Návrh mikrovlnných obvodů na laminátových substrátech měřitelných na probe station

Abstract

Práce se zabývá návrhem kalibrační sady a filtrů pro probe station založených na zemněném koplanárním přenosovém vedení a mikropáskovém vedení s impedancí 50 Ω a následnému změření parametrů navržených filtrů. Pro realizaci struktur byl vybrán substrát RO3003 od firmy Rogers s relativní permitivitou 3 a rozměry vedení byly odvozeny od rozměrů použité měřicí sondy ACP65-AW-GSG-250 od firmy FormFactor používané pro probe station. K přesnému návrhu prvků pro měření do 67 GHz byly použity simulátory vysokofrekvenčních prvků AWR, CST Studio a TXLine. Připraveno bylo celkem dvanáct filtrů typů pásmová propust a pásmová zádrž vždy na frekvencích 10 GHz, 30 GHz a 50 GHz. Měření vyrobených struktur proběhlo na probe station s vektorovým analyzátorem R&S ZVA67. Kalibrace analyzátoru byla provedena metodami UOSM a multi-line TRL. Výsledkem práce je srovnání simulací a měření charakteristik přenosů a odrazů pro jednotlivé typy navržených filtrů. Ty si ve většině případů poměrně dobře odpovídaly, ale byly zjištěny i vlivy, se kterými se původně nepočítalo jako například vliv upevňovacích šroubů na blízká vedení.

This thesis deals with design of calibration set and filters for probe station based on 50Ω grounded coplanar transmission lines and microstrip lines, followed by measurement of parameters of designed filters. The RO3003 substrate from Rogers with a dielectric constant of 3 was chosen for the implementation of the structures, and the dimensions of the line were derived from the dimensions of the ACP65-AW-GSG-250 probe from FormFactor used for the probe station. The high frequency element simulators AWR, CST Studio and TXLine were used to accurately design the elements for measurements up to 67 GHz. A total of twelve bandpass and bandstop filters were prepared at 10 GHz, 30 GHz and 50 GHz respectively. Measurements of the fabricated structures were performed on a probe station using an R&S ZVA67 vector analyser. The analyser was calibrated using the UOSM and multi-line TRL methods. The result of the work is a comparison of simulated and measured transmission and reflection characteristics for each type of filter designed. These corresponded reasonably well in most cases, but effects not originally considered were found, such as the effect of mounting screws on nearby lines.