本发明属于太赫兹波检测，具体为一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试装置及方法。
背景技术：
1、太赫兹波是指频率在0.1~10 thz（波长为3000～30μm）范围内的电磁波，在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外光相重合，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区，称为电磁波谱的“太赫兹空隙（thz gap）”。
2、太赫兹的独特性能给通信（宽带通信）、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像（无标记的基因检查、细胞水平的成像）、无损检测、安全检查（生化物的检查）等领域带来了深远的影响。由于太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很高；又由于它的脉冲很短（皮秒量级）所以具有很高的时间分辨率。电磁波的频率决定了通信传输的上限，频率越高意味着通信的速度就越快。太赫兹波段便是国际上预测的下一代高速无线通信（6g）的关键。它的频率范围在0.1thz~10thz之间，其频谱区域提供了更高的可用带宽，极高的频率为为了更高的数据传输提供了可能。
3、现有技术中，常规的仪表测试只能支持0.1t-1t频率的测试，无法支撑更高频率的测试需求。因此，太赫兹信号测试的就存在：太赫兹信号弱、频率高，用普通仪表无法满足测试需求；太赫兹信号在空间衰减大，对检测回路要求较高；太赫兹信号的波束角窄，对测试场地有较高要求的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试装置及方法，以解决背景技术中提出的现有技术中，对于太赫兹的测试存在，常规的仪表测试只能支持0.1t-1t频率的测试，无法支撑更高频率的测试需求的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
3、一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试装置，包括外壳，在外壳的内部设置有信号发射组件、信号接收组件以及透镜组件；其中，信号发射组件和信号接收组件分别设置在外壳的两端部，透镜组件设置在信号发射组件和信号接收组件之间的位置；
4、信号发射组件包括高莱盒、转接板以及第一驱动组件；高莱盒设置在转接板上，转接板再与第一驱动组件固定连接；第一驱动组件用于高莱盒的移动；透镜组件包括第一透镜和第二透镜，第一透镜设置在靠近信号接收组件的位置，第二透镜设置在靠近信号发射组件的位置；
5、信号接收组件包括半导体工装、安装板以及第二驱动组件；其中，半导体工装固定设置在安装板上，安装板固定设置在第二驱动组件上，第二驱动组件用于调整半导体工装的位置。
6、根据上述技术方案，透镜组件包括第一支架和第二支架；第一透镜安装在第一支架上，第二透镜安装在第二支架上。
7、根据上述技术方案，透镜组件还包括步进干涉仪，步进干涉仪设置在第一透镜和第二透镜之间的位置。
8、根据上述技术方案，在第二驱动组件的下方还设置有支腿，支腿与第二驱动组件之间通过连接板连接。
9、根据上述技术方案，在半导体工装的上端还连接有供电线缆，供电线缆穿过外壳设置。
10、一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试方法，测试方法包括以下步骤：
11、步骤s1，对待测试的半导体工装进行特性测试，得到半导体工装的工作环境；
12、步骤s2，根据测试得到的半导体工装的工作环境，对太赫兹信号的频率进行测试；对太赫兹信号的频率测试包括以下步骤：
13、步骤s201，在光学平台上搭载测试环境；
14、步骤s202，对测试环境进行调试；使用光学对准设备将第一透镜、第二透镜和步进干涉仪的镜片中心与高莱盒的接收窗口中心、半导体工装的发射端口固定在同一条水平线上；
15、步骤s203，打开直流电源的输出，太赫兹信号经信号发生器进行调制，第一透镜将发散的太赫兹信号汇聚成平行光信号，进入步进干涉仪的平面镜进行干涉传输，干涉后的信号经过第二透镜汇聚，再经过滤波片到高莱盒的接收窗口；
16、步骤s204，高莱盒检测到的信号进行放大并将调制的信号做解调处理，将解调频率设置与信号发生器的调制频率一致;
17、具体实施时，高莱盒(200)检测到的信号注入到锁相放大器中，锁相放大器用于将调制的信号做解调处理,将解调频率设置与信号发生器的调制频率一致:
18、步骤s205，信号被调制解调后，被转换成直流信号，由示波器进行显示；
19、步骤s206，通过调节第一驱动组件和第二驱动组件改变半导体工装以及高莱盒的位置，寻找示波器能显示信号的位置；
20、步骤s207，如果示波器上能够检测到信号，则说明测试环境已经准备完成；如果没有，则继续调整；
21、步骤s208, 将测试环境置于干燥系统中；使用空压机、干燥机向外壳的内部注入干燥的空气，降低测试环境中的湿度；
22、步骤s209，操作步进干涉仪步进，控制步进干涉仪两面平行的镜子的距离，使接收的信号产生规律变化，采集示波器的显示电平数据；
23、步骤s210，提取步骤s9中示波器采集的测试数据，绘制出步进干涉仪的响应曲线，得到曲线中相邻峰值的距离即为d；
24、步骤s211，根据d计算捕获信号的波长；如下式所示：
25、
26、式中，λ为被测信号的波长，d为步进干涉仪两面镜的距离；
27、步骤s222，根据信号波长，计算信号的频率，根据光的传播公式，如下式所示：
28、
29、式中，λ为信号的波长，c为光速，为3.0*108m/s，v为信号的频率；
30、步骤s3，半导体功率测试。
31、根据上述技术方案，半导体工装进行特性测试包括以下步骤：
32、步骤s101，环境搭建，将半导体工装安装于外壳内，将半导体工装的栅极、源极、漏极接入到直流电源的输出端；
33、步骤s102，固定栅极电压；通过控制直流电源进行漏极电压扫描，并读取漏极的电流，得到的漏极电流与漏极电压的关系，即为半导体工装的输出特性曲线；
34、步骤s103，关闭电源输出；
35、步骤s104，根据步骤s102的测试结果，选择漏极电压的饱和点固定漏极电压的输出，通过控制直流电源扫描栅极电压，并监测漏极电流，得到漏极电流与栅极电压的关系即为半导体的转移特性曲线；
36、步骤s105，根据输出特性曲线和转移特性曲线得到半导体工装的最佳工作状态；即通过步骤s102和步骤s104得到的输出特性曲线和转移特性曲线，获取到半导体工装的栅极的饱和电压、漏极的饱和电压，使用两个电压值为半导体工装供电时即为半导体工装工作的最佳状态。
37、根据上述技术方案，步骤s104中，漏极电压饱和点的选择即为当漏极电流不随漏极电压增加而增加时的电压值。
38、根据上述技术方案，半导体功率测试包括以下步骤：
39、步骤s301，在光学平台上搭载测试环境；
40、步骤s302，对测试环境进行调试；使用光学对准设备将第一透镜、第二透镜和步进干涉仪的镜片中心与高莱盒的接收窗口中心、半导体工装的发射端口固定在同一条水平线上；
41、步骤s303，打开直流电源的输出，太赫兹信号经信号发生器进行调制，第一透镜将发散的太赫兹信号汇聚成平行光信号，进入步进干涉仪的平面镜进行干涉传输，干涉后的信号经过第二透镜汇聚，再经过滤波片到高莱盒的接收窗口；
42、步骤s304，高莱盒检测到的信号进行放大并将调制的信号做解调处理，将解调频率设置与信号发生器的调制频率一致;
43、步骤s305，信号被调制解调后，被转换成直流信号，由示波器进行显示；
44、步骤s306，过调节第一驱动组件和第二驱动组件改变半导体工装以及高莱盒的位置，寻找示波器能显示信号的位置；
45、步骤s307，如果示波器上能够检测到信号，则说明测试环境已经准备完成；
46、步骤s308, 将测试环境置于干燥系统中；使用空压机、干燥机向外壳内注入干燥的空气，降低测试环境中的湿度；
47、步骤s309，待示波器的接收稳定后，采集示波器接收的信号强度；
48、步骤s310，根据示波器接收的电压值与高莱盒的响应曲线，计算采集的太赫兹信号的功率；
49、步骤s311，计算出半导体辐射出太赫兹信号的真实功率。
50、根据上述技术方案，步骤s310中，计算采集的太赫兹信号的功率具体为：
51、
52、式中，p0为高莱盒接收的功率；v示波器显示的电压值；60为响应度；
53、步骤s311中，计算出半导体辐射出太赫兹信号的真实功率具体为：
54、
55、式中，p为半导体工装的真实功率；p0示波器接收的功率；loss1为tpx透镜的转换损耗；loss2为滤波片的损耗；loss3为空间损耗。
56、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
57、通过本发明的装置，可用于常温常压下半导体器件辐射的太赫兹信号功率和频率测量。切换光路可实现功率和频率测试的切换。借助该测试装置可实现半导体太赫兹频率器件参数自主测量，提升工作效率，促进半导体太赫兹辐射频率器件的研究进度。
1.一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试装置，其特征在于：包括外壳（100），在外壳（100）的内部设置有信号发射组件、信号接收组件以及透镜组件；其中，信号发射组件和信号接收组件分别设置在外壳（100）的两端部，透镜组件设置在信号发射组件和信号接收组件之间的位置；
2.根据权利要求1所述的一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试装置，其特征在于：透镜组件包括第一支架（110）和第二支架（111）；第一透镜（500）安装在第一支架（110）上，第二透镜（600）安装在第二支架（111）上。
3.根据权利要求1所述的一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试装置，其特征在于：透镜组件还包括步进干涉仪（112），步进干涉仪（112）设置在第一透镜（500）和第二透镜（600）之间的位置。
4.根据权利要求1所述的一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试装置，其特征在于：在第二驱动组件（900）的下方还设置有支腿（113），支腿（113）与第二驱动组件（900）之间通过连接板连接。
5.根据权利要求1所述的一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试装置，其特征在于：在半导体工装（700）的上端还连接有供电线缆（114），供电线缆（114）穿过外壳（100）设置，电缆（114）用于连接半导体工装（700）与信号发生器。
6.一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试方法，其特征在于：使用权利要求1至5中任意一项所述的测试装置，测试方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试方法，其特征在于：半导体工装（700）进行特性测试包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试方法，其特征在于：步骤s104中，漏极电压饱和点的选择即为当漏极电流不随漏极电压增加而增加时的电压值。
9.根据权利要求6所述的一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试方法，其特征在于：半导体功率测试包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种半导体工装辐射太赫兹信号表征的测试方法，其特征在于：
