一种高阻抗射频测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高阻抗射频测量装置，激励信号源的信号输出端连接至功分器的信号输入端，功分器的一个信号输出端连接至定向耦合器的信号输入端，功分器的另一个信号输出端连接至幅度检测器的一个信号输入端；定向耦合器的信号输出端连接至阻抗变换器的第一信号输入端，阻抗变换器还设置有第二信号输入端口，第二信号输入端口用于与待测器件和测量配件连接；定向耦合器的耦合端口连接至幅度检测器的另一个信号输入端，幅度检测器的信号输出端连接至处理器及显示单元；本发明专利技术极大地提高了高阻抗器件的测试精度，且构造了简化的校准算法，简化了接收机结构，降低了成本，使该系统能够广泛应用到高阻抗测试中。

A High Impedance Radio Frequency Measurement Device and Method

The invention discloses a high impedance radio frequency measurement device, in which the signal output end of the excitation signal source is connected to the signal input end of the power splitter, one signal output end of the power splitter is connected to the signal input end of the directional coupler, the other signal output end of the power splitter is connected to the signal input end of the amplitude detector, and the signal output end of the directional coupler is connected to the impedance converter. The first signal input terminal, the impedance converter is also provided with a second signal input port, the second signal input port is used to connect with the device to be tested and the measuring accessories; the coupling port of the directional coupler is connected to another signal input terminal of the amplitude detector, and the signal output terminal of the amplitude detector is connected to the processor and the display unit; the invention greatly improves the high impedance device. The test accuracy and the simplified calibration algorithm are also constructed, which simplifies the receiver structure and reduces the cost, so that the system can be widely used in high impedance test.

【技术实现步骤摘要】
一种高阻抗射频测量装置及方法
本专利技术属于射频测量领域，尤其涉及一种高阻抗射频测量装置及方法。
技术介绍
常规的射频测试系统中大多数情况下以50欧为标准阻抗，包括Smith圆图归一化做计算分析时候也往往以50欧阻抗为标准。同时，连接电缆常用的也是以50欧为阻抗。当进行高阻抗测试时候，如测量电感的品质因数、测量LC谐振回路的并联等效谐振阻抗等，其阻抗往往高达500千欧。如果以反射方法进行测试，测试一个阻抗为500千欧的阻抗其对应的反射系数为(500-0.05)/(500+0.05)＝0.9998。而实际上现有的测试反射系数的仪器很难精确测试这个值，导致测试结果误差很大。例如：如果测试结果为0.9996(即误差为0.0002)，则对应的阻抗为250千欧。由上可见，此时测量结果失去意义。另外，常规的校准算法需要知道相位信息，为了获取相位信息，测试系统在搭建时候需要做相参处理。此时，系统需要激励信号源及本振信号源。同时，往往需要下变频到中频再处理，使系统的复杂度快速增加，成本大幅上升。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高阻抗射频测量装置及方法，以提高对高阻抗测试时的测试精度的问题。本专利技术采用以下技术方案：一种高阻抗射频测量装置，包括激励信号源，激励信号源的信号输出端连接至功分器的信号输入端，功分器的一个信号输出端连接至定向耦合器的信号输入端，功分器的另一个信号输出端连接至幅度检测器的一个信号输入端；定向耦合器的信号输出端连接至阻抗变换器的第一信号输入端，阻抗变换器还设置有第二信号输入端口，第二信号输入端口用于与待测器件和测量配件连接；定向耦合器的耦合端口连接至幅度检测器的另一个信号输入端，幅度检测器的信号输出端连接至处理器及显示单元。优选的，测量配件由开路器、短路器和负载电阻组成。优选的，负载电阻阻值为10kΩ。本专利技术的另一种技术方案：一种高阻抗射频器件的阻抗测试方法，使用权利要求上述的一种高阻抗射频测量装置，具体方法包括：将开路器、短路器、10kΩ负载电阻和待测元件分别连接至阻抗变换器的第二信号输入端口，通过幅度检测器分别测得其两个信号输入端所输入信号的幅度比值为ρopen、ρshort、ρload和ρDUT，并通过处理器及显示单元记录并显示；通过ρopen、ρshort、ρload和ρDUT分别计算出测量装置的方向性误差EDF、源匹配误差ESF和反向传输误差ERF；通过方向性误差EDF、源匹配误差ESF和反向传输误差ERF计算出待测器件的反射系数|S11|，通过|ZDUT|＝(1+|S11|)/(1-|S11|)计算得出待测器件的阻抗|ZDUT|；上述计算过程均通过处理器及显示单元进行，处理器及显示单元将待测器件的阻抗|ZDUT|进行显示。优选的，待测器件的反射系数|S11|具体通过|S11|＝(ρDUT-|EDF|)/(|ERF|+(ρDUT-|EDF|)·|ESF|)计算得出。优选的，反向传输误差ERF通过|ERF|＝2(ρopen-|EDF|)(ρshort-|EDF|)/(ρopen+ρshort)计算得出；源匹配误差ESF通过|ESF|＝|ρopen-ρshort-2|EDF||/|ρopen+ρshort|计算得出；方向性误差|EDF|＝ρload。本专利技术的有益效果是：本专利技术中包括测试激励信号源、功分器、定向耦合器、幅度测量器、处理器及显示单元等模块，利用阻抗变换器将50欧系统的阻抗变换到10千欧，并以10千欧为基准对高阻抗进行校准及测试，极大地提高了高阻抗测试精度；且构造了简化的校准算法，以简化接收机结构，降低成本；并通过测试结果表明，通过阻抗变换及校准处理后，能够显著提高测试高阻抗的准确性，使该系统能够广泛应用到高阻抗测试中。【附图说明】图1为本专利技术实施例中高阻抗射频测量装置的原理框图；图2位本专利技术实施例中定向耦合器的版图；图3位本专利技术实施例中定向耦合器的原理图；图4为本专利技术实施例中测试LC谐振回路(465KHz中心频率)的测试结果图；图5为本专利技术实施例中采用传统的基于50欧系统的测量方法测试LC谐振回路(465KHz中心频率)的测试结果图。其中：1.激励信号源；2.功分器；3.定向耦合器；4.阻抗变换器；5.幅度检测器；6.处理器及显示单元；41.第二信号输入端口。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术公开了一种高阻抗射频测量装置，如图1所示，包括激励信号源1，激励信号源1的信号输出端连接至功分器2的信号输入端，功分器2选用有两个输出端的功分器，将激励信号源1发出的激励信号等分为两份后，通过两个输出端口进行输出，其一个信号输出端连接至定向耦合器3的信号输入端，另一个信号输出端连接至幅度检测器5的一个信号输入端。定向耦合器3的信号输出端连接至阻抗变换器4的第一信号输入端，阻抗变换器4还设置有第二信号输入端口41，第二信号输入端口41用于与待测器件和测量配件连接。测量配件由开路器、短路器和负载电阻组成，负载电阻阻值为10kΩ。通过测量配件结合阻抗变换器4可以使定向耦合器3的耦合端口产生多种幅度的信号，在通过这些信号结合幅度测量器5得出多个幅度比值，通过幅度比值可以简化的计算出待测器件的阻抗。阻抗变换器4将系统50欧的阻抗变换为10千欧；即满足关系，Z1＝50，Z2＝10000，N1，N2分别为阻抗变换器中初级与次级线圈的圈数。定向耦合器3的耦合端口连接至幅度检测器5的另一个信号输入端，幅度检测器5的信号输出端连接至处理器及显示单元6。幅度检测器5完成两路信号幅度比值的检测，以直流电压的方式输出，此信号进入到处理器及显示单6，以完成人机界面交互处理。通过处理器及显示单元6对幅度检测器5测得的幅度比值进行计算、存储和显示，简化了测量过程，简化接收机结构，降低接收机的成本。本专利技术还公开了一种高阻抗射频器件的阻抗测试方法，使用上述的一种高阻抗射频测量装置，具体方法包括：将开路器、短路器、10kΩ负载电阻和待测元件分别连接至阻抗变换器4的第二信号输入端口，通过幅度检测器5分别测得其两个信号输入端所输入信号的幅度比值为ρopen、ρshort、ρload和ρDUT，并通过处理器及显示单元6记录并显示。通过ρopen、ρshort、ρload和ρDUT分别计算出测量装置的方向性误差EDF、源匹配误差ESF和反向传输误差ERF。具体的：方向性误差|EDF|＝ρload；源匹配误差ESF通过|ESF|＝|ρopen-ρshort-2|EDF||/|ρopen+ρshort|计算得出；反向传输误差ERF通过|ERF|＝2(ρopen-|EDF|)(ρshort-|EDF|)/(ρopen+ρshort)计算得出；通过|S11|＝(ρDUT-|EDF|)/(|ERF|+(ρDUT-|EDF|)·|ESF|)，结合方向性误差EDF、源匹配误差ESF和反向传输误差ERF计算出待测器件的反射系数|S11|。最后，通过|ZDUT|＝(1+|S11|)/(1-|S11|)计算得出待测器件的阻抗|ZDUT|；上述计算过程均通过处理器及显示单元6进行，处理器及显示单元6将待测器件的阻抗|ZDUT|进行显示。实施例本实施例中，该装置中激励信号源1采用AD9910芯片，其频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高阻抗射频测量装置，其特征在于，包括激励信号源(1)，所述激励信号源(1)的信号输出端连接至功分器(2)的信号输入端，所述功分器(2)的一个信号输出端连接至定向耦合器(3)的信号输入端，所述功分器(2)的另一个信号输出端连接至幅度检测器(5)的一个信号输入端；所述定向耦合器(3)的信号输出端连接至阻抗变换器(4)的第一信号输入端，所述阻抗变换器(4)还设置有第二信号输入端口(41)，所述第二信号输入端口用于与待测器件和测量配件连接；所述定向耦合器(3)的耦合端口连接至所述幅度检测器(5)的另一个信号输入端，所述幅度检测器(5)的信号输出端连接至处理器及显示单元(6)。

【技术特征摘要】
1.一种高阻抗射频测量装置，其特征在于，包括激励信号源(1)，所述激励信号源(1)的信号输出端连接至功分器(2)的信号输入端，所述功分器(2)的一个信号输出端连接至定向耦合器(3)的信号输入端，所述功分器(2)的另一个信号输出端连接至幅度检测器(5)的一个信号输入端；所述定向耦合器(3)的信号输出端连接至阻抗变换器(4)的第一信号输入端，所述阻抗变换器(4)还设置有第二信号输入端口(41)，所述第二信号输入端口用于与待测器件和测量配件连接；所述定向耦合器(3)的耦合端口连接至所述幅度检测器(5)的另一个信号输入端，所述幅度检测器(5)的信号输出端连接至处理器及显示单元(6)。2.如权利要求1所述的一种高阻抗射频测量装置，其特征在于，所述测量配件由开路器、短路器和负载电阻组成。3.如权利要求2所述的一种高阻抗射频测量装置，其特征在于，所述负载电阻阻值为10kΩ。4.一种高阻抗射频器件的阻抗测试方法，其特征在于，使用权利要求1-3任一所述的一种高阻抗射频测量装置，具体方法包括：将开路器、短路器、10kΩ负载电阻和待测元件分别连接至阻抗变换器(4)的第二信号输入端口，通过幅度检测器(5)分别测得其两个信号输入端所输入信号的幅度比值为ρopen、ρshort、ρ...

【专利技术属性】
技术研发人员：马延军，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61