无源器件在片散射参数校准比较方法研究

为解决由于不同校准方法导致无源器件在片散射参数测试结果存在偏差的问题,通过以校准准确度高的多线TRL校准方法为参考基准,比较SOLT、LRRM校准方法与其误差项的差异。充分考虑了两个端口误差项的级联关系,推导得到误差项差异的数学模型,通过参数转换计算得到无源器件在片散射参数的最大偏差。在100 MHz~67 GHz频段范围内进行了试验分析,与国外校准比较方法对比,相同校准方法的4个散射参数线性幅值偏差≤0.01。研究结果表明:该方法能够判断无源器件的在片散射参数测试结果是否真实有效,指导测试时选择合适的校准方法。

在片Multi-TRL校准技术研究

美国NIST Multi-TRL校准技术实现在片散射参数(S参数)的精确校准测试,但国内尚未实现上述校准技术,致使在片测量准确度不能满足精密测试需求。在充分研究Multi-TRL算法并自主推导相关核心公式的基础上,开发Mutli-TRL校准软件CETC13,并对校准软件准确度进行验证。然后利用半导体工艺开展0.1~40 GHz Multi-TRL校准标准1312的设计和制作,通过衬底厚度、横截面的优化设计,该校准标准能有效抑制多模传输。CETC13校准软件与校准标准校准过的在片系统测量结果与国外相同等级的在片系统相比,在0.1~40 GHz频段内,传输幅度相差0.05~0.10 d B,相位相差0.05°~1.3°;反射幅度相差0.002~0.007,可解决国内在片S参数精确校准测试问题。

在片LRRM校准算法研究

研究了LRRM(传输线-反射-反射-匹配负载)校准算法,完善了负载标准测量模型,通过参考面平移将测量结果由被测件中间平移到探针端面,基于MATLAB开发平台编制了校准软件。用研究的校准方法和商用校准方法分别对同一在片散射参数测量系统进行校准,校准后的系统测量相同的短路标准和衰减器。测量结果显示,在100 MHz~110 GHz频段范围内,反射幅度最大偏差0.02,反射相位最大偏差0.3°,传输幅度最大偏差0.05 dB,传输相位最大偏差0.5°,能够满足国内在片散射参数校准和测量需求。

一种增强型的SOLR校准方法

提出了一种增强型的在片SOLR校准方法(eSOLR),结合无需定义的直通传输线标准,2对对称的反射标准(开路标准、短路标准)和1对准确定义的负载标准,实现微波毫米波频段的校准测试。详细给出了8项误差模型的求解过程,同时采用校准比较算法对商用校准方法和eSOLR进行了验证。实验结果表明,eSOLR优于现有的商用SOLT、LRRM校准方法。0.2~110 GHz陶瓷衬底的无源失配衰减器验证件测量结果表明,新方法S测量结果更加连续,测量结果与多线TRL更为吻合。