CN111983540B - 一种高精度太赫兹超短波长校准件的制备方法及校准件 - Google Patents
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Abstract
本公开提出一种高精度太赫兹超短波长校准件的制备方法及校准件，所述方案采用偏移片和短路块一体化集成设计，避免了分立式校准过程中偏移片和短路块反复组合不利于校准效率的提升；由于较高频段偏移片本身比较薄，分立式偏移片易折损导致使用寿命低，采用一体集成能够有效解决该问题。
Description
技术领域
本公开涉及矢量网络分析仪校准件制备技术领域，特别涉及一种高精度太赫兹超短波长校准件的制备方法及校准件。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
太赫兹是指频率为0.1～10THz(1THz＝1000GHz)的电磁波，近些年其在材料科学、生物医学、通讯、气象遥感、射电天文等技术领域的科研、试验和生产中获得了广泛的应用。
目前太赫兹部件的测试方案是利用太赫兹S参数测试模块将微波矢量网络分析仪的S参数测试能力扩展到太赫兹频段，在进行太赫兹部件测试前需对系统进行校准，当前SOLT校准是使用较多且校准精度较高的校准方法，而SOLT校准中必须使用1/4λg偏移片和短路块进行短路和开路校准；随着研究频率的升高，传统机械加工方式的波导校准件的偏移片的加工难度越来越高，在2THz频段以上已经很难实现；因此对2THz以上甚至更高频段的太赫兹波导校准件的加工是一个急需解决的技术问题。
现有的实现方式仍是传统的机械加工的方法，所述加工方法是通过从一定厚度的铜板切割适度大于标准法兰盘大小的铜块，经退火处理消除应力，对铜块进行磨片满足对应频段的四分之一波长的厚度，然后用刀具在偏移片的正中心位置开出标准波导口大小的尺寸，割除大于标准法兰盘位大小的外圆并去除毛刺，镀金；发明人发现现有方法存在以下缺陷：
(1)在较高THz频段偏移片厚度及波导口尺寸可达到微米级，存在机械加工精度低，难度大甚至无法加工的问题；
(2)分立式偏移片由于其较薄存在易损坏导致使用寿命较低，在开路校准时需将偏移片和短路块进行组合测试效率较低。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种高精度太赫兹超短波长校准件的制备方法及校准件，通过将偏移片和短路块制作在一起，利用微加工的方式加工波导口尺寸及1/4λg的深度，有效的提高了测试校准精度，降低了机械加工的难度。
根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种高精度太赫兹超短波长校准件的制备方法，包括：
获取预设厚度的黄铜板，并进行打磨及抛光处理；
在所述黄铜板的上表面均匀涂抹光刻胶，并根据预设波导口尺寸对所述光刻胶进行光刻露出黄铜板表面；
对暴露出的黄铜板进行刻蚀加工出立方体波导腔；
去除黄铜板表面的光刻胶，并在黄铜板上加工预设尺寸的销钉孔、螺钉孔；
获得短路块和偏移片集成的开路校准件。
根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种高精度太赫兹超短波长校准件，其采用上述的一种高精度太赫兹超短波长校准件的制备方法进行制作。
根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种矢量网络分析仪的校准方法，所述矢量网络分析仪SOLT开路校准时采用上述的一种高精度太赫兹超短波长校准件。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
(1)本公开所述方案提高了测试校准精度降低机械加工难度：偏移片在太赫兹超短波段传统机械加工几乎无法实现，而利用MEMS微加工工艺可以达到微米级别的加工精度。
(2)本公开所述方案提高了校准效率，增加器件使用寿命：采用偏移片和短路块一体化集成设计避免分立式校准过程中偏移和短路块反复组合不利于校准效率的提升；由于较高频段偏移片本身比较薄，分立式偏移片易折损导致使用寿命低，采用一体集成则可以解决该问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本公开实施例一中所述的传统偏移片的结构示意图；
图2为本公开实施例一中所述的短路块的结构示意图；
图3为本公开实施例一中所述的高精度太赫兹超短波长校准件的加工流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一：
本实施例的目的是提供一种高精度太赫兹超短波长校准件制备方法。
如图1所示，展示了传统偏移片的结构，其加工方法是通过从一定厚度的铜板切割适度大于标准法兰盘大小的铜块，经退火处理消除应力，对铜块进行磨片满足对应频段的四分之一波长的厚度，然后用刀具在偏移片的正中心位置开出标准波导口大小的尺寸，割除大于标准法兰盘位大小的外圆并去除毛刺，镀金；传统的加工方法具有以下缺陷:
(1)在较高THz频段偏移片厚度及波导口尺寸可达到微米级，存在机械加工精度低，难度大甚至无法加工的局面。
(2)分立式偏移片由于其较薄存在易损坏导致使用寿命较低，在开路校准时需将偏移片和短路块进行组合测试效率较低。
基于传统加工方法的缺陷，本实施例中提出一种高精度太赫兹超短波长校准件制备方法，如图3所示，展示了一种高精度太赫兹超短波长校准件制备方法的主要流程，包括：
获取预设厚度的黄铜板，并进行打磨及抛光处理；
在所述黄铜板的上表面均匀涂抹光刻胶，并根据预设波导口尺寸对所述光刻胶进行光刻露出黄铜板表面；
对暴露出的黄铜板进行刻蚀加工出立方体波导腔；
去除黄铜板表面的光刻胶，并在黄铜板上加工预设尺寸的销钉孔、螺钉孔；
获得短路块和偏移片集成的开路校准件。
本实施例所述方案是将偏移片和短路块制作在一起，利用微加工的方式加工波导口尺寸及1/4λg的深度，法兰盘的销钉孔及、螺钉孔以及便于手持的手托，所述手托为圆柱体结构，由于尺寸较大则利用传统机械加工方式即可；具体的，通过在黄铜板上均匀涂抹一层光刻胶，然后对光刻胶进行曝光和显影得到标准波导口的图像，采用刻蚀液刻蚀出指定四分之一波长的深度，然后对其表面进行清理、烘干和镀金；由于采用微加工的制作方法提高了加工精度，降低了加工难度，1/4λg偏移片波导口的大小和深度是在短路块上刻蚀的，因此实现了偏移片和短路块的一体化，避免了开路校准时偏移片和短路块反复对准和组合的问题，提高了使用寿命和校准效率。
在这里，结合图3中的流程图对本申请所述的一种高精度太赫兹超短波长校准件制备方法进行详细说明，其中301是预设厚度经打磨平整及抛光处理的黄铜板(即预设尺寸法兰大小的黄铜板圆盘)，所述黄铜板为不小于8cm*8cm*3cm(长*宽*高)，需将黄铜板外形加工成UG-387/U型圆盖法兰，302在经301处理的铜板上均匀涂抹一层光刻胶并根据加工波导口尺寸的大小进行曝光处理将图案转移到光刻胶表面，302将光刻胶上曝光处理的图案刻蚀出来露出黄铜板表面，对暴露出的黄铜面进行刻蚀加工出一定尺寸的立方体波导腔，305去除黄铜表面的光刻胶并清洗，其中H为刻蚀深度对应1/4λg的长度，将305步骤后得到的黄铜进一步机械加工出销钉孔、螺钉孔以及手托即可得到SOLT开路校准所需的一体集成波导校准件；
进一步的，所述预设厚度根据实际频率的具体计算公式为：
其中，其中λg为空气中电磁波有效波长，λ为真空中电磁波长，ε0为空气介电常数，H偏移片厚度。
进一步的，矩形波导传播的TE10模波导口尺寸的长边a和窄边b分别表示为：
其中，fc为截止频率，μ为磁导率，c为光速。
实施例二：
本实施例的目的是提供一种高精度太赫兹超短波长校准件。
一种高精度太赫兹超短波长校准件，其采用实施例一中所述的一种高精度太赫兹超短波长校准件的制备方法进行制作，所述制备方法包括：
获取预设厚度的黄铜板，并进行打磨及抛光处理；
在所述黄铜板的上表面均匀涂抹光刻胶，并根据预设波导口尺寸对所述光刻胶进行光刻露出黄铜板表面；
对暴露出的黄铜板进行刻蚀加工出立方体波导腔；
去除黄铜板表面的光刻胶，并在黄铜板上加工预设尺寸的销钉孔、螺钉孔；
获得短路块和偏移片集成的开路校准件。
进一步的，所述加工后的黄铜板底部安装有圆柱型手托，方便用户手持。
实施例三：
本实施例的目的是提供一种矢量网络分析仪的校准方法。
一种矢量网络分析仪的校准方法，所述矢量网络分析仪SOLT开路校准时采用上述的一种高精度太赫兹超短波长校准件。
上述实施例提供的一种高精度太赫兹超短波长校准件制备方法及校准件完全可以实现，具有广阔应用前景。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (5)
1.一种高精度太赫兹超短波长校准件制备方法，其特征在于，包括：
获取预设厚度的黄铜板，并进行打磨及抛光处理，将黄铜板外形加工成UG-387/U型圆盖法兰；
在所述黄铜板的上表面均匀涂抹光刻胶，并根据预设波导口尺寸对所述光刻胶进行光刻露出黄铜板表面；
对暴露出的黄铜板进行刻蚀加工出立方体波导腔；去除黄铜板表面的光刻胶，并在黄铜板上加工预设尺寸的销钉孔和螺钉孔；
所述销钉孔和螺钉孔通过机械加工的方式按照偏移片制作标准进行加工；
获得短路块和偏移片集成的开路校准件；
将偏移片和短路块制作在一起，利用微加工的方式加工波导口尺寸及1/4λg的深度，其中，
；
所述波导口尺寸的长边a和窄边b分别表示为：
其中，为磁导率，c为光速。
2.如权利要求1所述的一种高精度太赫兹超短波长校准件制备方法，其特征在于，为了方便手持，在所述黄铜板底部加工有手托。
3.一种高精度太赫兹超短波长校准件，其特征在于，所述校准件采用如权利要求1-2任一项所述的一种高精度太赫兹超短波长校准件的制备方法进行制作。
4.如权利要求3所述的一种高精度太赫兹超短波长校准件，其特征在于，加工后的黄铜板底部设置有圆柱型手托。
5.一种矢量网络分析仪的校准方法，其特征在于，所述矢量网络分析仪SOLT开路校准时采用如权利要求3-4任一项所述的一种高精度太赫兹超短波长校准件。
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