)試。