Wie terminiere ich einen koplanaren Wellenleiter mit 50 Ohm Last?

Ich möchte also einen koplanaren Wellenleiter durch Lithographie strukturieren, VNA - koaxial - Picoprobe - koplanarer Wellenleiterübergang, um die Impedanz des Wellenleiters zu messen. Da Signal- und Masseleitungen auf einer Fläche liegen, sollte man im Vergleich zu zB einem cpw ohne Groundplane den Wellenleiter am Ende auf dem Wafer mit 50 Ohm abschließen können?

Ich habe einige angedeutete Wege gefunden, zB verschiedene Stub-Geometrien oder eine Antenne oder einen Widerstand als Abschlusslast. Das letzte, was ich von BNC-Kabeln kenne, sind die 50-Ohm-Endkappen. Die richtige Stub-Geometrie muss wahrscheinlich von so etwas wie CST Microwave, Sonnet, HFSS gefunden werden? Mein CPW besteht aus 100 nm dickem Gold, Breite 15 Mikron, Abstand 10 Mikron, 1-2 mm Länge, 1-2 GHz.

Bild

Ein Material zu finden, das für diese geometrischen Anforderungen genau mit einem spezifischen Widerstand von 50 Ohm abgeschieden werden kann, scheint schwierig zu sein, wie oben rechts im Bild. Das untere linke ist meine Vermutung, aber wahrscheinlich falsch, was aufgrund der um 90 ° gebogenen Masseleitungen zu Reflexionen führt, bevor es in der Stichleitung endet, also muss vielleicht eine Verjüngung wie unten rechts entworfen werden oder eine antennenartige kleine Spule?

Gibt es vielleicht eine einfachere Lösung für diese On-Die-Terminierung, vielleicht um unsymmetrische oder gekoppelte Leitungen zu verwenden (sorry weiß den genauen Namen nicht, im Grunde CPW mit 1 Signal und 1 Masseleitung). Vielleicht ist es einfacher, am Ende einen Abschlussstich / eine Antenne / einen Widerstand geometrisch zu entwerfen?

Mit welchen (minimalen und maximalen) Frequenzen arbeiten Sie?
@ThePhoton 1-2 GHz ist ein interessanter Bereich für mich

Antworten (1)

Das Problem, das ich sehe, wenn Sie versuchen, eine angepasste Terminierung zu erstellen, ist, dass Ihre Terminierungen mit Ausnahme der oben rechts alle Kurzschlüsse und keine angepassten Terminierungen sind.

Da Ihr Frequenzband genau eine Oktave umfasst, ist es möglich, dass Sie die Länge des CPW von Ihren Sondenpads bis zum Kurzschluss auf etwa 1/8 Wellenlänge auslegen, sodass der Kurzschluss von Ihnen aus gesehen als Übereinstimmung erscheint Sondenpunkt. Dies funktioniert gut für ein schmales Band um beispielsweise 1,414 GHz und ist an den Rändern Ihres Bandes bei 1 und 2 GHz eine sehr schlechte Annäherung. Wenn Sie Platz haben, können Sie verschiedene Teststrukturen mit unterschiedlichen Längen zum Testen in verschiedenen Abschnitten Ihres Bandes herstellen.

Wenn Sie herausfinden können, wie es geht, würde die Option oben rechts einen angepassten Abschluss über ein viel breiteres Band erstellen, aber wie Sie sagen, wäre ein sehr sorgfältiges Design erforderlich, um sicherzustellen, dass es sich wirklich um einen Breitband-50-Ohm-Abschluss handelt. Von einem Geometrie-Pov aus würde ich vorschlagen, eine symmetrische Struktur mit einem Widerstand von 100 Ohm von der zentralen Spur zum Boden auf jeder Seite zu verwenden.

Eine Option, die sogar noch besser sein könnte, besteht darin, anstelle einer Stub-Struktur eine "Through"-Struktur aufzubauen. Platzieren Sie Sondenpads an beiden Enden Ihrer Übertragungsleitung und verwenden Sie zwei Sonden. Lassen Sie dann den VNA und seine 2-Port-Kalibrierungsmathematik die Fehler aufgrund der leichten Fehlanpassung der Sonde am anderen Ende ausarbeiten, anstatt sich auf Ihre angenommene perfekte 50-Ohm-Last als Referenz für die Bestimmung der Leiterbahnimpedanz zu verlassen.

Danke, habe deine Antwort gestern positiv bewertet, aber mein Kommentar ist verloren gegangen ... Ich kann keine durchgehende Struktur verwenden, eigentlich muss ich dies vermeiden, das wäre natürlich einfacher, aber das cpw "sitzt" auf einem 0,5 x 0,5 mm Si- Waferstück und ich kann es nur von einer Seite kontaktieren, außerdem sind Mikropositionierer und Picoprobes teuer :)
Was ist der Vorteil der symmetrischen 100 Ohm statt 50 Ohm hinter der Signalleitung? Ich kann bei Lithographie und Abscheidung etwas ungenauer sein und es wird auch eine höhere Bandbreite bieten, da der Skin-Effekt nicht so stark ist?
In Bezug auf die Abschlussstruktur denke ich nur, dass der Abschlusswiderstand als zwei senkrechte Widerstände die Ströme in der Nähe des Abschlusses ähnlich hält wie im Hauptteil der Übertragungsleitung. Aber ich habe keine wirkliche Grundlage dafür, nur Intuition. Ein Tool wie CST Microwave könnte die Idee bestätigen oder ablehnen.
Bezüglich der Kosten für Mikrosonden bin ich mir ziemlich sicher, dass eine zusätzliche Mikrosonde, insbesondere für 1-2-GHz-Frequenzen, billiger ist als ein Lizenzplatz für CST-Mikrowellen.
Wie terminiere ich einen koplanaren Wellenleiter mit 50 Ohm Last?
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