GaAs衬底共面波导S参数标准样片研制

GaAs等固态微波裸芯片电性能测试需要采用探针将共面波导参考面过渡到同轴参考面。设计制作了用于微波探针校准的GaAs衬底的计量级标准样片,包括SOLT 和TRL 校准模块,以及匹配传输线、衰减及驻波等验证模块。提出了平衡电桥结构,兼具衰减驻波标准,带内平坦,且工艺适应性好。经过与国外校准片比对,验证了频率覆盖100 MHz ~50 GHz,驻波比测量范围:1.1,1.5,2.5,5,10;衰减测量范围:-1 dB,-2 dB,-3 dB,-10 dB,-20 dB,-30 dB,-40 dB;匹配负载反射损耗小于-30 dB。同时提取了SOLT校准模块的矢网校准用参数。     

共面紧凑型微波光子晶体在共面波导中的应用

提出一种地平面刻蚀共面紧凑型微波光子晶体(PBG)的共面波导结构,介绍了微波光子晶体的基本单元结构,并设计出具有90°弯折的共面波导样品.使用矢量网络分析仪测试该结构的散射参数,测量结果显示,其传输特性比普通的共面波导在高频部分具有较大的提高.同时,相比于传统的三维微波光子晶体,该结构具有导体损耗小,加工工艺简单,便于应用于光电封装和单片微波集成电路的特点.

Abstract：

A novel coplanar waveguide using coplanar compact microwave photonic-handgap (PBG) structure is proposed. The basic unit of microwave PBG structure is introduced and a waveguide sample with a 90 degree break is designed. Testing results obtained through vector network analyzer display an obvious promotion in transmission parameter, especially in the high frequency part. Meanwhile, compared with the common 3-dimension microwave PBG structure, this structure with a low conductor loss can be processed with standard planar fabrication technology, which makes it applicable in opto-electronic package and monolithic microwave integrated circuit (MMIC).     

微波功率器件大信号S参数的提取

介绍了微波有源器件大信号模型的计算机模拟技术和利用商品化软件ＨＰ ＭＤＳ提取大信号Ｓ参数的方法。     

共面波导特征参数的全波提取方法

本文给出一种共面波导特征参数的全波提取方法。根据边界条件建立齐次积分方程以求解等效传输常数，利用渐近格林函数结合解析处理将无穷区间的谱域积分转化为有限区间，大大缩短了计算时间。对特征阻抗求解，推导了传输功率的谱域积分表达式。数值计算结果表明本文方法具有较高的精度和较快的速度。     

新型共面波导结构馈电技术的研究

在分析传统共面波导的基础上,针对其实现底馈难度大、与微带电路连接不方便等缺点,本文给出了一种新型的共面波导结构。对此种结构提出了两种馈电形式：同轴馈电和微带线馈电。用HFSS仿真软件进行了计算,证明了这两种馈电形式具有宽频带和良好的传输特性（在研究的0．5GHz到10GHz的频段内,反射系数均小于15dB,）,促进了新型共面波导的进一步应用研究。此种共面波导结构最大的优点是,可以实现如微带电路一样的底馈结构以及容易与微带电路连接,同时,方便了以共面波导为馈电功分网络的平面阵列天线的设计。     

共面微波探针在片测试技术研究

本文描述了使用共面微波探针的半导体芯片在片测试技术.设计研制出的多种微波探针性能参数稳定,使用寿命在十万次以上,用于在片检测各种GaAs共面集成电路芯片.触头排列为GSG的微波探针,-3dB带宽及反射损耗分别为14GHz和小于-10dB.     

微波双口网络S参数的精密测量

建立了微波双口网络的S参数测量误差模型；研究了S参数测量误差修正方法：并设计了微波双口网络的S参数自动测试系统，实现了S参数的精密测量。测量结果验证了这种误差修正方法和自动测试系统的正确性。测量S参数的幅值相对误差为0．67％：相位相对误差为0．59％。     

微波功率器件大信号S参数的提取

介绍了微波有源器件大信号模型的计算机模拟技术和利用商品化软件ＨＰＭＤＳ提取大信号Ｓ参数的方法。     

Characteristics of Metal-Insulator-Semiconductor Coplanar Waveguides for Monolithic Microwave Circuits

Using a full-wave mode-matching technique, an extensive analysis is presented of the slow-wave factor, attenuation, and characteristic impedance of a metal-insulator semiconductor coplanar waveguide (MISCPW) as functions of the various structural parameters. Design criteria are given for low-attenuation slow-wave propagation. By a proper optimization of the structure, performances comparable with or even better than those of alternative structures proposed in the literature are theoretically predicted.     

多端口功率分配器S参数的计算机分析

本文给出复杂网络任意端口连接理论，从而可以方便地进行多端口功率分配器的Ｓ参数计算机分析，理论计算与实测结果作了比较，这一理论也适用于其它多端微波元件的分析。     

低损耗微波MEMS共平面波导在低阻硅上的实现

在低阻硅衬底上采用常规CMOS工艺和后处理微机械加工技术实现了微波MEMS共平面波导,并与高阻硅基平面结构共平面波导特性进行了比较.采用混合相似剖分有限元方法设计了一组不同特性阻抗值的传输线,并通过关键的混合腐蚀技术制备了50Ω和1 2 0Ω两种特性阻抗的传输线.由于腐蚀去除了信号线下方导致损耗的低阻硅衬底,使得传输线插入损耗、散射特性等得以改善.实验中,使用矢量网络分析仪分别在微机械加工前后对传输线进行了1GHz到40GHz频段的参数测试,利用多线分析技术对测试结果进行了分析.结果表明在微结构悬浮后共平面波导的损耗特性有了大幅度的降低     

低损耗微波MEMS共平面波导在低阻硅上的实现

在低阻硅衬底上采用常规CMOS工艺和后处理微机械加工技术实现了微波MEMS共平面波导,并与高阻硅基平面结构共平面波导特性进行了比较.采用混合相似剖分有限元方法设计了一组不同特性阻抗值的传输线,并通过关键的混合腐蚀技术制备了50Ω和120Ω两种特性阻抗的传输线.由于腐蚀去除了信号线下方导致损耗的低阻硅衬底,使得传输线插入损耗、散射特性等得以改善.实验中,使用矢量网络分析仪分别在微机械加工前后对传输线进行了1GHz到40GHz频段的参数测试,利用多线分析技术对测试结果进行了分析.结果表明在微结构悬浮后共平面波导的损耗特性有了大幅度的降低,30GHz处插入损耗约为7dB/cm,较腐蚀前降低了10dB/cm.     

共面波导表面状态对微波性能影响分析

针对共面波导表面状态对微波性能影响进行了分析,应用保角变换法定量给出了共面波导金属厚度与有效介电常数、特征阻抗、损耗修正表达式。测量了工程中常用的不同工艺制作的共面波导传输线导体厚度、表面粗糙度等参数。采用仿真软件模拟不同导体厚度、不同导体表面粗糙度对微波传输性能的影响。在追求低传输损耗的工程应用中,要考虑共面波导导体厚度、表面粗糙度等表面状态的影响,选择合适的工艺手段和合理的工艺精度来保证传输线的微波性能。     

Suppression of Microwave Resonances in Wirebond Transitions Between Conductor-Backed Coplanar Waveguides

Suppression of microwave resonances in wirebond transitions is reported. The transition is made between conductor-backed coplanar waveguides on two different substrates (alumina and silicon), and multiple wirebonds connecting two grounds on each substrate are shown to remove the resonances. It is shown that this additional wirebonding eliminates the nodes which are responsible for the unwanted resonant modes with the frequencies far below the first resonant frequency (19 GHz) of the single substrates. Our work is a unique demonstration of using multiple wirebonds for the removal of resonances.     

交叉耦合微波滤波器输入/输出耦合系数抽取方法

交叉耦合微波滤波器可利用输入/输出耦合(即源与负载的耦合)构成交叉耦合以达到优化结构和减小体积的目的.首先基于波导缝隙耦合等效电路模型得到了S参数描述的输入/输出耦合系数;其次以X波段滤波器为例,使用HFSS软件抽取了输入/输出耦合结构的耦合系数,并根据目标耦合系数确定了其输入/输出波导耦合结构参数,从而将抽象的耦合矩阵转化成实际滤波器的结构尺寸;最后对比仿真结果与计算曲线验证了所提出方法的可行性.     

Computation of Microwave Attenuation on Coplanar Waveguide with Conformal ADI-FDTD Method

A novel Conformal Finite-Difference Time-Domain based on Alternating-Direction Implicit Method(ADI-CFDTD) used to calculate the microwave attenuation on coplanar waveguide(CPW) with complicated cross-section up to 200GHz is presented. This ADI-CFDTD algorithm is the combination of conformal algorithm dealing with the deformed cell with ADI-FDTD, and has unconditionally stable. The difference equations are derived from the Faraday's and Ampere's law. To validate its accuracy and efficiency, as an example, a CPW fabricated on lithium niobate is proposed. Numerical results demonstrate that this new ADI-CFDTD algorithm has more accuracy than that of quasi-static and CFDTD and shows good agreement with experiment data. When frequency is up to millimeter wave band the radiation loss is not negligible in total power loss.