[發明專利]基于未知材料基板的微波在片測試方法

有效

• 申請號: 200910032163.7
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN101634672A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 李輝;陳效建;周建軍;陳辰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R27/02;G01R35/00
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司
• 代理人: 沈根水;葉立劍

技術領域

本發明涉及一種微波在片測試方法，適合于在材料特性未知的條件下對系統進行校準測試，并進而確定材料的介電特性，得到元件的散射參數。本發明尤其適合于新材料薄膜基板微波元件的測試和建模，對新材料薄膜在微波電路尤其是微波單片集成電路(MMIC)中的應用有著重要的意義。屬于微波應用技術領域。

背景技術

高介電常數材料薄膜(如鈦酸鍶鉛)和鐵電薄膜(如鈦酸鍶鋇)已廣泛應用于微波電路中，隨著應用的深入，材料的介電特性測試方法成為研究熱點。材料的介電特性測定通常采用的最直接的方法，即測試平板電容的容值及介質厚度，然后通過平板電容的容值計算公式求出材料的介電特性，這種測試方法的精度和介質厚度測試精度直接相關。在微波電路中，采用平板電容測試的方法確定材料的介電特性進而確定微波傳輸特性的方法容易產生較大的誤差，這樣的誤差會給微波電路尤其是MMIC電路的設計帶來困難。

對于MMIC電路來說，通常采用在片測試的方法對微波元件進行測試和建模。要得到微波元件準確的散射參數特性，需要利用在片校準片進行校準，將端口面定位在元件端口附近。通常在片測試可采用的校準方法有開短路負載直通法(SOLT)、傳輸線反射反射負載法(LRRM)、直通反射傳輸線法(TRL)。采用SOLT、LRRM校準都需要有和參考阻抗相等的電阻負載作為校準件，在材料特性未知的條件下，校準件的參考阻抗無法確定，因此這種條件下SOLT校準和LRRM校準都無法使用。

TRL校準和SOLT校準及LRRM校準的區別在于TRL校準不需要電阻作為負載，這樣在校準和測試的過程中可以保證參考阻抗的一致性，因此可以通過TRL校準及測試，獲得元件散射參數(S參數)矩陣的精確值。由于材料的介電特性未知導致了參考阻抗不確定，這種方法測定的散射參數參考阻抗也是不確定的，其測試結果仍然無法用于電路設計。

考慮微波傳輸線阻抗和微波傳輸線相速度的關系：

Z0=Z00ϵe---(1)]]>

λp=λ0ϵe---(2)]]>

其中：Z₀為傳輸線阻抗，Z₀⁰為空氣填充的微波傳輸線阻抗，ε_e為有效介電常數，λ₀為真空中波長，λ_p為相波長。

由以上關系式可知，如果可以知道傳輸線的相波長，就可以通過有效介電常數求出傳輸線阻抗。而傳輸線的相波長很容易由四分之一波長傳輸線諧振點求出。

發明內容

本發明的目的是針對未知材料基板微波元件的測試問題，發明一種測試方法，通過測試開路諧振器解決TRL校準時參考阻抗不確定的問題，這種方法不僅可以提取微波元件的散射參數，也可以對如下兩種材料基板的特性進行分析：單層基板可以直接求得材料的介電特性；有一層材料的介電特性未知的多層基板，可以通過求得的基板有效介電常數，借助有限元法、矩量法、準靜態法等場分析的方法求得未知材料的介電特性。

本發明的技術解決方案：一種基于未知材料基板的微波在片測試方法，其特征是該方法包括如下步驟：

一、在基板上采用集成電路薄膜工藝或厚膜工藝制備適合于微波在片測試的TRL校準件、開路諧振器及待測元件；