【摘 要】
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随着电子技术的高速发展,集成电路的工作频率不断提高,集成的晶体管数目也在不断增加,而加工芯片的尺寸却在进一步减小,芯片的电磁兼容问题越发严重,所以对集成电路进行辐射测试就显得十分重要。而传统的横电磁(Transverse electromagnetic wave,TEM)波小室的测量带宽仅到1GHz,远远满足不了工作频率日益升高的集成电路的测试,TEM小室的适用范围受限。而TEM小室法作为应用最广
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随着电子技术的高速发展,集成电路的工作频率不断提高,集成的晶体管数目也在不断增加,而加工芯片的尺寸却在进一步减小,芯片的电磁兼容问题越发严重,所以对集成电路进行辐射测试就显得十分重要。而传统的横电磁(Transverse electromagnetic wave,TEM)波小室的测量带宽仅到1GHz,远远满足不了工作频率日益升高的集成电路的测试,TEM小室的适用范围受限。而TEM小室法作为应用最广泛的测量辐射发射的方法,亟需提升其可用的上限频率。目前最先进的符合国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)标准的国外商业TEM小室的设计频率达到3GHz,但是产品仅提供S参数指标,对集成电路电磁辐射测试非常重要的参数如场均匀性、加载EUT后的场分布等参数都还欠缺。针对以上问题,本文设计了符合IEC标准的一款宽带TEM小室,可将其工作带宽提升至3GHz;同时设计一款与之匹配的集成电路(Integrated circuit,IC)测试板,并采用TEM小室来对IC进行辐射测量。本文首先采用三维电磁仿真软件(Computer Simulation Technology,CST)软件对TEM小室的阻抗、场分布、S参数、电压驻波比、场均匀性以及EUT对场分布的影响进行了仿真分析。其次,经过加工实测后,实现了优异的反射系数和传输系数,满足进行辐射测量的要求。接着根据IEC的布局要求设计了一个印制电路板(Printed circuit board,PCB)测试板,并增加了温度传感器及串口转换等电路以实现多模式下的电磁辐射的测量。最后,搭建了基于TEM小室的IC辐射发射测量系统,该系统通过将芯片的辐射耦合至TEM小室的内导体上,耦合信号由低噪声放大器放大提高信噪比,由频谱仪进行频域测量,通过测量结果并结合芯片的结构即可分析其辐射源,以提升集成电路芯片级电磁兼容性。本文所设计TEM小室可将测试带宽扩展至3GHz,同时将场均匀性控制在±2d B之内,本次改进拓宽了其适用范围并提升了测试准确度。其次,TEM小室的设计采用纯铝设计,在性能相差不大的情况下,与国外的TEM小室相比,不仅减轻了其重量,还能极大的降低成本。此外,本文实现了用TEM小室来测量IC的电磁辐射,简化了测试系统与步骤,并从多方向、多模式来对测试数据进行分析,有助于改善芯片级电磁兼容。
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