一种基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统及方法

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，具体涉及一种基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统及方法。

背景技术

太赫兹技术在通信、医学成像等多个领域呈现出良好的发展态势，而太赫兹芯片是太赫兹技术发展的硬件基础，太赫兹芯片的高效无损测试是当前太赫兹技术应用发展的迫切需求。目前主流芯片测试方法主要包括封装测试和在片测试，其中，封装测试会引入额外的损耗、不确定的寄生参数等因素，无法准确反映芯片的固有特性；在片测试可以避免封装、夹具等带来的测试误差，在片测试主要采用接触式探针，其对振动非常敏感，故测试时易折断、使用寿命有限。现有技术中存在一类基于准光学的太赫兹非接触测试方法，其通过采用准光学器件实现太赫兹测试模块和待测芯片之间的非接触连接，避免了传统探针在片测试振动敏感、针体易折断问题，然而这种非接触测试为单波段测试，其只能在有限的带宽内进行，无法应用于宽带测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服传统太赫兹芯片在片测试方法因振动敏感而存在的探针易折断、寿命短，以及目前非接触在片测试方法的应用带宽受限的缺陷，提供一种基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统及方法，其采用太赫兹准光技术实现测试芯片与太赫兹扩频模块之间的非接触连接，同时采用多工器技术实现了波段拼接的宽带测试，进而实现了太赫兹频段跨越波导波段的宽带、非接触测试。

本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统包括用于放置待测单元的测试单元，以及一扩展半球透镜和两对光组件，其中，所述测试单元设置在扩展半球透镜平面侧上方，每对光组件对称设置在扩展半球透镜球面侧斜下方两侧；所述测试单元内设有两对平面天线和一对多工器，每个所述多工器包括一低通滤波器和一带通滤波器；两多工器背靠背式布置在待测单元两侧，所述待测单元分别与两多工器的两个低通滤波器、两个成对的平面天线，以及两个带通滤波器、两个成对的平面天线共线布置形成两条直线光路；所述光组件均包括一太赫兹扩频装置、一透镜和一反射镜，两个光组件成对，两对光组件分别设置在两条直线光路下方两侧。

作为测试单元的内部结构优化，所述多工器的低通滤波器与带通滤波器呈L型直角分布，低通滤波器所在直线光路与带通滤波器所在直线光路相互垂直。

作为测试单元的具体部件优化，所述低通滤波器采用T型结构滤波器，所述带通滤波器的谐振器采用终端短路的四分之一波长共面波导传输线组成。

本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试方法通过上述的基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统实现，包括以下步骤，

S1：波1发射——低通滤波器所在光路一侧的光组件的太赫兹扩频装置的天线发射波束1，波束1经透镜准直后，通过反射镜偏折照射到扩展半球透镜上，波束1经过扩展半球透镜汇聚到测试单元上；

S2：低通处理——测试单元的平面天线接收入射的太赫兹波束1后，经低通滤波器传输到待测单元上，经过待测单元的太赫兹波束1传输经过对侧共线的低通滤波器后，由对侧平面天线射出波束1；

S3：波1接收——波束1经由扩展半球透镜准直，照射到对侧与发射端光组件成对的接收端光组件的反射镜上，经反射后的光束由透镜汇聚到该侧太赫兹扩频装置的天线接口处接收；

S4：波2发射——带通滤波器所在光路一侧的光组件的太赫兹扩频装置的天线发射波束2，波束2经透镜准直后，通过反射镜偏折照射到扩展半球透镜上，波束2经过扩展半球透镜汇聚到测试单元上；

S5：带通处理——-测试单元的平面天线接收入射的太赫兹波束2后，经带通滤波器传输到待测单元上，经过待测单元的太赫兹波束2传输经过对侧共线的带通滤波器后，由对侧平面天线射出波束2；

S6：波2接收——波束2经由扩展半球透镜准直，照射到对侧与发射端光组件成对的接收端光组件的反射镜上，经反射后的光束由透镜汇聚到该侧太赫兹扩频装置的天线接口处接收；

S7：波段测试——两组成对的太赫兹扩频装置分别进行波段1和波段2的S参数测试。

进一步的，步骤S1至S3和S4至S6交替进行；步骤S1至S3进行时，步骤S4至S6拒止；步骤S1至S3进行时，步骤S4至S6拒止。

本发明一种基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统及方法，克服了传统太赫兹芯片在片测试方法因振动敏感而存在的探针易折断、寿命短，以及目前非接触在片测试方法的应用带宽受限的缺陷，其采用太赫兹准光技术实现测试芯片与太赫兹扩频模块之间的非接触连接，同时采用多工器技术实现了波段拼接的宽带测试，进而实现了太赫兹频段跨越波导波段的宽带、非接触测试。

附图说明

下面结合附图对本发明一种基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统及方法作进一步说明：

图1是本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统的平面结构示意图；

图2是图1的侧视结构示意图；

图3是本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统所述测试单元的内部结构示意；

图4是本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试方法的步骤流程图。

图中：

0-待测单元；

1-测试单元；11-平面天线、12-多工器；121-低通滤波器、122-带通滤波器；

2-扩展半球透镜；

3-光组件；31-太赫兹扩频装置、32-透镜、33-反射镜。

具体实施方式

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下用具体实施例对本发明技术方案做进一步描述，但本发明的保护范围不限制于下列实施例。

实施方式1：如图1至3所示，本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统包括用于放置待测单元0的测试单元1，以及一扩展半球透镜2和两对光组件3，其中，所述测试单元1设置在扩展半球透镜2平面侧上方，每对光组件3对称设置在扩展半球透镜1球面侧斜下方两侧；所述测试单元1内设有两对平面天线11和一对多工器12，每个所述多工器12包括一低通滤波器121和一带通滤波器122；两多工器12背靠背式布置在待测单元0两侧，所述待测单元0分别与两多工器12的两个低通滤波器121、两个成对的平面天线11，以及两个带通滤波器122、两个成对的平面天线11共线布置形成两条直线光路；所述光组件3均包括一太赫兹扩频装置31、一透镜32和一反射镜33，两个光组件3成对，两对光组件3分别设置在两条直线光路下方两侧。通过上述结构设计，本系统的测试单元利用多工器实现了将宽带太赫兹信号分离，配合光组件与扩展半球透镜，利用准光学实现了宽带范围内太赫兹非接触测试。

实施方式2：本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统所述多工器12的低通滤波器121与带通滤波器122呈L型直角分布，低通滤波器121所在直线光路与带通滤波器122所在直线光路相互垂直。实现测试单元的内部结构优化布设。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。

实施方式3：本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统所述低通滤波器121采用T型结构滤波器，所述带通滤波器122的谐振器采用终端短路的四分之一波长共面波导传输线组成。采用终端短路的四分之一波长共面波导传输线组成。T型结构滤波器用于增大对地电容，谐振器之间的耦合采用四分之一波长共面波导传输线实现。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。

实施例1：如图4所示，本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试方法通过上述的基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统实现，包括以下步骤，

S1：波1发射——低通滤波器所在光路一侧的光组件的太赫兹扩频装置的天线发射波束1，波束1经透镜准直后，通过反射镜偏折照射到扩展半球透镜上，波束1经过扩展半球透镜汇聚到测试单元上；

S2：低通处理——测试单元的平面天线接收入射的太赫兹波束1后，经低通滤波器传输到待测单元上，经过待测单元的太赫兹波束1传输经过对侧共线的低通滤波器后，由对侧平面天线射出波束1；

S3：波1接收——波束1经由扩展半球透镜准直，照射到对侧与发射端光组件成对的接收端光组件的反射镜上，经反射后的光束由透镜汇聚到该侧太赫兹扩频装置的天线接口处接收；

S4：波2发射——带通滤波器所在光路一侧的光组件的太赫兹扩频装置的天线发射波束2，波束2经透镜准直后，通过反射镜偏折照射到扩展半球透镜上，波束2经过扩展半球透镜汇聚到测试单元上；

S5：带通处理——-测试单元的平面天线接收入射的太赫兹波束2后，经带通滤波器传输到待测单元上，经过待测单元的太赫兹波束2传输经过对侧共线的带通滤波器后，由对侧平面天线射出波束2；

S6：波2接收——波束2经由扩展半球透镜准直，照射到对侧与发射端光组件成对的接收端光组件的反射镜上，经反射后的光束由透镜汇聚到该侧太赫兹扩频装置的天线接口处接收；

S7：波段测试——两组成对的太赫兹扩频装置分别进行波段1和波段2的S参数测试。

上述步骤S1至S3和S4至S6交替进行；步骤S1至S3进行时，步骤S4至S6拒止；步骤S1至S3进行时，步骤S4至S6拒止。

本基于准光学的太赫兹宽带非接触测试系统及相应测试方法克服了传统太赫兹芯片在片测试方法因振动敏感而存在的探针易折断、寿命短，以及目前非接触在片测试方法的应用带宽受限的缺陷，其采用太赫兹准光技术实现测试芯片与太赫兹扩频模块之间的非接触连接，同时采用多工器技术实现了波段拼接的宽带测试，进而实现了太赫兹频段跨越波导波段的宽带、非接触测试。

以上描述显示了本发明的主要特征、基本原理，以及本发明的优点。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。