在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法技术

本发明专利技术公开了一种在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法，涉及散射参数校准技术领域。该方法包括：根据算法分析及工艺加工能力设定多线TRL校准件传输线在目标频带下的几何尺寸及个数，并制作多线TRL校准件；测量多线TRL校准件的几何量；通过测量多线TRL校准件传输线的线电容，并结合传播常数得到多线TRL校准件传输线的特征阻抗。上述在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法给出了传输线长度、导体厚度的选取准则，实现多线TRL校准件的准确定义，且经验证多线TRL校准件设计合理，准确度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在片散射参数校准
，特别是涉及一种在片共面波导多线TRL校准件的设计及准确定义方法。
技术介绍
VNA(Vector Network Analyzer，矢量网络分析仪)是射频微波测量领域最重要的测量仪器，主要用来测量元器件的散射参数(S参数)，进一步可以推导出增益、匹配、阻抗和隔离性等其它参数。由于矢网采用测量已知参数的校准件的方法进行矢量修正，可大大提高原始硬件测量性能。可见，校准件参数本身能否准确定义决定了矢网测量的准确度。矢网进行S参数测量需要明确系统的特征阻抗(一般为50Ω)，所测S参数才有意义。系统特征阻抗一般由校准件决定，例如负载、传输线等。对于同轴校准件，通过测量内外导体的直径可精确计算得到其特征阻抗；而对于在片校准件，例如共面波导型TRL(Transistor Resistor Logic，晶体管电阻逻辑)校准件，其特征阻抗并不容易获得，也是校准误差的重要来源。目前，获取准TEM波传输线电磁参数的主要方法为理论计算，但该方法准确度不高(5％左右)，对于准确度最高的多线TRL校准应用来讲，是无法满足使用要求的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法，实现了多线TRL校准件的准确定义，且准确度较高。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法，包括以下步骤：1)根据算法分析及工艺加工能力设计多线TRL校准件传输线在目标频带下的几何尺寸及个数，并制作多线TRL校准件；2)测量所述多线TRL校准件的几何量；3)通过测量所述多线TRL校准件传输线的线电容，并结合传播常数得到所述多线TRL校准件传输线的特征阻抗。优选的，步骤1)中，多线TRL校准件传输线的个数为若干个；最长传输线的线长为工艺加工的最长线长，直通线长的范围为200μm～500μm，其他传输线的线长为所述目标频带中若干个频点波长长度的1/4，并根据有效相位差计算的归一化标准偏差大小，对传输线长度进行微调。优选的，所述其他传输线的线长为所述目标频带中若干个频点波长长度的1/4包括：以所述目标频带的中心频点所对应波长的1/4长度为传输线的线长；以所述目标频带的中心频点和最高频点之间一个频点所对应波长的1/4长度作为传输线的线长；以所述目标频带的中心频点与最低频点之间一个以上的频点所对应波长的1/4长度作为传输线的线长。优选的，所述多线TRL校准件传输线的个数为3～6个。优选的，在步骤1)和2)之间还包括：将制作出的多线TRL校准件固定在设置有吸波材料的载玻片上。优选的，步骤2)包括：对长度或宽带小于600μm的传输线采用激光共焦显微镜测量；对长度或宽带大于600μm的传输线采用测量显微镜测量；对所述多线TRL校准件的导体厚度采用台阶仪测量。优选的，步骤3)包括：通过有效介电常数变化量的方法确定频率测量下限，通过直流电阻及反射系数测量并进行外推得到所述多线TRL校准件传输线的线电容；结合传播常数和所述多线TRL校准件传输线的线电容，得到所述多线TRL校准件传输线的特征阻抗。优选的，还包括：4)对所述多线TRL校准件进行验证。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：上述在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法，根据算法分析及工艺加工能力设定多线TRL校准件传输线在目标频带下的几何尺寸及个数，并制作多线TRL校准件，然后测量多线TRL校准件的几何量，并通过测量多线TRL校准件传输线的线电容，并结合传播常数得到多线TRL校准件传输线的特征阻抗，给出了传输线长度、导体厚度的选取准则，实现多线TRL校准件的准确定义，且经验证多线TRL校准件设计合理，准确度较高。附图说明图1是本专利技术在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法一个实施例中的流程示意图；图2是本专利技术一个实施例中TRL校准件归一化标准差的计算结果示意图；图3是图1中步骤S300一个实施例中的流程示意图；图4是本专利技术一个实施例中未垫吸波材料时测量传播常数的曲线结果图；图5是本专利技术一个实施例中未垫吸波材料时测量传输参数的曲线结果图；图6是本专利技术一个实施例中垫有吸波材料时测量传播常数的曲线结果图；图7是本专利技术一个实施例中垫有吸波材料时测量传输参数的曲线结果图；图8是广义电路参数示意图；图9是本专利技术一个实施例中采用短路器测量电阻的示意图；图10是本专利技术一个实施例中采用直流探针测量电阻的示意图；图11是本专利技术一个实施例中不同系统参考阻抗对测量结果的影响；图12是本专利技术一个实施例中参考面移动前反射系数的测量结果；图13是本专利技术一个实施例中参考面移动后反射系数的测量结果；图14是本专利技术一个实施例中相对有效介电常数变化趋势；图15是本专利技术一个实施例中GA1312L线电容外推测量结果；图16是本专利技术一个实施例中使用GA1312L校准并测量10dB检验件散射参数的曲线结果图；图17是本专利技术一个实施例中传输线标准横截面示意图；图18是本专利技术一个实施例中采用ADS工具linecalc计算特征阻抗的仿真图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1所示，一个实施例中，在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法可以包括以下步骤：S100，根据算法分析及工艺加工能力设定多线TRL校准件传输线在目标频带下的几何尺寸及个数，并制作多线TRL校准件。其中，多线TRL校准件传输线的个数可以为若干个。多线TRL校准件传输线的特征阻抗由中心导体宽度及厚度、中心导体与地导体间距、地导体宽度等因素决定，因此传输线线长尺寸可任意调整，传输线厚度尺寸可小幅调整。根据多线TRL校准算法，传播常数的不确定度与传输线的线长差及衰减量成反比，在工艺允许的情况下，将传输线的长度设计尽可能长，衰减尽可定能大(通过减小中心导体厚度、宽度实现)。另一方面，传输线的加工工艺限制了线的长度，主要考虑传输线的表面粗糙度及线的平直度指标(需保障多跟传输线间的阻抗一致性)。而耐磨度限制了传输线的厚度。根据以上原则，首先根据工艺能力确定最长传输线的线长。本实施例中，最长传输线的线长为40.250μm，直通线的范围为200μm～500μm，其他传输线的线长为目标频带中若干个频点波长长度的1/4。作为一种可实施方式，其他传输线的线长可以按照以下方法设计：以目标频带的中心频点所对应波长的1/4长度为传输线的线长。以目标频带的中心频点和最高频点之间一个频点所对应波长的1/4长度作为传输线的线长。以目标频带的中心频点与最低频点之间一个以上的频点所对应波长的1/4长度作为传输线的线长。并根据有效相位差计算的归一化标准偏差大小，对传输线长度进行微调。微调的目的是消除个别点可能出现的有效相位差不理想。微调的范围可以根据具体需要进行调整，例如微调可以为±2％左右范围内的数值。例如设计长度20250um，计算发现在某些频点使用该线时，有效相位差较差(如30°)。此时就需要调整线长，如调整到20200um，重新计算发现有效相位差达到60°。一般情况下，在目标频带的中心频点和最高频点间选取一个频点即可，该频点对应波长的1/4长度即为一根传输线的线长。在中心频点与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据算法分析及工艺加工能力设计多线TRL校准件传输线在目标频带下的几何尺寸及个数，并制作多线TRL校准件；2)测量所述多线TRL校准件的几何量；3)通过测量所述多线TRL校准件传输线的线电容，并结合传播常数得到所述多线TRL校准件传输线的特征阻抗。

【技术特征摘要】
1.一种在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据算法分析及工艺加工能力设计多线TRL校准件传输线在目标频带下的几何尺寸及个数，并制作多线TRL校准件；2)测量所述多线TRL校准件的几何量；3)通过测量所述多线TRL校准件传输线的线电容，并结合传播常数得到所述多线TRL校准件传输线的特征阻抗。2.根据权利要求1所述的在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法，其特征在于，步骤1)中，多线TRL校准件传输线的个数为若干个；最长传输线的线长为工艺加工的最长线长，直通的范围为200μm～500μm，其他传输线的线长为所述目标频带中若干个频点波长长度的1/4。3.根据权利要求2所述的在片共面波导多线TRL校准件的设计与准确定义方法，其特征在于，所述其他传输线的线长为所述目标频带中若干个频点波长长度的1/4包括：以所述目标频带的中心频点所对应波长的1/4长度为传输线的线长；以所述目标频带的中心频点和最高频点之间一个以上的频点所对应波长的1/4长度作为传输线的线长；以所述目标频带的中心频点与最低频点之间一个以上的频点所对应波长的1/4长度作为传输线的线...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾鹏，王一帮，吴爱华，梁法国，孙静，刘晨，孙晓颖，韩志国，张立飞，丁立强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13