一种微波探针校准用标准样片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微波探测技术领域，尤其涉及一种微波探针校准用标准样片。
【背景技术】
[0002] 现有的固态微波器件标准样片有两种类型，一种是商用校准片，典型如美国 Cascade公司，以及美国GGB公司的校准片，例如101-190型等，主要用于微波在片测试系统 的日常校准，这种标准样片采用廉价的陶瓷（A1203)材料制作，日常使用量大，价格低廉。 另一种是计量级标准样片，典型如美国国家标准技术研究院NIST的RM8130,主要用于计量 机构的量值传递及比对定标，这种标准样片采用GaAs材料制作，日常使用量少，但精度很 尚，价格昂贵。
[0003] 但是目前无论是商用级，还是计量级标准样片的模块均不够全面，未能实现基于 几何量的溯源，进而导致校准和检定结果不准确。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种微波探针校准用标准样片，用以解决现有 技术中的标准样片的标准值不准确的问题。
[0005] 本发明主要是通过以下技术方案实现的：
[0006] 本发明提供了一种微波探针校准用标准样片，该微波探针校准用标准样片包括：
[0007] 包括具有定制衰减或驻波值的平衡电桥式模块；
[0008] 所述具有定制衰减或驻波值的平衡电桥式模块包括共面波导型平衡电桥模块或 者微带电路型平衡电桥模块；
[0009] 所述共面波导型平衡电桥模块内设置中间岛，所述中间岛分别通过薄膜电阻与信 号线及地线连接，且通过所述中间岛与信号线外边界布线长度的不同来定制相位；
[0010] 所述微带电路型平衡电桥模块内设置中间岛，所述中间岛分别通过薄膜电阻与信 号线连接，且所述中间岛通过薄膜电阻以及背孔与背面金属地相连，通过所述中间岛与信 号线外边界布线长度的不同来定制相位。
[0011] 优选地，所述微波探针校准用标准样片还包括：无支撑空气桥模块；
[0012] 所述无支撑空气桥模块包括共面波导型无支撑空气桥模块或者微带电路型无支 撑空气桥模块；
[0013] 所述无支撑空气桥模块为在金属信号线上分别设有金属柱，并在所述金属柱上设 有连接两个所述金属柱的金属桥；
[0014] 所述无支撑空气桥模块通过所述金属柱进行垫高，并在所述金属柱上搭接信号 线，形成桥型连接，桥下为空气。
[0015] 优选地，所述无支撑空气桥模块为多级，通过中间岛在信号线之间搭接，级联多个 金属桥，所述无支撑空气桥模块通过金属柱或中间岛与信号线外边界布线长度的不同来定 制相位。
[0016] 优选地，所述微波探针校准用标准样片还包括：用于确定探针滑行位置的定位模 块；
[0017] 所述定位模块包括共面波导型定位模块或者微带电路型定位模块；
[0018] 所述定位模块设置在所述共面波导或微带电路的信号线的单侧或双侧。
[0019] 优选地，所述微波探针校准用标准样片还包括：基于耦合结构的标准衰减和驻波 比模块；
[0020] 所述基于耦合结构的标准衰减和驻波比模块包括共面波导型或者微带电路型；
[0021] 所述基于耦合结构的标准衰减和驻波比模块由两个或多个信号线近距离平行布 置，在信号线之间产生电磁波耦合，通过定制信号线距离的几何结构获得相应的衰减和驻 波比值；
[0022] 所述基于耦合结构的标准衰减和驻波比模块中耦合的信号线在探针一侧共轴，将 发生耦合关系的信号线在进入耦合段前先法向平移预定的距离，并使地波导相应地改变形 状以使其与信号波导之间距离不变。
[0023] 优选地，所述微波探针校准用标准样片还包括：基于阻抗失配结构的标准衰减和 驻波比模块；
[0024] 所述基于阻抗失配结构的标准衰减和驻波比模块包括共面波导型或者微带电路 型；
[0025] 所述基于阻抗失配结构的标准衰减和驻波比模块采用台阶状不等宽度信号线使 阻抗失配。
[0026] 本发明由于采用了"平衡电桥"结构，消掉了测量不确定度较大的电阻率 〇，因此 设计结果与实测结果可以较好符合，而且，这种"平衡电桥"结构，也有助于消除由于工艺缩 放造成的L、W公差引起的驻波比误差，大大提高了标准样片的标准值的准确性，从而有效 解决了现有技术中的标准样片的标准值不准确问题。
[0027] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得 显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、 权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0028] 图1为现有技术中非平衡电桥结构示意图；
[0029] 图2为本发明实施例的共面波导型平衡电桥结构示意图；
[0030]图3为本发明实施例的微带电路型平衡电桥结构示意图；
[0031]图4为本发明实施例的平衡电桥结构的等效电路示意图；
[0032]图5为本发明实施例的共面波导型单级空气桥"无支撑空气桥"结构示意图；
[0033] 图6为本发明实施例的共面波导型多级（2级）空气桥"无支撑空气桥"结构示意 图；
[0034]图7为本发明实施例的空气桥内部结构示意图；
[0035]图8为本发明实施例的微带电路型无支撑空气桥结构示意图；
[0036]图9为本发明实施例的微带电路型2级级联无支撑空气桥结构示意图；
[0037] 图10为本发明实施例的共面波导定位标记示意图；
[0038] 图11为本发明实施例的共面波导基于耦合结构的衰减和驻波比设计示意图；
[0039] 图12为本发明实施例的共面波导基于"阻抗失配"结构的衰减和驻波比设计示意 图；
[0040] 图13为本发明实施例的共面波导基于"平衡电桥"驻波比模块示意图；
[0041] 图14为本发明实施例的平衡电桥驻波比测试结果示意图；
[0042] 图15为本发明实施例的共面波导基于"平衡电桥"衰减模块示意图；
[0043] 图16为本发明实施例的平衡电桥衰减模块测试结果示意图；
[0044] 图17为本发明实施例的30微米桥长的共面波导型单级无支撑空气桥结构示意 图；
[0045] 图18为本发明实施例的50微米桥长的共面波导型单级无支撑空气桥结构示意 图；
[0046] 图19为本发明实施例的30微米桥长的共面波导型两级无支撑空气桥结构示意 图；
[0047] 图20为本发明实施例的30微米桥长的共面波导型三级无支撑空气桥结构示意 图；
[0048] 图21为本发明实施例的30微米桥长的共面波导型四级无支撑空气桥结构示意 图；
[0049] 图22为本发明实施例的30微米桥长共面波导型单级无支撑空气桥测量与仿真结 果比较示意图；
[0050] 图23为本发明实施例的基于耦合结构的标准衰减和驻波比模块示意图；
[0051] 图24为本发明实施例的衰减量模值（IS21I)仿真结果与测试结果示意图；
[0052] 图25为本发明实施例的传输相位（巾21)仿真结果与测试结果示意图；
[0053] 图26为本发明实施例的基于耦合结构的标准衰减和驻波比模块示意图；
[0054] 图27为本发明实施例的基于耦合结构的标准衰减和驻波比模块示意图。
【具体实施方式】
[0055] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056] 本发明提出了一种微波探针校准用标准样片，用以解决现有技术中标准样片的模 块不全，不适用于我国的计量校准以及检定的问题，为了更好的理解本发明，下面仅以几个 具体的例子对本发明进行详细的说明。
[0057] 本发明实施例提供了一种微波探针校准用标准样片，该微波探针校准用标准样片 包括：具有定制衰减或驻波值的平衡电桥式模块。
[0058] 所述具有定制衰减或驻波值的平衡电桥式模块包括共面波导型平衡电桥模块 (具体参见图2)或者微带电路型平衡电桥模块（具体参见图3);
[0059] 标准样片需要有宽带驻波比模块，也即在相当的宽带内，例如IOOMHz~40GHz频 段内保持驻波比的基本不变，以用于校准或检定探针性能。这种驻波比模块的驻波比值是 经过定标的，例如从I. 1到5. 0,中间有几个典型值，例如I. 5、2. 0。传统驻波比模块采用"非 平衡电桥"设计，如图1所示，"非平衡电桥"结构的特点是在信号与地之间直接采用一个不 匹配电阻连接。衰减是靠电阻薄膜的阻抗不连续实现的。例如，信号线阻抗是50欧姆，而
[0063] 由于半导体工艺的波动，设计参数L和W，即使光刻误差可以忽略，工艺实现也会 有伸缩，而且，由于电阻率〇测试难度较大，测量结果不准确，这些因素都会导致设计驻波 比与驻波比真实值之间存在差异，造成标准样片标准值不准确，进而导致校准和检定的不 确定度