在30至300 GHz之間，毫米波測量的應用正在增加。從高數(shù)據(jù)速率到汽車行業(yè)再到射電天文學，靈活的測量解決方案正日益顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢。在這些應用中，毫米波測量解決方案就必須遵守很多規(guī)則。例如，探測環(huán)境中的晶圓器件表征，或通過波導或同軸接口進行模塊測試。解決方案還包括夾具中或自由空間的材料測量，或室外/室內(nèi)天線測試。

與低于3 GHz的應用相比，當前對毫米波元器件的要求相對較低，但是期望性能卻非常高。因此，頻率范圍和測量能力可擴展的測量解決方案將提供更大的靈活性，以適應多種應用。

在許多新興電子技術中，最初的元器件（例如，在晶圓上制作的器件）是基本的構建模塊。之后，這些器件被切成方塊，并通過引線鍵合加入到電路中，最終變成高度集成的模塊，增加了功能并被封裝成很小的體積。在作為模塊進行進一步測試之前，器件是最先表征的晶圓。測試這些晶圓器件時所獲得的數(shù)據(jù)可用于參數(shù)提取，以建立模型，之后模型就可用于電路仿真了。

進行毫米波測量

建立精確的電路仿真模型需要高質(zhì)量、220-GHz的探測解決方案。例如，圖1顯示了從140至220 GHz的50納米T選通變形GaAs HEMT晶圓測量1?？赏瑫r觀看所有的4個S參數(shù)。請看左下方的跡線S21，在大約150 GHz處與X軸相交。為了揭示設備的真實增益，需要使用.s2p文件（原始數(shù)據(jù)）進行去嵌入處理，該處理過程可在網(wǎng)絡分析儀內(nèi)部進行也可脫機進行。

使用Agilent N5250A PNA系列毫米波網(wǎng)絡分析儀（帶有140至220GHz（N5260AW05）測試探頭模塊）進行測量，采用Cascade Microtech公司的Summit系列12K探針臺可進行晶圓測量。（圖2顯示了系統(tǒng)的110-GHz版本）。全部雙端口晶圓校準使用Cascade Microtech的WinCal 2006校準軟件進行，執(zhí)行順序為直通、反射、反射、匹配（LRRM）。

圖1.50納米T選通變形GaAs  HEMT晶圓測量在一個顯示屏幕上顯示所有的4個S參數(shù)。

1. 器件由格拉斯哥大學電子系Khaled Egajd博士制造并測量。

圖2.帶有Cascade Microtech公司Summit系列12K探針臺的N5250A 110 GHz毫米波系統(tǒng)。

插入部分顯示的是Cascade無限探針（GSG 150）,波導版本可達220 GHz。

通過添加調(diào)制器(Agilent Z5623AH81)和雙路輸出脈沖發(fā)生器（Agilent 81110A），同一臺設備就改造成了用于脈沖測量的解決方案。圖3顯示了W頻段75至110 GHz 簡單直通設備的脈沖仿形測量。用于這些測量的脈沖設置如下：

射頻脈沖寬度（PW）：2?s（50%占空比）；脈沖寬度（PW）可減至20 ns

B接收機選通脈沖寬度：20 ns（0.5%占空比）

測量頻率：100 GHz

脈沖形狀是一個非常有用的分析工具，因為它可顯示由被測件（DUT）引起的任何脈沖失真。它是通過在輸入端使用脈沖信號激勵被測件，然后在輸出端折回信號以確定脈沖形狀的改變來完成。所有的這些改變都意味著被測件（DUT）非理想（例如，非線性）的行為。

要修改系統(tǒng)以覆蓋不同的毫米波頻帶就像更換測試探頭模塊一樣容易。例如，用N5260AW03代替N5260AW05（140至220 GHz）模塊，就可將頻帶從220變換到325 GHz。通過添加兩個外部頻率綜合信號源（例如，Agilent PSG信號發(fā)生器），就可在200 GHz以上輕松將系統(tǒng)的動態(tài)范圍或跡線噪聲提高。每個頻率綜合信號源都配置有520選件以滿足20 GHz頻率范圍；一個提供射頻信號，另一個提供本地振蕩器（LO）。

圖3. 脈沖形狀測量可顯示由被測件（DUT）非線性行為引起的脈沖失真。

同樣的設備設置還可用來進行相關的測量，例如，平均脈沖、脈沖內(nèi)的點和脈沖對脈沖的測量。還可使用該配置進行室內(nèi)天線測量，運用脈沖毫米波技術濾除多余信號。

圖4. 直觀的軟件界面應用自由空間校準技術提高材料測量（Agilent 85071E）。

除了晶圓、脈沖和天線應用，毫米波解決方案還廣泛用于材料測量。圖4顯示了W頻段75至110 GHz系統(tǒng)在自由空間進行材料測量的情況。由于W頻段波導接口體積小，所以自由空間技術可提供更利于管理的采樣體積（與W頻段波導接口體積相比）。有了毫米波解決方案就可以利用安捷倫獨特的選通-反射-線（GRL）校準技術，這樣就可以無需額外硬件（通常比較昂貴）即可提供高精度。

結論

如前面的例子所示，PNA系列網(wǎng)絡分析儀毫米波解決方案可以進行改造以適用于各種不同的應用。這種通用解決方案是滿足當今廣泛應用和學科領域的最有效的途徑。同時也減少了對多種單一目標測量系統(tǒng)的需求。

對于未來頻帶毫米波應用，Agilent PNA-X網(wǎng)絡分析儀（N5242A）同樣可解決在此提到的所有測量。為充分利用該分析儀最新的功能和能力，只需在每個所示解決方案中用N5242A替代PNA（E836xB）即可。