Logo PTB

Messung des Kapazitätsbelags koplanarer Wellenleiter

07.12.2006

Die in der Mikrowellen- und Höchstfrequenztechnik häufig eingesetzten koplanaren Wellenleiter weisen aufgrund der endlichen Leitfähigkeit der metallischen Leiterbahnen eine ausgeprägte Frequenzabhängigkeit des Leitungswellenwiderstandes auf. Werden diese Wellenleiter z.B. als Kalibriernormale für On-Wafer-TRL-Kalibrierungen eingesetzt, ist eine genaue Kenntnis des Leitungswellenwiderstandes erforderlich. Es lässt sich zeigen, dass auf verlustarmen Substraten zur Berechnung des Leitungswellenwiderstandes die Messung der Ausbreitungskonstanten und des frequenzunabhängigen Kapazitätsbelags ausreichen. Während die Messung der Ausbreitungskonstanten mit hoher Genauigkeit möglich ist, stellt die genaue Bestimmung des Kapazitätsbelags immer noch eine Herausforderung dar.
In Zusammenarbeit mit der Universität Hannover wurden daher zwei verschiedene Messverfahren zur Bestimmung des Kapazitätsbelags planarer Wellenleiter auf verlustarmen Substraten miteinander verglichen und zur Charakterisierung kommerzieller Kalibriersubstrate angewandt. Die mit beiden Verfahren erzielte experimentelle Standardabweichung des Kapazitätsbelags lag bei ca. 0,01 pF/cm.
Die Kenntnis des Kapazitätsbelags koplanarer Wellenleiter auf kommerziellen Kalibriersubstraten erlaubt erstmals die Anwendung hochgenauer Kalibrierverfahren wie z.B. Multiline-TRL zur Messung von On-Wafer-Streuparametern.