Pulsmesssysteme für Einzelpulse

Ein Pulsmesssystem besteht aus folgenden Komponenten:

• Pulsmodul zur Generierung des Spannungspulses für den Eingang des Test­bausteins (GATE-Puls).
• Pulsmodul für den Ausgang (DRAIN-Puls).
• PIV-Kontroller: beinhaltet einen Messrechner (PC) mit Windows-Betriebssystem, auf dem die SW für die Pulsgenerierung und die Messdatenerfassung ausgeführt wird. Der Kontroller ist mit geschirmten Kabelsträngen mit den Pulsmodulen verbunden. In dem Kontroller befinden sich die Timing-Logikschaltung zur Erzeugung der Pulse und Teile der Messinstrumente. Mittels einer Steuerschnittstelle werden die vier benötigten Gleich­spannungs­kanäle der externen Spannungsversorgungen kontrolliert.
• Oszilloskop (intern im PIV-Kontroller): zur zeitaufgelösten Messung von Spannungs- und Stromverläufen während des Pulses.
• Externe Spannungsversorgungen für GATE-und DRAIN-Seite: es werden pro Seite zwei unabhängige Kanäle benötigt: ein Kanal für die Gleichstromversorgung und ein Kanal für die Puls-Spannung. In Summe daher vier Kanäle.
• Externes Multimeter für Strommessung am DRAIN.

Modul	Maximale Spannung	Maximaler Pulsstrom	Maximaler DC-Strom	Maximale Pulsleistung	Minimale Pulsbreite	Max. Puls- wiederhohlrate	Min. Flanken-dauer am Ausgang	Konnektor
PHG20	+/-20V	100mA	100mA	2Watt	200ns	250kHz@20V	30ns	BNC-Female
PHG100	+/-100V	2A	100mA	40Watt	200ns	250kHz@20V	30ns	BNC-Female
PHD220- 2	220V	2A	0,85A	40Watt	200ns	20kHz@200V 80kHz@100V	30ns	BNC-Female
PHD220- 2_Spezial	+/-220V	+/-2A	+/-0,85A	40Watt	200ns	20kHz@200V 80kHz@100V	30ns	BNC-Female
PHD220-10	220V	10A	1,7A	200Watt	750ns	20kHz@200V 80kHz@100V	55ns	BNC-Female
PHD220-30	220V	30A	5A	1000Watt	1000ns	20kHz@200V 80kHz@100V	60ns	BNC-Female
PHD600- 5	600V	5A	1,0A	1000Watt	200ns	80kHz@200V	55ns	MHV-Female
PHD1200-10	1200V	10A	1,0A	5000Watt	1µs	1,4kHz@ 1200V	84ns	SHV-Female
PHD1200- 100	1200V	100A	1,0A	5000Watt	1µs	1,4kHz@ 1200V	84ns	SHV-Female
PHD2000- 10	2000V	10A	0,1A	5000Watt	4µs	1,0kHz@ 2000V	84ns	SHV-Female
PHD2000- 100	2000V	100A	0,1A	5000Watt	4µs	1,0kHz@ 2000V	84ns	SHV-Female

Tabelle 1: Eigenschaften der PIV-Module für Einfachpulse

In Tabelle 1 sind die Eigenschaften der verfügbaren Pulsmodule zusammengestellt. Dabei muss für den Eingang ein GATE-Module ausgesucht werden (Sachnummer beginnend mit „PHG“), für den Ausgang entsprechend ein DRAIN-Modul (Sachnummer beginnend mit „PHD“). Für Sonderfälle ist auch die Verwendung unterschiedlicher GATE-Module an Ein- und Ausgang möglich. Jedoch kann pro Messsystem nur ein DRAIN-Modul verwendet werden.

Die auf dem Messrechner des Testsystems integrierte Test-SW ermöglicht die Einstellung folgender Betriebsparameter:

• Gleichspannung an GATE und DRAIN
• Pulsspannung an GATE und DRAIN
• Timing der voll synchronisierten GATE- und DRAIN-Pulse
• Auswahlzeitpunkte für die Messung von Strom und Spannung
• Vorgabe eines maximalen Stroms am DRAIN. Bei Überschreitung wird die Spannung eingeschränkt, um den Testbaustein zu schützen.
• Pulswiederholrate im möglichen Wertebereich
• Gleichstromkalibrierung mit Kalibrier-Widerständen

Die folgenden Messreihen werden unterstützt:

• Einzelmessungen: Besonders wichtig, um sich bei neuen Testbausteinen an die typischen Arbeitspunkte „heranzutasten“
• Gleichstrom- und Pulsmessung der I-U-Kennlinien an GATE und DRAIN
• I-U-Kennlinienscharen am DRAIN für eine konfigurierbare Auswahl von GATE-Spannungen
• Messung der Strom- und Spannungsverläufe über der Zeit für jeden Einzelpuls
• Messung der S-Parameter im Pulsbetrieb mit einem externen Netzwerk­analysator (es wird ein 2-Tor S-Parametersatz pro Arbeitspunkt gemessen)
• Vielfältige graphische Darstellungsmöglichkeiten der Messdaten

Das PIV-Messsystem ist als Erweiterung für die HF Design Suite „FDCS“ von Focus-Microwaves konzipiert. Dabei wird das PIV-System als Spannungs­quellenmodul in der Geräteauswahl von FDCS ausgewählt. Die Konfiguration der Pulse erfolgt vorab mit der Test-SW des PIV-Systems. FDCS steuert den gesamten Messplatz mit allen dazugehörigen Instrumenten. Die Gleichstrom- oder Pulsanregung des Testbausteins erfolgt über das PIV-System, während zeitlich korreliert der Netzwerk­analysator getriggert wird (bitte beachten: der Netzwerk­analysator muss über die notwendigen Optionen für gepulse S-Parametermessungen verfügen). Als Beispiel ist der Aufbau eines vektoriellen Load-Pull-Messplatzes in Abbildung 3 skizziert. Dieser Aufbau ist sehr gut für die Charakterisierung von Verstärkerchips für Mobilfunkstationen geeignet.