一种用于开孔式负载阻抗测试系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于开孔式负载阻抗测试系统及其方法，该系统包括：矢量网络分析仪和接口转换装置，矢量网络分析仪通过连接线缆与接口转换装置相连，接口转换装置连接于待测的开孔式负载；其中接口转换装置包括同轴线连接部分、金属探针部分，和设置于同轴线连接部分与金属探针部分之间的过渡区域，金属探针部分设有第一金属探针和第二金属探针；第一金属探针一端连接于开孔式负载，另一端连接于同轴线连接部分的内芯；第二金属探针一端连接于开孔式负载，另一端连接于同轴线连接部分的金属外壁。

【技术实现步骤摘要】
一种用于开孔式负载阻抗测试系统及其方法
本专利技术涉及阻抗测试领域，特别涉及一种用于开孔式负载阻抗测试系统及其方法。
技术介绍
电子设备系统阻抗特性是电路系统的重要参数，涉及到电路带载能力、电路匹配特性、电路功耗特性等，也是电路仿真设计过程中的重要输入参数。对于电子设备系统阻抗特性的测量，相关的文献与专利进行了较为深入的分析与研究，测量电路阻抗包括：线缆特性阻抗、差分阻抗、表面阻抗、微带线路阻抗等，并形成了不同功能、不同结构特点的测试系统。典型的测试方法包括基于矢量网络分析仪测试电路传输反射特性来获得阻抗值、采用测量电压和电流的方式获得电路的阻抗特性、采用与标准电路阻抗对比获得待测电路的阻抗特性等，这些方法应用范围不同，具有各自优势与劣势。华为技术有限公司的《一种阻抗测试方法》专利(公开号：CN1967269)，公开了一种基于取样电阻的阻抗测试方法，各采样通道对同一测试信号进行电压测试，获得各个测试通道之间的差异参数。再分别测试取样电阻与待测电阻，根据通道差异参数、测试电压值，获取各电压测试值对应的电压真实值之间的比值，并将该比值带入被测阻抗的阻抗计算公式，获得阻抗值。该专利技术避免了采样通道固有差异对测试结果的影响，具有较高测试精度；迈普通信技术有限公司的《E1接口阻抗测试装置及系统》专利(公开号：CN102253288A)，提出了对数据通信设备E1接口阻抗测试的技术，主要包含峰值检波单元、窗口检波单元、逻辑电路单元，以及显示单元，适用于E1类型接口阻抗测试，可以提高E1接口阻抗测试效率，降低了成本；南京协辰电子科技有限公司的《阻抗测试装置》专利(公开号：CN105938160A)，提出了一种新型阻抗测试装置，包括切换安装机构、测试探针等。探针为接地探针或信号探针，安装于切换安装机构上，且部分或全部所述探针受切换安装机构驱动，可在测试位置与非测试位置之间切换。该阻抗测试装置，可实现在使用被选两探针进行阻抗测试时，非被选的探针远离待测电路板进而避免与待测电路板的其他地方接触，不会对测试产生干涉，保证测试结果的准确性，同时防止造成短路而使测量仪器损坏。关于阻抗测试的文献相对较少。2017年《研究与研发》的论文《矢量网络分析仪的时频域阻抗测量技术》中，研究人员利用矢量网络分析仪的频域和时域功能，同时对传输线特性尤其是阻抗特性进行评估，为传输线测试提供了一种新的方法。研究人员从矢量网络分析仪阻抗测试原理出发，通过对比网络仪开路校准及端口补偿后的Smith圆图测量结果、阻抗和相位格式测量结果，说明网络仪频域3种测量格式所表述的阻抗信息；利用矢量网络分析仪时域变换功能从时域上对传输线进行评估，可以获得传输线阻抗不连续点和各位置阻抗信息。2013年西安电子科技大学的研究论文《PCB板特性阻抗测试方法研究》中，研究人员对PCB板特性阻抗的测试方法进行了研究，从传输线理论与特性阻抗的基本概念及特性，到常用的特性阻抗测试标准、测试方法及测试设备进行了论述。同时对于TDR(时域反射计)测量特性阻抗的基本原理、分辨率、TDR设备的精准度及校准方法进行了深入研究。并参照IPC-TM-650标准给出了利用TDR设备对特性阻抗进行测量的基本操作步骤及仿真方法。对于日后的PCB板特性阻抗测试工作给出了理论指导及实际参考。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于开孔式负载阻抗测试系统及其方法，针对开孔式负载阻抗测试带来的困难，设计了一种接口转化装置，用于连接开孔式负载与矢量网络分析仪，并结合二端口网络理论，测试标准阻抗与待测接口转化装置，采用误差消除算法进行接口转化装置干扰消除，最终获得开孔式负载阻抗特性。为了实现以上目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于开孔式负载阻抗测试系统，其特点是，包括：矢量网络分析仪和接口转换装置，所述的矢量网络分析仪通过连接线缆与接口转换装置相连，所述的接口转换装置连接于待测的开孔式负载；其中所述的接口转换装置包括同轴线连接部分、金属探针部分，和设置于同轴线连接部分与金属探针部分之间的过渡区域，所述的金属探针部分设有第一金属探针和第二金属探针；所述的第一金属探针一端连接于开孔式负载，另一端连接于同轴线连接部分的内芯；所述的第二金属探针一端连接于开孔式负载，另一端连接于同轴线连接部分的金属外壁。所述的同轴线连接部分为圆柱型接口，其包括一圆柱和设置于圆柱内部中心的芯线，在芯线与圆柱之间填充介质。所述的第一金属探针和第二金属探针的间距为开孔式负载正负接口之间距离。所述的同轴线连接部分的接口为SMA型接口。所述的过渡区域为长方体。一种利用上述的用于开孔式负载阻抗测试系统的阻抗测试方法，包括：校准阻抗测试系统，消除矢量网络分析仪和连接线缆的误差；消除接口转化装置引入的测量误差，获得接口转换装置的阻抗转移矩阵；开展开孔式负载阻抗测试，通过矢量网络分析仪获取开孔式负载的阻抗值，经过阻抗转移矩阵进行误差消除，获得开孔式负载的阻抗特性。所述的消除接口转化装置引入的测量误差，获得接口转换装置的阻抗转移矩阵包括：根据同轴线连接部分和金属探针部分的物理尺寸，计算获得同轴线连接部分转移阻抗矩阵A和金属探针部分转移阻抗矩阵B，过渡区域转移阻抗矩阵C采用未知数替代；选择已知准确阻抗值的第一标准阻抗，替代阻抗测试系统中的开孔式负载阻抗，使得该第一标准阻抗与接口转换装置相连，在矢量网络分析仪读取测量阻抗值；分别测量两个不同阻值的第一标准阻抗，获得两组测试值；通过矩阵求逆运算和四元一次方程组求解，获得过渡区域转移阻抗矩阵C的未知数；在已经求解过渡区域转移阻抗矩阵C基础上，可获得同轴线连接部分转移阻抗矩阵A、金属探针部分转移阻抗矩阵B和过渡区域转移阻抗矩阵C，从而获得整个接口转化装置的阻抗转移矩阵T。所述的消除接口转化装置引入的测量误差，获得接口转换装置的阻抗转移矩阵后还包括：选择已知准确阻抗值的第二标准阻抗，替代阻抗测试系统中的开孔式负载阻抗，开展测试验证，验证求解得到的阻抗转移矩阵T的准确性。所述的接口转化装置阻抗矩阵为：T＝A*C*B。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：针对开孔式负载阻抗测试带来的困难，设计了一种接口转化装置，用于连接开孔式负载与矢量网络分析仪，并结合二端口网络理论，测试标准阻抗与待测接口转化装置，采用误差消除算法进行接口转化装置干扰消除，最终获得开孔式负载阻抗特性。附图说明图1为开孔式负载的结构图；图2为接口转化装置的结构示意图；图3为用于开孔式负载阻抗测试系统的结构图；图4为测试误差消除算法流程图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。对于开孔式负载，其接口为两个一定距离圆形孔，如图1所示。该接口不是典型的连接类型，无法与测试阻抗所用的标准接口包括BNC型、N型、SMA型接口连接，因此需要建立该接口与标准接口的转化装置。测试阻抗通常采用矢量网络分析仪作为测试仪器，矢量网络分析仪通常接口类型为SMA型，SMA型接口无法与开孔式负载直接连接带来了阻抗测试困难。如图2、3所示，一种用于开孔式负载阻抗测试系统，包括：矢量网络分析仪1和接口转换装置2，所述的矢量网络分析仪1通过连接线缆3与接口转换装置2相连，所述的接口转换装置2连接于待测的开孔式负载4；其中所述的接口转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于开孔式负载阻抗测试系统，其特征在于，包括：矢量网络分析仪和接口转换装置，所述的矢量网络分析仪通过连接线缆与接口转换装置相连，所述的接口转换装置连接于待测的开孔式负载；其中所述的接口转换装置包括同轴线连接部分、金属探针部分，和设置于同轴线连接部分与金属探针部分之间的过渡区域，所述的金属探针部分设有第一金属探针和第二金属探针；所述的第一金属探针一端连接于开孔式负载，另一端连接于同轴线连接部分的内芯；所述的第二金属探针一端连接于开孔式负载，另一端连接于同轴线连接部分的金属外壁。

【技术特征摘要】
1.一种用于开孔式负载阻抗测试系统，其特征在于，包括：矢量网络分析仪和接口转换装置，所述的矢量网络分析仪通过连接线缆与接口转换装置相连，所述的接口转换装置连接于待测的开孔式负载；其中所述的接口转换装置包括同轴线连接部分、金属探针部分，和设置于同轴线连接部分与金属探针部分之间的过渡区域，所述的金属探针部分设有第一金属探针和第二金属探针；所述的第一金属探针一端连接于开孔式负载，另一端连接于同轴线连接部分的内芯；所述的第二金属探针一端连接于开孔式负载，另一端连接于同轴线连接部分的金属外壁。2.如权利要求1所述的用于开孔式负载阻抗测试系统，其特征在于，所述的同轴线连接部分为圆柱型接口，其包括一圆柱和设置于圆柱内部中心的芯线，在芯线与圆柱之间填充介质。3.如权利要求1所述的用于开孔式负载阻抗测试系统，其特征在于，所述的第一金属探针和第二金属探针的间距为开孔式负载正负接口之间距离。4.如权利要求1所述的用于开孔式负载阻抗测试系统，其特征在于，所述的同轴线连接部分的接口为SMA型接口。5.如权利要求1所述的用于开孔式负载阻抗测试系统，其特征在于，所述的过渡区域为长方体。6.一种利用如1-5任一项所述的用于开孔式负载阻抗测试系统的阻抗测试方法，其特征在于，所述的方法包括：校准阻抗测试系统，消除矢量网络分析仪和连接线缆的误差；消除接口转化装置引入的测量误差，获得接口转换装置的阻抗转移矩阵；开展开孔式负载阻抗测试，通过矢量...

【专利技术属性】
技术研发人员：应小俊，陈亚南，石国昌，廖意，张元，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31