《微波功率器件在片负载牵引测量系统校准技术研究》

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1、项目所属科学技术领域:该项目属于“计量科学技术”研究领域,计量研究的仪器对象为“微波功率器件在片负载牵引测量系统”,简称负载牵引测量系统,属于半导体专用仪器计量技术研究范畴。

2、立项背景:在项目立项时,国内没有自主可控的计量技术手段进行该类系统的计量校准,只能参考系统集成商提出的简易方法进行定性判定,然而主要的系统集成商全部为国外厂商,例如美国摩瑞微波有限公司和加拿大福科斯微波股份有限公司等,国内还没有替代产品。因此导致负载牵引系统的计量工作缺乏公正性和科学性。

3、主要技术内容及创新点:项目开展的研究工作包括:1)研制高精度的牵引测量系统校准装置;2)传递标准件的设计及研制;3)研究在片S参数向上溯源到校准件的方法;4)研究负载牵引不确定度评定方法;5)研究校准结果应用评价方法,最终解决了在片负载牵引测量系统的整体计量问题。创新点包括:系统现场整体校准方法、多线TRL校准算法优化、校准件的准确定义、在片S参数溯源及不确定度评定新方法、含复数变量的复杂函数不确定度评定方法。

4、技术指标任务书规定的技术指标为传递件频率范围:2GHz~18GHz;转换增益范围:-6dB~0dB;反射系数范围:0.1-0.8;标准件在片校准扩展不确定度:0.60dB(k=2)(Γ调配范围:<0.8);同轴增益校准扩展不确定度:0.20dB(k=2);另外,验证件在4GHz、8GHz、12GHz窄带(点频)转换增益范围:0dB~20dB。项目完成后,全部指标超额完成任务书要求,且与国际先进计量机构——美国国家标准技术研究院(简称NIST)公开报道的指标相近,达到了国际先进水平。

5、应用推广及效益情况:该项目的研究成果在中国电子科技集团公司第十三研究所获得了良好的应用,取得的效益包括:1)科学公正的进行负载牵引测量系统验收工作,避免不必要的经济损失;2)开展负载牵引测量系统年度现场整体计量,确认测量系统的变化状态,保证符合ISO9000体系的相关要求;3)提供在片无源器件高准确度的在片参数测量服务;4)为设计师提供校准结果与功率附加效率的曲线图,提高设计效率。另外,在中国计量科学研究院、北京无线电计量测试研究所、工信和信息化电子第四研究院、美国摩瑞微波有限公司、加拿大福科斯微波股份有限公司、中国科学院微电子研究所以及中国电子科技集团公司第十三研究所等单位推广成果应用,促进了器件研制水平和产品销售,相关的技术成果获得了负载牵引测量系统使用单位和系统集成商双方的认可。

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