测试装置的校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及测试设备的校准方法，该测试设备具有用于对包括校准面内的第一端口(114)和第二端口(118)的双端口被测对象(20)即DUT进行测试的第一和第二定向耦合器(200，202)，其中，以校准该测试设备为目的，具有第一、第二、第三、第四、第五和第六测试端口的矢量网络分析仪(204)连接至校准面内的第一端口和第二端口，以使得经由电磁波的各个波导，第一测试端口(206)连接至校准面(16)内的第一端口、第二测试端口(208)连接至校准面内的第二端口、第三和第四测试端口(210，212)连接至第一定向耦合器并且第五和第六测试端口(214，216)连接至第二定向耦合器。针对不同的校准标准，散射参数是针对各期望频率所确定的并且用于计算描述经由定向耦合器的传输的各散射矩阵。针对不同的校准标准，为了获得校正后的散射矩阵而对散射矩阵进行校正。通过利用预定校准算法来使用校正后的散射矩阵的散射参数确定一方面为测试端口与另一方面为端口之间的信号传输所用的误差矩阵的项。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有第一定向耦合器和第二定向耦合器的测试设备的校准方法，根据权利要求1的前序部分所述的测试设备用于对双端口被测对象(DUT，DeviceUnderTest(被测器件))进行测试，其中该双端口被测对象具有处于校准面内的第一端口和第二端口，其中，以校准所述测试设备为目的，具有第一测试端口、第二测试端口、第三测试端口、第四测试端口、第五测试端口和第六测试端口的矢量网络分析仪(VNA)连接至所述校准面内的第一端口和第二端口，以使得经由电磁波的各个波导，所述第一测试端口连接至所述校准面内的第一端口、所述第二测试端口连接至所述校准面内的第二端口、所述第三测试端口和所述第四测试端口连接至所述第一定向耦合器并且所述第五测试端口和所述第六测试端口连接至所述第二定向耦合器；在所述第一测试端口处，电磁波a1沿所述校准面内的第一端口的方向离开并且电磁波b1从所述校准面内的第一端口的方向进入；在所述第二测试端口处，电磁波a2沿所述校准面内的第二端口的方向离开并且电磁波b2从所述校准面内的第二端口的方向进入；在所述校准面内的第一端口处，电磁波aDUT,1从所述第一测试端口的方向进入并且电磁波bDUT,1沿所述第一测试端口的方向离开；在所述校准面内的第二端口处，电磁波aDUT,2从所述第二测试端口的方向进入并且电磁波bDUT,2沿所述第二测试端口的方向离开；在所述第一测试端口和所述校准面内的第一端口之间，所述第一定向耦合器将电磁波a1的分量去耦作为aMess,1并且馈送至所述VNA的所述第三测试端口；在所述第一测试端口和所述校准面内的第一端口之间，所述第一定向耦合器将电磁波b1的分量去耦作为bMess,1并且馈送至所述VNA的所述第四测试端口；在所述第二测试端口和所述校准面内的第二端口之间，所述第二定向耦合器将电磁波a2的分量去耦作为aMess,2并且馈送至所述VNA的所述第五测试端口；在所述第二测试端口和所述校准面内的第二端口之间，所述第二定向耦合器将电磁波b2的分量去耦作为bMess,2并且馈送至所述VNA的所述第六测试端口；为了校准所述测试设备，代替所述DUT，在所述校准面内设置至少三个不同的校准标准；以及对于各校准标准K并且对于a1或a2的频率为f的各期望频点，针对该校准标准K，在所述VNA的第y个测试端口和第x个测试端口之间确定散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2、3、4、5或6并且y＝1或2，以及根据已知值a1,K,f和a2,K,f且根据测量值b1,K,f、b2,K,f、aMess,1,K,f、bMess,1,K,f、aMess,2,K,f和bMess,2,K,f来确定频率f，其中：b1,K,fb2,K,f=S11,K,fS12,K,fS21,K,fS12,K,fa1,K,fa2,K,f]]>aMess,1,K,fbMess1,K,f=S31,K,fS32,K,fS41,K,fS42,K,fa1,K,fa2,K,f]]>aMess,2,K,fbMess,2,K,f=S51,K,fS52,K,fS61,K,fS62,K,fa1,K,fa2,K,f]]>其中，描述经由定向耦合器的传输的散射矩阵Sunkorr,K,f为：Sunkorr,K,f=S11,unkorr,K,fS12,unkorr,K,fS21,unkorrK,fS22,unkorr,K,f,]]>根据下式以散射参数S11,unkorr,K,f、S12,unkorr,K,f、S21,unkorr,K,f和S22,unkorr,K,f从校准标准的所测量到的散射参数Sxy,K,f来计算该散射矩阵Sunkorr,K,f，其中x＝3、4、5、6并且y＝1、2：S11,unkorr,K,f=bMess,1,K,faMess,1,K,f=S41,K,fS31,K,f=σ11]]>S21,unkorr,K,f=bMess,2,K,faMess,1,K,f=S61,K,fS31,K,f=σ21]]>S12,unkorr,K,f=bMess,1,K,faMess,2,K,f=S42,K,fS52,K,f=σ12]]>S22,unkorr,K,f=bMess,2,K,faMess2,K,f=S62,K,fS52,K,f=σ22]]>其中，利用校准标准的所测量到的散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2并且y＝1、2，将一方面描述所述VNA的所述第一测试端口和所述校准面内的第一端口之间的传输、另一方面描述所述VNA的所述第二测试端口和所述校准面内的第二端口之间的传输的散射矩阵SI,K,f确定为：SI,K,f=S11,K,fS12,K,fS21,K,fS22,K,f]]>其中，利用散射矩阵SI,K,f的所测量到的散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2并且y＝1、2，借助预定校准算法，根据电磁波a1或a2的频率f，针对一方面为所述第一测试端口和另一方面为所述校准面内的第一端口之间的信号传输，来确定误差矩阵IA的项i00、i01·i10和i11：IA=i00i01i10i11]]>其中，IA是根据下式的散射矩阵：b1aDUT,1=IAa1bDUT,1]]>其中，利用散射矩阵SI,K,f的所测量到的散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2并且y＝1、2，借助预定校准算法，根据电磁波a1或a2的频率f，针对一方面为所述第二测试端口和另一方面为所述校准面内的第二端口之间的信号传输，来确定误差矩阵IB的项i22、i23·i32和i33：IB=i22i23i32i33]]>其中，IB是根据下式的散射矩阵：aDUT,2b2=IBbDUT,2a2.]]>
技术介绍
在高频和微波技术中，最重要的测量任务其中之一涉及反射系数的测量，或者通常在多端口的情况下，涉及散射参数的测量。可按线性方式描述的被测器件(DUT)的网络行为的特性是由散射参数所表示的。通常，这不仅是所关注的单个测量频率处的散射参数，而且是这些散射参数对于有限宽的测量带宽的频率依赖。相关联的测量方法被称为网络分析。根据所讨论的测量任务中的相位信息的重要性，可以仅在值的方面测量散射参数或者也可以将散射参数作为复杂的测量来进行测量。在第一种情况下说到的是标量网络分析，在第二种情况下说到的是矢量网络分析。根据方法、端口数量和测量频率范围，网络分析仪大体上是包括根据零差原理或外差原理进行工作的测试信号源和接收器的复杂系统。由于必须将测量信号经由线缆和具有未知且非理想的属性的其它组件馈送至被测器件并且再返回，因此除随机误差以外，网络分析中还会产生系统误差。通过目的在于确定出尽可能多的测试设备的未知参数的校准测量，可以在一定限度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试设备的校准方法，所述测试设备具有用于对包括校准面内的第一端口和第二端口的双端口被测对象即被测器件DUT进行测试的第一定向耦合器和第二定向耦合器，其中，以校准所述测试设备为目的，具有第一测试端口、第二测试端口、第三测试端口、第四测试端口、第五测试端口和第六测试端口的矢量网络分析仪即VNA连接至所述校准面内的第一端口和第二端口，以使得经由电磁波的各个波导，所述第一测试端口连接至所述校准面内的第一端口、所述第二测试端口连接至所述校准面内的第二端口、所述第三测试端口和所述第四测试端口连接至所述第一定向耦合器并且所述第五测试端口和所述第六测试端口连接至所述第二定向耦合器；在所述第一测试端口处，电磁波a1沿所述校准面内的第一端口的方向离开并且电磁波b1从所述校准面内的第一端口的方向进入；在所述第二测试端口处，电磁波a2沿所述校准面内的第二端口的方向离开并且电磁波b2从所述校准面内的第二端口的方向进入；在所述校准面内的第一端口处，电磁波aDUT,1从所述第一测试端口的方向进入并且电磁波bDUT,1沿所述第一测试端口的方向离开；在所述校准面内的第二端口处，电磁波aDUT,2从所述第二测试端口的方向进入并且电磁波bDUT,2沿所述第二测试端口的方向离开；在所述第一测试端口和所述校准面内的第一端口之间，所述第一定向耦合器将电磁波a1的分量去耦作为aMess,1并且馈送至所述VNA的所述第三测试端口；在所述第一测试端口和所述校准面内的第一端口之间，所述第一定向耦合器将电磁波b1的分量去耦作为bMess,1并且馈送至所述VNA的所述第四测试端口；在所述第二测试端口和所述校准面内的第二端口之间，所述第二定向耦合器将电磁波a2的分量去耦作为aMess,2并且馈送至所述VNA的所述第五测试端口；在所述第二测试端口和所述校准面内的第二端口之间，所述第二定向耦合器将电磁波b2的分量去耦作为bMess,2并且馈送至所述VNA的所述第六测试端口；为了校准所述测试设备，代替所述DUT，在所述校准面内设置至少三个不同的校准标准；以及对于各校准标准K并且对于a1或a2的频率为f的各期望频点，针对该校准标准K，在所述VNA的第y个测试端口和第x个测试端口之间确定散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2、3、4、5或6并且y＝1或2，以及根据已知值a1,K,f和a2,K,f且根据测量值b1,K,f、b2,K,f、aMess,1,K,f、bMess,1,K,f、aMess,2,K,f和bMess,2,K,f来确定频率f，其中：b1,K,fb2,K,f=S11,K,fS12,K,fS21,K,fS22,K,fa1,K,fa2,K,f]]>aMess,1,K,fbMess,1,K,f=S31,K,fS32,K,fS41,K,fS42,K,fa1,K,fa2,K,f]]>aMess,2,K,fbMess,2,K,f=S51,K,fS52,K,fS61,K,fS62,K,fa1,K,fa2,K,f]]>其中，描述经由定向耦合器的传输的散射矩阵Sunkorr,K,f为：Sunkorr,K,f=S11,unkorr,K,fS12,unkorr,K,fS21,unkorr,K,fS22,unkorr,K,f,]]>根据下式以散射参数S11,unkorr,K,f、S12,unkorr,K,f、S21,unkorr,K,f和S22,unkorr,K,f从校准标准的所测量到的散射参数Sxy,K,f来计算该散射矩阵Sunkorr,K,f，其中x＝3、4、5、6并且y＝1、2：S11,unkorr,K,f=bMess,1,K,faMess,1,K,f=S41,K,fS31,K,f=σ11]]>S21,unkorr,K,f=bMess,2,K,faMess,1,K,f=S61,K,fS31,K,f=σ21]]>S12,unkorr,K,f=bMess,1,K,faMess2,K,f=S42,K,fS52,K,f=σ12]]>S22,unkorr,K,f=bMess,2,K,faMess,2,K,f=S62,K,fS52,K,f=σ22]]>其中，利用校准标准的所测量到的散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2并且y＝1、2，将一方面描述所述VNA的所述第一测试端口和所述校准面内的第一端口之间的传输、另一方面描述所述VNA的所述第二测试端口和所述校准面内的第二端口之间的传输的散射矩阵SI,K,f确定为：SI,K,f=S11,K,fS12,K,fS21,K,fS22,K,f]]>其中，利用散射矩阵SI,K,f的所测量到的散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2并且y＝1、2，借助预定校准算法，根据电磁波a1或a2的频率f，针对一方面为所述第一测试端口和另一...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.26 DE 102013014175.31.一种测试设备的校准方法，所述测试设备具有用于对包括校准面内的第一端口和第
二端口的双端口被测对象即被测器件DUT进行测试的第一定向耦合器和第二定向耦合器，
其中，
以校准所述测试设备为目的，具有第一测试端口、第二测试端口、第三测试端口、第四
测试端口、第五测试端口和第六测试端口的矢量网络分析仪即VNA连接至所述校准面内的
第一端口和第二端口，以使得经由电磁波的各个波导，所述第一测试端口连接至所述校准
面内的第一端口、所述第二测试端口连接至所述校准面内的第二端口、所述第三测试端口
和所述第四测试端口连接至所述第一定向耦合器并且所述第五测试端口和所述第六测试
端口连接至所述第二定向耦合器；
在所述第一测试端口处，电磁波a1沿所述校准面内的第一端口的方向离开并且电磁波
b1从所述校准面内的第一端口的方向进入；
在所述第二测试端口处，电磁波a2沿所述校准面内的第二端口的方向离开并且电磁波
b2从所述校准面内的第二端口的方向进入；
在所述校准面内的第一端口处，电磁波aDUT,1从所述第一测试端口的方向进入并且电磁
波bDUT,1沿所述第一测试端口的方向离开；
在所述校准面内的第二端口处，电磁波aDUT,2从所述第二测试端口的方向进入并且电磁
波bDUT,2沿所述第二测试端口的方向离开；
在所述第一测试端口和所述校准面内的第一端口之间，所述第一定向耦合器将电磁波
a1的分量去耦作为aMess,1并且馈送至所述VNA的所述第三测试端口；
在所述第一测试端口和所述校准面内的第一端口之间，所述第一定向耦合器将电磁波
b1的分量去耦作为bMess,1并且馈送至所述VNA的所述第四测试端口；
在所述第二测试端口和所述校准面内的第二端口之间，所述第二定向耦合器将电磁波
a2的分量去耦作为aMess,2并且馈送至所述VNA的所述第五测试端口；
在所述第二测试端口和所述校准面内的第二端口之间，所述第二定向耦合器将电磁波
b2的分量去耦作为bMess,2并且馈送至所述VNA的所述第六测试端口；
为了校准所述测试设备，代替所述DUT，在所述校准面内设置至少三个不同的校准标
准；以及
对于各校准标准K并且对于a1或a2的频率为f的各期望频点，针对该校准标准K，在所述
VNA的第y个测试端口和第x个测试端口之间确定散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2、3、4、5或6并
且y＝1或2，以及根据已知值a1,K,f和a2,K,f且根据测量值b1,K,f、b2,K,f、aMess,1,K,f、bMess,1,K,f、
aMess,2,K,f和bMess,2,K,f来确定频率f，其中：
b1,K,fb2,K,f=S11,K,fS12,K,fS21,K,fS22,K,fa1,K,fa2,K,f]]>aMess,1,K,fbMess,1,K,f=S31,K,fS32,K,fS41,K,fS42,K,fa1,K,fa2,K,f]]>aMess,2,K,fbMess,2,K,f=S51,K,fS52,K,fS61,K,fS62,K,fa1,K,fa2,K,f]]>其中，描述经由定向耦合器的传输的散射矩阵Sunkorr,K,f为：
Sunkorr,K,f=S11,unkorr,K,fS12,unkorr,K,fS21,unkorr,K,fS22,unkorr,K,f,]]>根据下式以散射参数S11,unkorr,K,f、S12,unkorr,K,f、S21,unkorr,K,f和S22,unkorr,K,f从校准标准的
所测量到的散射参数Sxy,K,f来计算该散射矩阵Sunkorr,K,f，其中x＝3、4、5、6并且y＝1、2：
S11,unkorr,K,f=bMess,1,K,faMess,1,K,f=S41,K,fS31,K,f=σ11]]>S21,unkorr,K,f=bMess,2,K,faMess,1,K,f=S61,K,fS31,K,f=σ21]]>S12,unkorr,K,f=bMess,1,K,faMess2,K,f=S42,K,fS52,K,f=σ12]]>S22,unkorr,K,f=bMess,2,K,faMess,2,K,f=S62,K,fS52,K,f=σ22]]>其中，利用校准标准的所测量到的散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2并且y＝1、2，将一方面
描述所述VNA的所述第一测试端口和所述校准面内的第一端口之间的传输、另一方面描述
所述VNA的所述第二测试端口和所述校准面内的第二端口之间的传输的散射矩阵SI,K,f确定
为：
SI,K,f=S11,K,fS12,K,fS21,K,fS22,K,f]]>其中，利用散射矩阵SI,K,f的所测量到的散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2并且y＝1、2，借助
预定校准算法，根据电磁波a1或a2的频率f，针对一方面为所述第一测试端口和另一方面为
所述校准面内的第一端口之间的信号传输，来确定误差矩阵IA的项i00、i01·i10和i11：
IA=i00i01i10i11]]>其中，IA是根据下式的散射矩阵：
b1aDUT,1=IAa1bDUT,1]]>其中，利用散射矩阵SI,K,f的所测量到的散射参数Sxy,K,f，其中x＝1、2并且y＝1、2，借助
预定校准算法，根据电磁波a1或a2的频率f，针对一方面为所述第二测试端口和另一方面为
所述校准面内的第二端口之间的信号传输，来确定误差矩阵IB的项i22、i23·i32和i33：
IB=i22i23i32i33]]>其中，IB是根据下式的散射矩阵：
aDUT,2b2=IBbDUT,2a2,]]>所述校准方法的特征在于：
针对a1或a2的频率为f的各频率步长并且针对各校准标准K，执行散射矩阵Sunkorr,K,f的
校正，从而得到根据以下公式的校正后的散射矩阵Sc,K,f：
Sc,K,f=1Dσ11-σ12σ21ΓF,K,fσ12-σ11σ12ΓR,K,fσ21-σ22σ21ΓF,K,fσ22-σ12σ21ΓR,K,f]]>其中，D＝1-σ12σ21ΓF,K,fΓR,K,f，并且描述了将波馈送通过所述VNA的所述
第一测试端口时所述第二定向耦合器的输出处所测量到的传播波与反射波的比例，以及
描述了将波馈送通过所述VNA的所述第二测试端口时所述第一定向耦合器
的输出处所测量到的传播波与反射波的比例；
利用散射矩阵Sc,K,f的散射参数，借助预定校准算法，根据电磁波a1或a2的频率f，针对一
方面为所述第三测试端口和所述第四测试端口与另一方面为所述校准面内的第一端口之
间的信号传输，来确定误差矩阵EA的项e00、e01·e10和e11：
EA=e00e01e10e11]]>其中，EA是根据下式的散射矩阵：
bMess,1aDUT,1=EAaMess,1bDUT,1]]>利用散射矩阵Sc,K,f的散射参数，借助预定校准算法，根据电磁波a1或a2的频率f，针对一
方面为所述第五测试端口和所述第六测试端口与另一方面为所述校准面内的第二端口之
间的信号传输，来确定误差矩阵EB的项e22、e23·e32和e33：
EB=e22e23e32e33]]>其中，EB是根据下式的散射矩阵：
aDUT,2bMess,2=EBbDUT,2aMess,2]]>根据以下公式来确定来自积i01·i10的孤立项i01和i10以及来自积i23·i32的孤立项...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·齐茨，D·哈尔克，
申请(专利权)人：罗森伯格高频技术有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE