芯片S参数的提取

摘要

S参数是在微波频段用来描述有源和无源器件特性的非常有效的参数，它将与场相关的器件特性转换为网络的方式进行描述，能够让微波器件设计者很容易的计算出各种微波系统或微波电路的增益、回波损耗、稳定性、隔离度、网络的匹配以及其他重要的参数，极大地简化了设计的工作量。对于微波放大器设计而言，准确的晶体管S参数是成功设计的必要条件。一般情况下，采用晶体管芯设计放大器在发挥晶体管性能、减小体积、以及改善散热性能等方面具有显著的优势。但由于管芯参数的离散性和封装工艺的差异性，由生产商提供的管芯S参数难以有效地用于高性能微波部件的设计，因此微波管芯S参数的准确提取在微波技术领域具有重要的实际意义。
　　微波晶体管芯S参数提取主要涉及测量系统校准，使获取的S参数误差达到所需要的精度。S参数的提取以矢量网络分析仪为主要仪器，网络分析仪是由许多有源和无源元器件组成的，它们不可能是理想的，任何实际的网络分析仪都存在多种系统误差源，因此需要在使用矢量网络分析仪前对其进行校准以消除系统误差。标准的系统误差校准采用TOSM（Through-Open-Short-Match），它的校准件是随网络分析仪一并购买的。采用的是同轴接口，能够满足大部分的测量。但在实际测量中，被测件的接头方式有多种多样，而且很多测试要在夹具上测量，其校准件的物理尺寸要根据夹具的尺寸来制作。本文在详细分析矢量网络分析仪的结构、工作原理、信号流向、测量方法等的基础上，通过深入研究TOSM所采用的十二项误差校准方法，以及一种误差项更少，测试步骤简单，精度高的TRL校准方法，发现TRL校准法能够对共面波导电路进行测量而且校准件制作比较简单，很多参数只要做到左右端口相同，而不需要像 TOSM那样对每个校准件进行参数的设置。利用实验室现有的仪器R&S ZVB4矢量网络分析仪，通过对仪器的准确设置使之适用于 TRL校准法，再通过对比ATF54143低噪放芯片的测量参数和数据手册提供的S参数，验证TRL校准方法的可行性，完成对后续管芯S参数的提取的先期测试工具的准备。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 本课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的组织结构

第2章 传输线以及网络参数

2.1 传输线基础理论

2.2 网络参数

第3章 矢量网络分析仪

3.1 简介

3.2 结构

3.3 测量误差

3.4 误差源的分析

3.5 系统误差模型的建立和误差校准

3.6 小结

第4章 矢量网络分析仪校准的完整误差模型

4.1 测量校准

4.2 完整的误差模型

4.3 十四项误差模型

4.4 十二项误差模型

4.5 十项误差模型

4.6 八项误差模型及其TRL校准法的

4.7 小结

第5章 校准件的制作和参数的测量

5.1 板材的选取和参数量测

5.2 TRL校准件设计

5.3 仪器的校准和参数的测量

5.4 小结

第6章 总结与展望

致谢

参考文献