一種微波探針校準用標準樣片的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及微波探測技術領域，尤其涉及一種微波探針校準用標準樣片。
【背景技術】
[0002] 現有的固態微波器件標準樣片有兩種類型，一種是商用校準片，典型如美國 Cascade公司，以及美國GGB公司的校準片，例如101-190型等，主要用于微波在片測試系統 的日常校準，這種標準樣片采用廉價的陶瓷（A1203)材料制作，日常使用量大，價格低廉。 另一種是計量級標準樣片，典型如美國國家標準技術研究院NIST的RM8130,主要用于計量 機構的量值傳遞及比對定標，這種標準樣片采用GaAs材料制作，日常使用量少，但精度很 尚，價格昂貴。
[0003] 但是目前無論是商用級，還是計量級標準樣片的模塊均不夠全面，未能實現基于 幾何量的溯源，進而導致校準和檢定結果不準確。
【發明內容】
[0004] 鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種微波探針校準用標準樣片，用以解決現有 技術中的標準樣片的標準值不準確的問題。
[0005] 本發明主要是通過以下技術方案實現的：
[0006] 本發明提供了一種微波探針校準用標準樣片，該微波探針校準用標準樣片包括：
[0007] 包括具有定制衰減或駐波值的平衡電橋式模塊；
[0008] 所述具有定制衰減或駐波值的平衡電橋式模塊包括共面波導型平衡電橋模塊或 者微帶電路型平衡電橋模塊；
[0009] 所述共面波導型平衡電橋模塊內設置中間島，所述中間島分別通過薄膜電阻與信 號線及地線連接，且通過所述中間島與信號線外邊界布線長度的不同來定制相位；
[0010] 所述微帶電路型平衡電橋模塊內設置中間島，所述中間島分別通過薄膜電阻與信 號線連接，且所述中間島通過薄膜電阻以及背孔與背面金屬地相連，通過所述中間島與信 號線外邊界布線長度的不同來定制相位。
[0011] 優選地，所述微波探針校準用標準樣片還包括：無支撐空氣橋模塊；
[0012] 所述無支撐空氣橋模塊包括共面波導型無支撐空氣橋模塊或者微帶電路型無支 撐空氣橋模塊；
[0013] 所述無支撐空氣橋模塊為在金屬信號線上分別設有金屬柱，并在所述金屬柱上設 有連接兩個所述金屬柱的金屬橋；
[0014] 所述無支撐空氣橋模塊通過所述金屬柱進行墊高，并在所述金屬柱上搭接信號 線，形成橋型連接，橋下為空氣。
[0015] 優選地，所述無支撐空氣橋模塊為多級，通過中間島在信號線之間搭接，級聯多個 金屬橋，所述無支撐空氣橋模塊通過金屬柱或中間島與信號線外邊界布線長度的不同來定 制相位。
[0016] 優選地，所述微波探針校準用標準樣片還包括：用于確定探針滑行位置的定位模 塊；
[0017] 所述定位模塊包括共面波導型定位模塊或者微帶電路型定位模塊；
[0018] 所述定位模塊設置在所述共面波導或微帶電路的信號線的單側或雙側。
[0019] 優選地，所述微波探針校準用標準樣片還包括：基于耦合結構的標準衰減和駐波 比模塊；
[0020] 所述基于耦合結構的標準衰減和駐波比模塊包括共面波導型或者微帶電路型；
[0021] 所述基于耦合結構的標準衰減和駐波比模塊由兩個或多個信號線近距離平行布 置，在信號線之間產生電磁波耦合，通過定制信號線距離的幾何結構獲得相應的衰減和駐 波比值；
[0022] 所述基于耦合結構的標準衰減和駐波比模塊中耦合的信號線在探針一側共軸，將 發生耦合關系的信號線在進入耦合段前先法向平移預定的距離，并使地波導相應地改變形 狀以使其與信號波導之間距離不變。
[0023] 優選地，所述微波探針校準用標準樣片還包括：基于阻抗失配結構的標準衰減和 駐波比模塊；
[0024] 所述基于阻抗失配結構的標準衰減和駐波比模塊包括共面波導型或者微帶電路 型；
[0025] 所述基于阻抗失配結構的標準衰減和駐波比模塊采用臺階狀不等寬度信號線使 阻抗失配。
[0026] 本發明由于采用了"平衡電橋"結構，消掉了測量不確定度較大的電阻率 〇，因此 設計結果與實測結果可以較好符合，而且，這種"平衡電橋"結構，也有助于消除由于工藝縮 放造成的L、W公差引起的駐波比誤差，大大提高了標準樣片的標準值的準確性，從而有效 解決了現有技術中的標準樣片的標準值不準確問題。
[0027] 本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且部分的從說明書中變得 顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、 權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0028] 圖1為現有技術中非平衡電橋結構示意圖；
[0029] 圖2為本發明實施例的共面波導型平衡電橋結構示意圖；
[0030]圖3為本發明實施例的微帶電路型平衡電橋結構示意圖；
[0031]圖4為本發明實施例的平衡電橋結構的等效電路示意圖；
[0032]圖5為本發明實施例的共面波導型單級空氣橋"無支撐空氣橋"結構示意圖；
[0033] 圖6為本發明實施例的共面波導型多級（2級）空氣橋"無支撐空氣橋"結構示意 圖；
[0034]圖7為本發明實施例的空氣橋內部結構示意圖；
[0035]圖8為本發明實施例的微帶電路型無支撐空氣橋結構示意圖；
[0036]圖9為本發明實施例的微帶電路型2級級聯無支撐空氣橋結構示意圖；
[0037] 圖10為本發明實施例的共面波導定位標記示意圖；
[0038] 圖11為本發明實施例的共面波導基于耦合結構的衰減和駐波比設計示意圖；
[0039] 圖12為本發明實施例的共面波導基于"阻抗失配"結構的衰減和駐波比設計示意 圖；
[0040] 圖13為本發明實施例的共面波導基于"平衡電橋"駐波比模塊示意圖；
[0041] 圖14為本發明實施例的平衡電橋駐波比測試結果示意圖；
[0042] 圖15為本發明實施例的共面波導基于"平衡電橋"衰減模塊示意圖；
[0043] 圖16為本發明實施例的平衡電橋衰減模塊測試結果示意圖；
[0044] 圖17為本發明實施例的30微米橋長的共面波導型單級無支撐空氣橋結構示意 圖；
[0045] 圖18為本發明實施例的50微米橋長的共面波導型單級無支撐空氣橋結構示意 圖；
[0046] 圖19為本發明實施例的30微米橋長的共面波導型兩級無支撐空氣橋結構示意 圖；
[0047] 圖20為本發明實施例的30微米橋長的共面波導型三級無支撐空氣橋結構示意 圖；
[0048] 圖21為本發明實施例的30微米橋長的共面波導型四級無支撐空氣橋結構示意 圖；
[0049] 圖22為本發明實施例的30微米橋長共面波導型單級無支撐空氣橋測量與仿真結 果比較示意圖；
[0050] 圖23為本發明實施例的基于耦合結構的標準衰減和駐波比模塊示意圖；
[0051] 圖24為本發明實施例的衰減量模值（IS21I)仿真結果與測試結果示意圖；
[0052] 圖25為本發明實施例的傳輸相位（巾21)仿真結果與測試結果示意圖；
[0053] 圖26為本發明實施例的基于耦合結構的標準衰減和駐波比模塊示意圖；
[0054] 圖27為本發明實施例的基于耦合結構的標準衰減和駐波比模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0055] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0056] 本發明提出了一種微波探針校準用標準樣片，用以解決現有技術中標準樣片的模 塊不全，不適用于我國的計量校準以及檢定的問題，為了更好的理解本發明，下面僅以幾個 具體的例子對本發明進行詳細的說明。
[0057] 本發明實施例提供了一種微波探針校準用標準樣片，該微波探針校準用標準樣片 包括：具有定制衰減或駐波值的平衡電橋式模塊。
[0058] 所述具有定制衰減或駐波值的平衡電橋式模塊包括共面波導型平衡電橋模塊 (具體參見圖2)或者微帶電路型平衡電橋模塊（具體參見圖3);
[0059] 標準樣片需要有寬帶駐波比模塊，也即在相當的寬帶內，例如IOOMHz~40GHz頻 段內保持駐波比的基本不變，以用于校準或檢定探針性能。這種駐波比模塊的駐波比值是 經過定標的，例如從I. 1到5. 0,中間有幾個典型值，例如I. 5、2. 0。傳統駐波比模塊采用"非 平衡電橋"設計，如圖1所示，"非平衡電橋"結構的特點是在信號與地之間直接采用一個不 匹配電阻連接。衰減是靠電阻薄膜的阻抗不連續實現的。例如，信號線阻抗是50歐姆，而
[0063] 由于半導體工藝的波動，設計參數L和W，即使光刻誤差可以忽略，工藝實現也會 有伸縮，而且，由于電阻率〇測試難度較大，測量結果不準確，這些因素都會導致設計駐波 比與駐波比真實值之間存在差異，造成標準樣片標準值不準確，進而導致校準和檢定的不 確定度