一种基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法技术

本发明专利技术提出了一种基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法，通过对多端口散射参数矩阵进行分块，使用四端口矢量网络分析仪多次测量不同端口的散射参数矩阵并进行组合，然后通过校准算法对组合后的矩阵进行精度提升，获得多端口散射参数。本发明专利技术通过四端口矢量网络分析仪对多端口被测件进行多次测试获散射参数矩阵，降低了对矢量网络分析仪端口数的要求，从而降低硬件测试成本；本发明专利技术的校准算法对组合后的多端口散射参数矩阵进行误差去除，提高散射参数的测试精度。

A multi port scattering parameter testing method based on four port vector network analyzer

The invention provides a multi port scattering parameter test method of four port vector network analyzer based on the multi port scattering parameter matrix block, repeated measurements of different ports using the four port vector network analyzer and scattering parameter matrix combination, and then through the calibration algorithm on the accuracy of matrix after the combination of promotion, get more port scattering parameters. The four port vector network analyzer for multi port measurement is tested by scattering parameters matrix, reducing the number of port vector network analyzer, thereby reducing the hardware cost; the invention of error calibration algorithm for multi port scattering parameter matrix after removal, improve the test precision of the scattering parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法
本专利技术涉及测试
，特别涉及一种基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法。
技术介绍
近年来，很多应用于无线通信和雷达的微波器件都带有四个甚至更多端口，使用四端口的矢量网络分析仪测试这些器件需要多次连接才能完成散射参数的表征。在科研生产中，在高精度和高可重复性的基础上快速完成测试，以提高生产效率。测试的总体效率取决于器件的连接速度，以及系统从一个测量路径转换到另一个测量路径并对数据进行处理的速度。随着信息服务业的高速发展，越来越多的数字工程师开始使用4端口高性能矢量网络分析仪进行高速背板、高速数字电缆、高速连接器、高速PCB的信号完整性测量和分析。互连的数字信号速率不高时，一般用差分阻抗参数即可表征，用时域反射计(TDR)进行测量和分析即可满足要求。但当信号速率达到6.25Gbps，甚至10Gbps、25Gbps后，系统的微波效应表现出来，阻抗参数模型过于简化，不足于表征高速互连性能，而混合模式S参数(即散射参数)则可以精确的像衡量微波系统一样来衡量高速互连的性能。此时，高性能网络分析仪就成为一个必不可少的工具。随着服务器，交换机、高速电缆和连接器中多端口传输应用越来越多，如何使用4端口矢量网络分析仪进行高精度的多端口(＞4)散射参数测试受到技术人员的关注。目前，主流的几个电子测试仪器厂商中，例如是德公司(前身安捷伦公司)，德国罗德与施瓦茨公司和日本安立公司均未在其四端口矢量网络分析仪加入多端口散射参数测试功能。现有技术方案存在以下不足：(1)现有的四端口矢量网络分析仪不支持多次测量后S参数矩阵的组合功能，对于多端口器件测试无法做到一键测试得到最终多端口的S参数；(2)使用矢量网络分析仪+S参数扩展装置的多端口测试方案硬件成本高，而且校准复杂且时间长；(3)现有的方案中，基于四端口矢量网络分析仪多次测试，然后将S参数矩阵手动组合成多端口S参数，没有经过校准，非测试端口不理想匹配会影响测试精度。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术提出一种基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法，通过对多端口散射参数矩阵进行分块，使用四端口矢量网络分析仪多次测量不同端口的散射参数矩阵进行组合，并通过校准算法对组合后的矩阵进行精度提升，获得多端口散射参数。可选地，上述基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法，包括：数据采集模块，用于从矢量网络分析仪的计算机内存中读取SNP格式的被测件S参数，并将其以S参数分块矩阵的形式进行存储；参数检查模块，用于判断数据获取模块得到的S参数矩阵是否满足无源性，如果S参数矩阵不满足无源性时，利用内差补偿算法对S参数矩阵进行特性修正；S参数归一化校准模块，利用S参数归一化校准算法，将所有测得S参数分块矩阵重新归一化，消除测量中非量测端口非理想匹配的影响；多端口组合控制模块，用于提示用户连接端口顺序和编号，并对矢量网络仪进行控制，得到需要的S参数分块矩阵，并将归一化后的S参数分块矩阵组合成完整的多端口S参数矩阵。可选地，上述基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法，具体包括以下步骤：步骤(1)：根据被测件的特点，首先利用矢量网络分析仪的传统校准方法将测量的参考断面校准到连接电缆的端口；然后根据多端口组合控制模块的指令，将测试电缆连接到被测件的指定端口处，利用矢量网络分析仪完成S参数的测试，并放入到数据存储模块中；在数据采集模块中，读取数据存储模块中的S参数，并将其转换成矩阵块的形式进行存储；步骤(2)：对步骤(1)中获得的S参数矩阵进行无源性测试，看其是否满足无源性，不满足无源性时利用内差补偿算法对S参数矩阵进行特性修正；S参数无源性的判断，通过如下公式得到S*(s)S(s)＜I(1)其中，I代表维数匹配的单位矩阵，*代表求取矩阵的转置；如果检测后发现S参数矩阵不满足无源性，则进行内插补偿保证S参数的无源特性；步骤(3)，当S参数经过特性的判断和内插补偿后，进入S参数归一化校准模块，利用S参数归一化校准算法，将所有测得S参数分块矩阵重新归一化，消除测量中非量测端口非理想匹配的影响；多端口网络S参数的归一化变换的公式如下所示S′(s)＝(I-S(s))-1(S(s)-Γ)(I-S(s)Γ)-1(I-S(s))(2)其中，S′(s)是归一化到阻抗为Zi(i＝1，…n)时的S参数矩阵，S(s)式变换前端口阻抗为ξi(i＝1，…n)时的S参数矩阵；I代表维数匹配的单位矩阵，Γ式匹配终端组成的对角矩阵；利用四端口矢量分析仪测量不同的四端口S参数组合，得到各个四端口网络的S参数，对于整个多端口被测件，该参数是多端口被测件基于特定阻抗下，散射矩阵特定位置的参数值，将这些四端口S参数矩阵块变换到基于相同的阻抗Zi(i＝1，…n)下，通过将这些S参数放置到矩阵中的对应位置，得到基于阻抗Zi(i＝1，…n)下的变换S参数矩阵，再利用式(2)可得多端口被测件的散射参数；步骤4，首先，针对对角线进行四端口S参数的连接测试，然后针对行进行测试两端口或四端口S参数测试，将步骤3归一化后的S参数矩阵块按测试顺序填充到多端口S参数矩阵中，最终组成完整的多端口S参数矩阵的测试结果，并传给矢量网络分析仪的图像界面中进行参数显示。本专利技术的有益效果是：(1)通过四端口矢量网络分析仪对多端口被测件进行多次测试获散射参数矩阵，降低了对矢量网络分析仪端口数的要求，从而降低硬件测试成本；(2)本专利技术的校准算法对组合后的多端口散射参数矩阵进行误差去除，提高散射参数的测试精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的模块化多端口散射参数测试装置原理框图；图2为本专利技术的多端口被测件示意图；图3为本专利技术的多端口S参数组合控制流程图；图4为本专利技术的多端口散射参数测试方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术给出了一种基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法，通过对多端口散射参数矩阵进行分块，使用四端口矢量网络分析仪多次测量不同端口的散射参数矩阵进行组合，并通过校准算法对组合后的矩阵进行精度提升，获得多端口散射参数。本专利技术的基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法可嵌入到矢量网络分析仪的整机软件中并运行于仪器的计算机中，其包括：数据采集模块，用于从矢量网络分析仪的计算机内存中读取SNP格式的被测件S参数(端口数＜＝4)，并将其以S参数分块矩阵的形式进行存储；参数检查模块，用于数据获取模块得到的S参数矩阵是否满足无源性(本专利技术主要用于多端口无源高速传输线的测试，所以被测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法，其特征在于，通过对多端口散射参数矩阵进行分块，使用四端口矢量网络分析仪多次测量不同端口的散射参数矩阵进行组合，并通过校准算法对组合后的矩阵进行精度提升，获得多端口散射参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法，其特征在于，通过对多端口散射参数矩阵进行分块，使用四端口矢量网络分析仪多次测量不同端口的散射参数矩阵进行组合，并通过校准算法对组合后的矩阵进行精度提升，获得多端口散射参数。2.如权利要求1所述的基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法，其特征在于，包括：数据采集模块，用于从矢量网络分析仪的计算机内存中读取SNP格式的被测件S参数，并将其以S参数分块矩阵的形式进行存储；参数检查模块，用于判断数据获取模块得到的S参数矩阵是否满足无源性，如果S参数矩阵不满足无源性时，利用内差补偿算法对S参数矩阵进行特性修正；S参数归一化校准模块，利用S参数归一化校准算法，将所有测得S参数分块矩阵重新归一化，消除测量中非量测端口非理想匹配的影响；多端口组合控制模块，用于提示用户连接端口顺序和编号，并对矢量网络仪进行控制，得到需要的S参数分块矩阵，并将归一化后的S参数分块矩阵组合成完整的多端口S参数矩阵。3.如权利要求2所述的基于四端口矢量网络分析仪的多端口散射参数测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤(1)：根据被测件的特点，首先利用矢量网络分析仪的传统校准方法将测量的参考断面校准到连接电缆的端口；然后根据多端口组合控制模块的指令，将测试电缆连接到被测件的指定端口处，利用矢量网络分析仪完成S参数的测试，并放入到数据存储模块中；在数据采集模块中，读取数据存储模块中的S参数，并将其转换成矩阵块的形式进行存储；步骤(2)：对步骤(1)中获得的S参数矩阵进行无源性测试，看其是否满足无源性，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁国平，刘丹，庄志远，杨明飞，于文科，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37