传输线标准件Line4有3条，分别为210 μ m、240 μ m和270 μ m，校准时相对直通标准件 Thru2对各传输线标准件Line的长度进行定义，定义值分别为90 μ m、120 μ m和150 μ m ;所 述直通标准件Thru2、反射标准件Reflect3和传输线标准件Line4的探针终点处设有对标 标记8,所述对标标记8的尺寸为4 μ mX 4 μ m。
[0026] 如图2-3所示，本实用新型直通标准件Thru2、反射标准件Ref lect3和传输线标准 件Line4的地线的一侧设有对标标记，保证了探针每次的终点在同一位置，使校准时有效 电长度与定义值一致，由于对标标记做在地线远离中心导线的一侧，因此不会产生干扰。
[0027] 以InP PHEMT器件测试为例，如图4所示，为了使被测件DUT与矢量网络分析仪连 接，需要在InP PHEMT器件的本征区端口设计制作探针PAD，并且在探针终点与器件本征区 之间存在长度为60 μ m的带线，因此需要制作TRL校准件，在探针终点的设计上与被测件 DUT保持一致，使校准与测试时探针终点附近的分布参数相同，在TRL校准时利用零直通的 方法将参考平面校准至本征区端口。
[0028] 共面波导TRL校准件的制作要保证微带线特征阻抗值Z。等于系统的阻抗值50 Ω， 且制作工艺与InP PHEMT器件制作工艺相同，InP衬底的介电常数为12. 5,厚度为50 μ m， 金属导体的厚度为2 μ m，利用三维电磁场仿真软件，可以确定特征阻抗为50 Ω下的共面波 导传输线的中心导线的宽度为26 μ m，中心导线与地线的间距为24 μ m。
[0029] 已知延迟线的等效介电常数eeff与光在真空中的速度c，可知电磁波在微带线中 的传播速度Vp:
[0031] 式中，ε 为等效介电常数，它考虑了电磁波一部分在介质中传播，一部分在空气 中传播的这一事实，ε rff可以用仿真软件计算得到。长度为1的传输线相对延迟时间t &lay可以通过以下公式计算得到：
[0033] 频率为f的电磁信号在该共面波导传输线中传输，经过传输线以后，微波信号相 对相位变化A 可通过以下公式计算得到：
[0035] 设计并制作好共面波导微带传输线后，通过矢量网络分析仪测试直通与各传输线 的相位，实现校准。
[0036] TRL校准件的定义、使用与验证：
[0037] 在矢量网络分析仪测试软件中定义零直通TRL校准件，将传输线的长度与频率范 围输入至软件中，保证传输线能够覆盖220GHz-325GHz的频率范围。
[0038] 探针终点的位置与共面波导传输线的有效电长度存在着紧密联系，探针在金属表 面滑动距离的远近，将导致共面波导传输线的电长度较定义值偏小或偏大，给校准时带来 误差。为了保证每次压探针后共面波导传输线的电长度与定义值一致，在地线的一侧设计 了探针终点的对标标记，如图2-3所示。
[0039] 为了对零直通TRL校准效果进行评估，在制作校准件的同时，制作了带通滤波器 作为无源验证件，用来验证校准效果，如图5所示，通过验证，测试结果和设计结果吻合，说 明达到了预期的校准效果。
【主权项】
1. 一种在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：包括衬底层（I )，所述衬底层（I) 的制作材料与被测件的衬底材料相同，所述衬底层（1)的上表面设有直通标准件Thru (2)、 反射标准件Reflect (3)和传输线标准件Line (4)，所述衬底（1)的下表面覆盖有金属层 (5)，所述直通标准件Thru (2)、反射标准件Reflect (3)和传输线标准件Line (4)的地线 (6) 分别通过贯穿于衬底层（1)的通孔（7)与金属层（5)连接，所述直通标准件Thru (2)、 反射标准件Reflect (3)和传输线标准件Line (4)的地线（6)的探针终点处设有对标标 记（8)。2. 根据权利要求1所述的在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：所述对标标 记（8)位于所述地线（6)的上侧或下侧。3. 根据权利要求1所述的在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：所述衬底（1) 的制作材料为InP。4. 根据权利要求3所述的在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：所述衬底层 (1)的相对介电常数为12. 5,厚度为50 ym。5. 根据权利要求1所述的在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：所述直通标 准件Thru (2)和传输线标准件Line (4)的特征阻抗为50 Q。6. 根据权利要求1所述的在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：所述金属层 (5)的厚度为2um，制作材料为金。7. 根据权利要求1所述的在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：所述直通标 准件Thru (2)的长度为120 ym ;所述反射标准件Reflect (3)采用开路结构。8. 根据权利要求1所述的在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：所述传输线 标准件Line (4)有3条，长度分别为210 y m、240 y m和270 y m。9. 根据权利要求1所述的在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：所述地线（6) 的宽度为100 y m，所述通孔的宽为25 y m，长为60 y m。10. 根据权利要求1所述的在片S参数共面波导TRL校准件，其特征在于：所述对标标 记（8)的长和宽为4 ym。
【专利摘要】本实用新型公开了一种在片S参数共面波导TRL校准件，涉及太赫兹在片S参数测试装置技术领域。所述校准件包括衬底层，所述衬底层的制作材料与被测件的衬底材料相同，所述衬底层的上表面设有直通标准件、反射标准件和传输线标准件，所述衬底的下表面覆盖有金属层，所述直通标准件、反射标准件和传输线标准件的地线分别通过贯穿于衬底层的通孔与金属层连接，所述直通标准件、反射标准件和传输线标准件的地线的探针终点处设有对标标记。校准件校准精度更高，操作更简单，并且避免了去嵌入带来的误差，能够更准确的表征器件特性。
【IPC分类】G01R35/00
【公开号】CN204832482
【申请号】CN201520570171
【发明人】徐鹏, 刘晨, 张立森, 邢东
【申请人】中国电子科技集团公司第十三研究所
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月31日