專利名稱：多端口器件分析裝置和方法以及該裝置的校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分析具有三個或更多個終端(端口)的多端口器件特性的多端口器件分析裝置和方法，特別涉及在不改變被測的多端口器件和分析裝置之間連接的情況下，可高效率和寬動態(tài)范圍地測量多端口器件的各種參數(shù)的多端口器件分析裝置和方法以及多端口分析裝置的校準(zhǔn)方法。
為了分析在各種通信系統(tǒng)中使用的通信器件或通信部件(被測器件)的特性，常常使用網(wǎng)絡(luò)分析器。網(wǎng)絡(luò)分析器可獲得各種測試參數(shù)，例如被測器件的發(fā)射函數(shù)、反射特性和相位特性(以下稱為“分散(scattering)參數(shù)S”或“S參數(shù)”)。在現(xiàn)有技術(shù)中已知這種S參數(shù)，通過觀察響應(yīng)于來自網(wǎng)絡(luò)分析器的掃描頻率信號產(chǎn)生的被測器件的頻率響應(yīng)(電壓和相位)來確定該S參數(shù)。
網(wǎng)絡(luò)分析器一般包括兩個端口，一個端口為輸入端口，另一個端口為輸出端口。輸入端口把掃描頻率信號(測試信號)傳送至被測器件，輸出端口則接收被測器件的響應(yīng)輸出信號。網(wǎng)絡(luò)分析器的輸入端口和輸出端口一般這樣組成，即通過網(wǎng)絡(luò)分析器中的開關(guān)操作可以將其中任一個端口轉(zhuǎn)換為另一個端口。圖1所示的方框圖表示這種網(wǎng)絡(luò)分析器的結(jié)構(gòu)實例。
下面簡要說明圖1所示的網(wǎng)絡(luò)分析器的結(jié)構(gòu)和操作。網(wǎng)絡(luò)分析器10有分別與定向電橋(或定向耦合器)11和12連接的兩個輸入-輸出端口P1和P2。各電橋11和12起信號分離電路的作用。來自信號發(fā)生器15的測試信號通過開關(guān)13有選擇地傳送給電橋11或電橋12中的一個。測試信號(掃描頻率信號)從端口P1和端口P2中選擇的一個端口傳送給被測器件。來自信號發(fā)生器15的測試信號還傳送給網(wǎng)絡(luò)分析器內(nèi)部作為基準(zhǔn)信號。就是說，該基準(zhǔn)信號和來自電橋11或12的輸入信號被分別提供給頻率轉(zhuǎn)換器17、18和19，從而被轉(zhuǎn)換成低頻信號。
經(jīng)頻率轉(zhuǎn)換后的輸入信號和基準(zhǔn)信號分別由AD轉(zhuǎn)換器21、22和23轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。由數(shù)字信號處理器(DSP)25處理該數(shù)字信號，以確定被測器件的S參數(shù)。在控制系統(tǒng)所有操作的CPU 28的控制之下，顯示器29按各種格式顯示該S參數(shù)或由該S參數(shù)導(dǎo)出的其它數(shù)據(jù)。
待測試的器件，例如在通信器件和系統(tǒng)中使用的部件，有時不僅僅形成有兩個終端，而是有三個或更多個終端(以下也可稱為“多端口器件”)。為了測量多端口器件的S參數(shù)，可以與具有兩個端口的網(wǎng)絡(luò)分析器組合地使用具有三個或更多個端口的S參數(shù)測試儀。圖2中示出這種實例，其中，三端口DUT與具有三端口的三端口S參數(shù)測試儀連接。
在使用圖2所示的三端口測試儀的情況下，在DUT與測試端口90、92和94連接之前，最好按高精度校準(zhǔn)測試儀，以測試DUT。一般來說，利用測試端口90和92、測試端口92和94及測試端口94和92之間的預(yù)定兩端口校準(zhǔn)儀進行這種校準(zhǔn)處理。然后，DUT與測試儀連接，測量S參數(shù)。
下面更詳細地說明使用常規(guī)網(wǎng)絡(luò)分析器測量三端口器件的S參數(shù)的處理方法。圖3是表示用于三端口器件測試的網(wǎng)絡(luò)分析器實例的方框圖。圖3所示的網(wǎng)絡(luò)分析器200在其中包括三端口測試儀，而且以與圖2所示實例相同的方式起作用。
網(wǎng)絡(luò)分析器200包括掃描頻率信號的信號源210，分別具有兩個開關(guān)電路(用電路1和電路2表示)的開關(guān)212、214、216、218及220，接收電路222和三個定向電橋(耦合器)230、232及234。接收電路222包括三個測量單元224、226和228。因此，圖3所示的接收電路222與圖1所示的頻率轉(zhuǎn)換器17、18、19和A/D轉(zhuǎn)換器21、22、23及DSP 25相對應(yīng)。測量單元228將測量信號源210的信號電平，即基準(zhǔn)電平“R”。其它測量單元224和226將測量來自被測器件的輸出信號(發(fā)射信號和/或反射信號)的信號電平。在本實例中，基于測量單元224和228之間電壓比的測量結(jié)果被表示為“測量A”，而基于測量單元226和228之間電壓比的測量結(jié)果被表示為“測量B”。
圖4是表示在用圖3所示的網(wǎng)絡(luò)分析器測試三端口器件300的S參數(shù)時S參數(shù)類型和開關(guān)設(shè)定與信號掃描操作數(shù)之間關(guān)系的表。在圖4中，符號SW1-SW5分別對應(yīng)于開關(guān)212-220。當(dāng)開關(guān)中的開關(guān)電路(電路1或電路2)打開時，該電路與其它電路部件連接成通路，而當(dāng)該開關(guān)電路關(guān)閉時，該電路通過終端電阻器接地。
三端口器件(DUT)300與網(wǎng)絡(luò)分析器200的測試端口240、242和244連接。首先，這樣設(shè)定開關(guān)，即使得測試信號通過測試端口240提供給DUT 300。在這種條件下，網(wǎng)絡(luò)分析器200測量DUT 300的S參數(shù)S11、S21和S31。例如，對于測量S參數(shù)S11來說，把測試(掃描頻率)信號210通過開關(guān)212(SW1)和測試端口240施加在DUT 300上。此時，來自DUT 300的輸入終端(1)的被反射的信號通過定向電橋230和開關(guān)216(SW3)由測量單元224接收，進行“測量A”。與此同時，對于測量S參數(shù)S21來說，來自DUT 300的終端(2)的發(fā)射信號通過電橋232和開關(guān)218(SW4)及開關(guān)220(SW5)由測量單元226接收，進行“測量B”。因此，通過對測試信號210的一次掃描可以測量S參數(shù)S11和S21。
對于測量S參數(shù)S31來說，在通過測試端口240把測試信號210施加在DUT 300的終端(1)上時，可測量來自DUT 300的終端(3)的發(fā)射信號。這樣，改變開關(guān)5的連接，使來自DUT 300的終端(3)的發(fā)射信號通過定向電橋234和開關(guān)220由測量單元226來接收。如上所述，對于測量S參數(shù)S11、S21和S31來說，如圖4的左側(cè)列所示，必須兩次把掃描信號施加給終端(1)。
按同樣的方式，通過把測試信號施加在DUT 300的終端(2)上，按圖4所示中心列的設(shè)定，網(wǎng)絡(luò)分析器200測量DUT 300的S參數(shù)S12、S22和S32。按圖4所示右側(cè)列的設(shè)定，網(wǎng)絡(luò)分析器200還測量DUT 300的S參數(shù)S13、S23和S33。這樣，按上述步驟和條件測量所有的S參數(shù)。
但是，在用圖2所示的三端口測試儀或圖3所示的三端口網(wǎng)絡(luò)分析器300的測量中存在的問題是，即使在兩個測試端口之間進行校準(zhǔn)步驟(兩端口校準(zhǔn))后，測試中的三端口器件的測量精度也不夠高。更具體地說，在測試DUT之前，將在測試端口90和92(240和242)、測試端口92和94(242和244)及測試端口94和90(244和240)之間進行兩端口校準(zhǔn)。但是，按照上述校準(zhǔn)步驟，盡管可以消除兩個測試端口之間的誤差系數(shù)，但不能完全校準(zhǔn)第三測試端口中的誤差系數(shù)。例如，在測試端口90和92(240和242)之間的校準(zhǔn)中，未測量在這種情況下測試端口94上的誤差。
在用上述常規(guī)測試儀或網(wǎng)絡(luò)分析器200測量S參數(shù)的情況下所存在的另一問題是，它需要很長的時間來完成測量。例如，如圖4的表所示，對于測量三個S參數(shù)的各組來說，必須兩次把掃描測試信號施加在DUT上。因此，為了獲得所有九個S參數(shù)，必須重復(fù)六次測試信號的掃描，導(dǎo)致花費長時間才能完成測量。
再一個問題涉及信號損失，即測量動態(tài)范圍損失。由于圖3所示的實例包括用于發(fā)射來自DUT的信號的與開關(guān)216或220串聯(lián)連接的開關(guān)218，所以在信號達到測量單元224或226之前，將導(dǎo)致信號損失。這種信號損失使測量動態(tài)范圍或網(wǎng)絡(luò)分析器中的測量靈敏度下降。
在用兩端口網(wǎng)絡(luò)分析器(圖5A)或通過兩端口測試儀(圖5B)測試三端口器件(DUT)中，DUT的第三終端必須通過已知值的電阻器終接。在S參數(shù)測量之前，在兩個測試端口P1和P2(Q1和Q2)之間進行兩端口校準(zhǔn)。然后，DUT的兩端口與網(wǎng)絡(luò)分析器(圖5A)或測試儀(圖5B)的測試端口連接，而DUT的剩余端口與電阻器R連接。在這種條件下，測量DUT的兩端口的S參數(shù)。然后，通過使DUT的下兩個端口與測試端口連接和使電阻器R與DUT的剩余端口連接，可測量S參數(shù)。通過把相同的處理重復(fù)一次以上，可以獲得所有的S參數(shù)。
在利用上述圖5A所示的兩端口網(wǎng)絡(luò)分析器或圖5B所示的兩端口測試儀進行的測量中，必須手工地多次改變DUT和網(wǎng)絡(luò)分析器(測試儀)及電阻器R之間的連接。因此，該測試方法的缺點是復(fù)雜和費時。并且，在電阻器R偏離理想值的情況下，在電阻器R的端口上會發(fā)生反射，導(dǎo)致S參數(shù)測量中的誤差。
因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠高效率和高精度地精確測量具有三個或更多個端口的多端口器件的參數(shù)的多端口器件分析裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供多端口器件分析裝置的校準(zhǔn)方法，該方法在多端口器件的測量中可以檢測分析裝置的誤差系數(shù)和補償該誤差系數(shù)。
本發(fā)明的再一個目的在于提供在不改變被測多端口器件和分析裝置之間的連接的情況下，高效率和寬動態(tài)范圍地測量多端口器件的各種參數(shù)的多端口器件分析裝置和方法。
本發(fā)明的再一個目的在于提供高效率、高精度和寬動態(tài)范圍地測量三端口器件的S參數(shù)的三端口器件分析裝置和該裝置的校準(zhǔn)方法。
本發(fā)明的再一個目的在于提供利用兩端口網(wǎng)絡(luò)分析器，高效率和高精度地測量三端口器件的S參數(shù)的三端口器件分析裝置。
為了測試具有三個或更多個端口的多端口器件，本發(fā)明的多端口器件分析裝置包括信號源，用于把測試信號提供給被測多端口器件(DUT)的一個終端；多個測試端口，用于連接多端口DUT的所有終端與對應(yīng)的測試端口；多個測量單元，用于測量來自與多端口DUT的相應(yīng)終端連接的對應(yīng)測試端口的信號；基準(zhǔn)信號測量單元，用于測量測試信號，以獲得與由多個測量單元測得的來自測試端口的信號的測量值相關(guān)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；多個終端電阻器，各電阻器被分別分配給一個測試端口；和開關(guān)裝置，用于有選擇地把測試信號提供給一個測試端口(輸入端口)，使終端電阻器與提供有測試信號的測試端口(輸入端口)不連接，而使終端電阻器與所有其它的測試端口連接；其中，在不改變測試端口和DUT終端之間連接的情況下，可獲得多端口DUT的參數(shù)，同時改變測試端口的選擇，直至所有測試端口都被指定為輸入端口。
按照本發(fā)明，由于本發(fā)明的多端口器件分析裝置有可以連接多端口DUT的所有端口的端口數(shù)，所以一旦DUT被全部連接，那么就不需要改變分析裝置和DUT之間的連接。此外，多端口器件分析裝置在各測試端口上設(shè)有終端電阻器(為了接收來自DUT的信號)，各終端電阻器被包括在校準(zhǔn)級和S參數(shù)測量級中。因此，即使終端電阻器偏離理想值時，也可以實現(xiàn)精確的測量。
圖1是表示具有兩個測試端口的網(wǎng)絡(luò)分析器的結(jié)構(gòu)實例的方框圖。
圖2是表示在常規(guī)技術(shù)中用網(wǎng)絡(luò)分析器和三端口測試儀的組合測量三端口器件的結(jié)構(gòu)實例的示意圖。
圖3是表示其中具有用于分析三端口器件的三端口測試儀的網(wǎng)絡(luò)分析器的結(jié)構(gòu)實例的示意性方框圖。
圖4是表示當(dāng)用圖3所示的網(wǎng)絡(luò)分析器測試三端口器件的S參數(shù)時S參數(shù)的類型和開關(guān)設(shè)定等的表。
圖5A是表示用兩端口網(wǎng)絡(luò)分析器測量三端口器件的基本結(jié)構(gòu)的示意圖，圖5B是表示用兩端口測試儀測量三端口器件的基本結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是表示作為本發(fā)明的多端口器件分析裝置的第一實施例的三端口網(wǎng)絡(luò)分析器的方框圖。
圖7是表示當(dāng)用圖6所示的裝置測試三端口器件時S參數(shù)的類型和開關(guān)設(shè)定之間關(guān)系的表。
圖8是表示在本發(fā)明第一實施例中作為三端口網(wǎng)絡(luò)分析器和三端口測試儀的組合的三端口器件分析裝置的示意性方框圖。
圖9表示圖8所示的三端口器件分析裝置中的測量模式表。
圖10(a)表示在圖9所示的表中用“S”表示的測試端口的信號流模式，圖10(b)表示在圖9所示的表中用“R”表示的測試端口的信號流模式。
圖11是當(dāng)被測器件與圖8所示的三端口器件分析裝置中的測試儀連接時的信號流圖。
圖12是表示在圖6和圖8所示的本發(fā)明的三端口器件分析裝置中的校準(zhǔn)處理的流程圖。
圖13表示在斷開被測器件的校準(zhǔn)處理中本發(fā)明的多端口分析裝置的信號流圖。
圖14是表示在用于測量具有n端口的多端口器件的具有n測試端口的第二實施例中多端口器件分析裝置的基本結(jié)構(gòu)實例的方框圖。
圖15是表示在采用兩端口網(wǎng)絡(luò)分析器測量三端口器件的第三實施例中多端口器件分析裝置的結(jié)構(gòu)實例的方框圖。
圖16是表示在圖15所示的分析裝置中的測量模式表。
圖17(a)表示在圖16所示的表中用“S”表示的測試端口的信號流模式，圖17(b)表示在圖16所示的表中用“R”表示的測試端口的信號流模式。
圖18是在圖16所示的表中用“L”表示的測試端口的信號流圖。
圖19是在連接被測器件時在圖16所示的測量模式中的信號流圖。
圖20是表示在圖15所示的本發(fā)明的多端口(三端口)分析裝置中的校準(zhǔn)處理流程圖。
圖21表示在斷開被測器件的校準(zhǔn)處理中圖15所示的分析裝置的信號流圖。
下面，參照


本發(fā)明的優(yōu)選實施例。將參照圖6-圖13說明本發(fā)明的多端口器件分析裝置的涉及三端口分析裝置的第一實施例。圖6所示的三端口分析裝置是在同一機殼內(nèi)裝有三端口測試儀的網(wǎng)絡(luò)分析器100。網(wǎng)絡(luò)分析器100包括信號源112、功率分配器114、具有測量單元122、124、126和128的接收器電路120、各自具有兩個開關(guān)電路和終端電阻器(歸一化阻抗)的開關(guān)130和132、以及定向電橋(或耦合器)134、136和138。
信號源112產(chǎn)生其頻率根據(jù)來自掃描控制器116的控制信號在預(yù)定范圍內(nèi)線性變化的測試信號。功率分配器114分配來自信號源112的測試信號的功率，并通過開關(guān)130和132提供給三端口DUT 140的所選擇的終端，和提供給接收器電路120中的測量單元122。
接收器電路120有四個測量單元122、124、126和128。各測量單元可以由例如圖1所示的頻率轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器和信號處理器構(gòu)成。測量單元122將測量信號源112的信號電平，即基準(zhǔn)電平“R”。其它測量單元124、126和128將測量來自三端口DUT 140的輸出信號(發(fā)射信號和/或反射信號)的信號電平。在本實例中，把基于測量單元122和124之間的電壓比率的測量結(jié)果表示為“測量A”，把基于測量單元122和126之間的電壓比率的測量結(jié)果表示為“測量B”。此外，把基于測量單元122和128之間的電壓比率的測量結(jié)果表示為“測量C”。
各開關(guān)130和132包括用圖6中的圓圈1和2表示的兩個開關(guān)電路，該開關(guān)將電路與外部信號通路連接或與內(nèi)部終端電阻器連接。開關(guān)130和132中的各終端電阻器被設(shè)定為DUT 140和網(wǎng)絡(luò)分析器的特征(歸一化的)阻抗，該阻抗一般為50歐姆。因此，開關(guān)130和132具有把測試信號提供給三端口DUT的被選擇的輸入端口和終接DUT的其它端口的功能。
定向電橋(或定向耦合器)134、136和138把來自開關(guān)130和132的測試信號傳送至DUT，和檢測來自DUT的信號(發(fā)射信號和/或反射信號)，并把檢測信號提供給接收器電路120。把來自定向電橋134的檢測信號提供給測量單元124，把來自定向電橋136的檢測信號提供給測量單元126，把來自定向電橋138的檢測信號提供給測量單元128。
圖7是表示當(dāng)用圖6所示的網(wǎng)絡(luò)分析器測試三端口器件140的S參數(shù)時S參數(shù)的類型和開關(guān)設(shè)定以及信號掃描數(shù)之間關(guān)系的表。在圖7中，符號SW1和SW2分別對應(yīng)于開關(guān)130和132。在該表中，當(dāng)開關(guān)電路(用圓圈1或2表示)打開時，意味著開關(guān)電路與外部電路部件連接，而當(dāng)開關(guān)電路關(guān)閉時，意味著開關(guān)電路通過終端電阻器接地。
三端口DUT 140與網(wǎng)絡(luò)分析器100的測試端口144、146和148連接。首先，這樣設(shè)定開關(guān)130，以便把測試(掃描頻率)信號通過定向電橋134和測試端口144提供給DUT 140的端口(1)。在該條件下，網(wǎng)絡(luò)分析器100測量DUT 140的S參數(shù)S11、S21和S31。來自DUT 140的端口(1)的反射信號通過定向電橋134由測量單元124接收，以確定S參數(shù)S11(測量A)。對于測量S參數(shù)S21來說，來自DUT 140的端口(2)的發(fā)射信號通過定向電橋136由測量單元126接收(測量B)。對于測量S參數(shù)S31來說，來自DUT 140的端口(3)的發(fā)射信號由測量單元128接收(測量C)。因此，通過測試信號的一次掃描同時測量三個S參數(shù)S11、S21和S31。
接著，開關(guān)130和132被設(shè)定為圖7所示的中心列，以便將測試(掃描頻率)信號通過定向電橋136和測試端口146提供給DUT 140的端口(2)。在該條件下，網(wǎng)絡(luò)分析器100測量DUT 140的S參數(shù)S12、S22和S32。來自DUT 140的端口(1)的發(fā)射信號通過定向電橋134由測量單元124接收，以測量S參數(shù)S12(測量A)。來自DUT140的端口(2)的反射信號通過定向電橋136由測量單元126接收，以測量S參數(shù)S22(測量B)。來自DUT 140的端口(3)的發(fā)射信號由測量單元128接收，以測量S參數(shù)S32(測量C)。因此，通過測試信號的一次掃描同時測量三個S參數(shù)S21、S22和S32。
隨后，開關(guān)130和132被設(shè)定為圖7所示的右側(cè)列，以便將測試(掃描頻率)信號通過定向電橋138和測試端口148提供給DUT 140的端口(3)。在該條件下，網(wǎng)絡(luò)分析器100測量DUT 140的S參數(shù)S13、S23和S33。來自DUT 140的端口(1)的發(fā)射信號通過定向電橋134由測量單元124接收，以測量S參數(shù)S13(測量A)。來自DUT140的端口(2)的發(fā)射信號通過定向電橋136由測量單元126接收，以測量S參數(shù)S32(測量B)。來自DUT 140的端口(3)的反射信號由測量單元128從定向電橋138接收，以測量S參數(shù)S33(測量C)。因此，通過測試信號的一次掃描同時測量三個S參數(shù)S21、S22和S32。
如上所述，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)分析器有與DUT 140的端口數(shù)相同數(shù)量的測量單元124、126和128(除了用于基準(zhǔn)測試信號的測量單元122以外)。通過測試信號的一次掃描可同時估算來自DUT 140的對應(yīng)三個端口的三個信號(一個反射信號和兩個發(fā)射信號)。因此，僅通過測試信號的三次掃描就可以測量DUT 140的所有(九個)S參數(shù)。此外，由于各對測量單元和定向電橋被分配給DUT的端口，所以在不使用開關(guān)或改變發(fā)射路徑中的連接的情況下，來自DUT的三個信號被傳送給對應(yīng)的測量單元。由此大大降低發(fā)射路徑中的信號損失，從而獲得更寬的測量動態(tài)范圍。
參照圖8-13說明本發(fā)明的校準(zhǔn)方法。圖8是表示組合三端口網(wǎng)絡(luò)分析器10和三端口測試儀30的三端口分析裝置的示意性方框圖。盡管圖8的實例有分開的網(wǎng)絡(luò)分析器和測試儀，但該裝置的結(jié)構(gòu)與在同一機殼中裝有測試儀的圖6所示的網(wǎng)絡(luò)分析器的結(jié)構(gòu)相同。
在圖8中，網(wǎng)絡(luò)分析器10包括信號源12、掃描控制器14、三個測量單元14、16和18、測量控制器24、顯示器26和控制器28。信號源12在掃描控制器14的控制下產(chǎn)生正弦波測試信號。例如，信號源12和掃描控制器14形成頻率同步器，由此產(chǎn)生其頻率在預(yù)定范圍內(nèi)線性變化(掃描)的測試信號。當(dāng)測試三端口器件(DUT)40時，測試信號通過開關(guān)32(在測試儀30中)有選擇地提供給DUT40的一個端口。測量單元14、16和18對應(yīng)于圖6所示的網(wǎng)絡(luò)分析器中的測量單元124、126和128。
測量控制器24控制網(wǎng)絡(luò)分析器10的整個操作，包括完成校準(zhǔn)步驟，確定整個分析裝置的誤差系數(shù)和補償該誤差系數(shù)，以高精度地獲得DUT的S參數(shù)。顯示器26顯示各種測量條件和測試參數(shù)的測量結(jié)果?？刂破?8包括各種鍵和開關(guān)及指示器件，用作該裝置的操作者的界面。
測試儀30包括開關(guān)32、三個定向電橋(定向耦合器)34、36和38、以及三個測試端口44、46和48。被測器件(DUT)40的三個端口通過電纜與對應(yīng)的測試端口連接。開關(guān)32把來自信號源12的測試信號有選擇地提供給測試端口44、46或48的其中一個端口，即DUT 40的一個端口。定向電橋34、36和38檢測來自對應(yīng)測試端口即DUT 40的端口的信號，并傳送給相應(yīng)的測量單元14、16和18。
圖9是表示圖8所示的分析裝置中的測量模式的表。該表表示測試儀30的測試端口把測試信號提供給DUT，并且該測試端口接收來自DUT的信號。例如，在模式a中，測試端口44起信號源“S”的作用，而測試端口46和48則起接收器“R”的作用，把接收的信號傳送給測量單元16和18。但是，應(yīng)該指出，由于通過測試端口44的來自DUT的反射信號也由測量單元14接收，所以表中的符號“S”表示信號源和接收器二者。因此，在模式a中測量DUT的S參數(shù)S11、S21和S31，在模式b中測量DUT的S參數(shù)S12、S22和S32，而在模式c中則測量DUT的S參數(shù)S13、S23和S33。
下面參照圖10和圖11的信號流圖，說明圖9所示的表中測量模式a-c所涉及的誤差系數(shù)。圖10(a)表示圖9所示表中用“S”表示的測試端口的信號流模式，圖10(b)表示圖9所示表中用“R”表示的測試端口的信號流模式。各個測試端口44、46和48用兩個節(jié)點來表示，在圖10(a)中為節(jié)點50和52，在圖10(b)中為節(jié)點54和56。
如圖10(a)所示，考慮與信號源12連接的測試端口，來自信號源12的測試信號被輸入至節(jié)點50。同時，一部分測試信號例如通過測試儀30中的定向電橋被傳送至“R”模式中的其它測試端口(Ed方向性)。來自DUT 40的反射信號被輸入至反射節(jié)點52。同時，一部分反射信號被傳送至“R”模式測試端口(Er反射跟蹤)，而另一部分反射信號由測試儀30中的測試端口或其它部件反射回到輸入節(jié)點50(Es源匹配)。
如圖10(b)所示，考慮僅與測量單元連接的測試端口，即在“R”模式中，來自DUT的信號被測量單元接收。同時，來自DUT的一部分信號被輸入至反射節(jié)點54，并傳送到“R”模式測試端口(Et發(fā)射跟蹤)，而該信號的另一部分由測試儀30中的測試端口或其它部件反射回到輸入節(jié)點56(El負載匹配)。
圖11是在圖9所示的測量模式中DUT與測試儀30連接時的信號流圖。對于三端口DUT 40來說，限定九個S參數(shù)S11、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32和S33，其中，各參數(shù)為用復(fù)數(shù)表示的幅度比率。S21和S31分別表示從測試端口44至測試端口46和48的發(fā)射系數(shù)。S11表示測試端口44上的反射系數(shù)。同樣，S32和S12分別表示從測試端口46至測試端口48及44的發(fā)射系數(shù)。S22表示在測試端口46上的反射系數(shù)。S13和S23分別表示從測試端口48至測試端口44及46的發(fā)射系數(shù)。S33表示在測試端口48上的反射系數(shù)?？梢岳脺y量單元通過測量模式a-c測量電壓來測量上述所有S參數(shù)。
正如參照圖10(a)和圖10(b)的描述，以及如圖11所示，在S參數(shù)測量中包括各種誤差系數(shù)(項)。例如，在測量模式a中，與信號源和測量單元14連接的測試端口44與三個誤差系數(shù)Ed、Es和Er有關(guān)。與測量單元16連接的測試端口46與兩個誤差系數(shù)Et和El有關(guān)，而與測量單元16連接的測試端口48與兩個誤差系數(shù)Et’和El’有關(guān)。此外，來自測試源12的一部分測試信號可在測試儀30內(nèi)漏泄，并到達測量單元16和18，因此，這些漏泄信號也被認(rèn)為是誤差系數(shù)(Ex、Ex’隔離)。
因此，為了高精度測量DUT的S參數(shù)，必須檢測和補償這些誤差系數(shù)(項)。圖12是表示在本發(fā)明的三端口器件分析裝置中的這種校準(zhǔn)處理的流圖。在校準(zhǔn)處理期間，DUT 40不連接該分析裝置的測試端口。圖13表示在不連接DUT的校準(zhǔn)處理中分析裝置的信號流圖。在圖12和圖13中，與信號源連接的測試端口用“測試端口a”來表示，把對應(yīng)于“測試端口a”的測量單元表示為“電路a”。未與信號源連接的測試端口分別用“測試端口b”和“測試端口c”來表示，把與測試端口b和c對應(yīng)的測量單元分別表示為“電路b”和“電路c”。
在圖12所示的校準(zhǔn)處理中，當(dāng)操作者通過控制器28開始校準(zhǔn)處理時(步驟100)，測試儀30中的開關(guān)32選擇一種測量模式(步驟101)。例如，可以選擇測量模式a，把信號源提供給測試端口44(測試端口a)。在校準(zhǔn)處理中最好采用具有“斷路”、“短路”和“負載”三種模式的校準(zhǔn)設(shè)定。
對于測量誤差系數(shù)Ex和Ex’來說，測量控制器24把測試端口a設(shè)定為“斷路”，把來自測試源的預(yù)定頻率的測試信號提供給測試端口a(步驟102)。由于未連接DUT，所以沒有信號被測試端口46接收，電路b(測量單元16)可以直接測量誤差系數(shù)Ex，該誤差系數(shù)是在測試儀30內(nèi)從信號源漏泄到測量單元16的信號(步驟103)。同樣，通過測量被電路c(測量單元18)接收的信號，可以直接確定誤差系數(shù)Ex’(步驟104)在圖12所示的校準(zhǔn)處理中，誤差系數(shù)Ed、Es和Er如下確定。一般地，對于確定這些誤差系數(shù)來說，測試端口a(測試端口44)在測試信號施加在其上時被提供三個不同的條件。在各條件下估算被電路a(測量單元14)接收的信號，從而獲得三個公式。通過求解這三個公式可以確定誤差系數(shù)Ed、Es和Er。
例如，假設(shè)測試端口44的反射系數(shù)為S11，被電路a(測量單元14)接收的電壓VR11可如下表示VR 11＝Ed+ErS11/(1-EsS11) ……(1)一般地，上述三個不同條件包括“斷路”、“短路”和“負載”測試端口44。“負載”指測試端口44與具有例如50歐姆的裝置的特征(歸一化)阻抗的終端電阻器連接。
因此，在圖12的處理中，通過保持測試端口a(44)的斷路電路，測量電路a(測量單元14)上的電壓(步驟105)。當(dāng)測試端口斷開時，反射信號有與測試信號相同的相位，即S11＝1，式(1)表示為VR 11＝Ed+Er/(1-Es) ……(2)在下一個步驟中，測試端口a(44)被短路(步驟106)，測量電路a(測量單元44)上的電壓(步驟107)。當(dāng)測試端口短路時，反射信號有與測試信號相反的相位，即S11＝-1，式(1)表示為VR 11＝Ed-Er/(1+Es) ……(3)在下一個步驟中，測試端口a(44)終接歸一化電阻器(步驟108)，測量電路a(測量單元44)上的電壓(步驟109)。當(dāng)測試端口被歸一化(理想)阻抗終接時，不出現(xiàn)反射信號，即S11＝0，因此，式(1)表示為VR 11＝Ed ……(4)因此，通過求解上述步驟中獲得的式(1)、(2)和(3)，可以確定三個誤差系數(shù)Ed、Es和Er(步驟110)。
圖12所示的校準(zhǔn)處理進行到確定誤差系數(shù)Et和El的步驟。在測試端口44和46按理想方式連接的情況下，各測試端口上的反射系數(shù)為零，而各測試端口上的發(fā)射系數(shù)為一(1)。因此，在該條件下，分別由測量單元14和16測量的電壓如下表示VR 11＝Ed+ErEl/(1-EsEl) ……(5)VR 21＝Et/(1-EsEl) ……(6)由于在上述步驟110中已知誤差系數(shù)Ed、Er和Es，所以可以按式(5)確定誤差系數(shù)El，根據(jù)該結(jié)果和式(6)，可以確定誤差系數(shù)El。
因此，在圖20所示的流程圖中，測試端口a(44)和b(46)被連接在一起(步驟111)，測量電路a(測量單元14)上的電壓VR 11和電路b(測量單元16)上的電壓VR 21(步驟112)。該校準(zhǔn)處理將在步驟110中獲得的誤差系數(shù)Ed、Es和Er提供給上述式(5)和(6)，從而確定關(guān)于測試端口b(46)的誤差系數(shù)Et和El(步驟113)。
利用與步驟111-113相同的步驟，還可以確定誤差系數(shù)Et’和El’。測試端口a(44)和c(48)被連接在一起(步驟114)，測量電路a(測量單元14)上的電壓VR11和電路c(測量單元18)上的電壓VR 31(步驟115)。在該條件下，分別由電路a(測量單元14)和電路c(測量單元18)測量的電壓如下表示VR 11＝Ed+ErEl’/(1-EsEl’)……(7)VR 21＝Et’/(1-EsEl’) ……(8)該處理方法將在步驟110中獲得的誤差系數(shù)Ed、Es和Er提供給式(7)和(8)，可以確定關(guān)于測試端口c(48)的誤差系數(shù)Et’和El’(步驟116)。
在上述處理中，可獲得測量模式a(其中，把測試信號提供給測試端口44)中所包括的誤差系數(shù)。然后，該處理方法查詢是否存在其誤差系數(shù)未確定的剩余測量模式(步驟117)。在上述實例中，由于未估算測量模式b和c的誤差系數(shù)，所以處理返回步驟101，改變測試儀30中的開關(guān)32，把測試信號提供給測試端口b(46)。重復(fù)步驟101至117中的步驟，直至相對于測量模式b和c來說，收集了所有的誤差項。然后，結(jié)束校準(zhǔn)處理。
如上所述，可以獲得三端口分析裝置中所有測量模式的誤差系數(shù)。因此，當(dāng)通過把DUT連接到該裝置上來測量DUT的S參數(shù)時，在S參數(shù)的計算期間可以消除(補償)這種誤差系數(shù)。因此，可以高精度地獲得三端口DUT 40的S參數(shù)。
由于本發(fā)明的多端口器件分析裝置有可以連接多端口DUT的所有端口的多個端口，所以一旦全部連接DUT，那么就不需要改變分析裝置和DUT之間的連接。此外，多端口器件分析裝置在各端口(信號接收端口)上設(shè)有終端電阻器，各終端電阻器包括在校準(zhǔn)級和S參數(shù)測量級中。因此，即使當(dāng)終端電阻器偏離理想值時，也可以實現(xiàn)精確的測量。
圖14是表示用于測量具有n個端口的多端口器件的本發(fā)明多端口器件分析裝置的第二實施例的基本結(jié)構(gòu)實例的方框圖。在本實例中，多端口分析裝置有n個測試端口P1-Pn和具有n個測量單元MU1-MUn(除了基準(zhǔn)測試信號的測量單元R之外)的接收器電路1202，用于測試具有n個終端(端口)的多端口器件。圖14所示的多端口器件分析裝置還包括n個定向電橋(耦合器)BRG1-BRGn和n個開關(guān)SW1-SWn、n個終端電阻器TR1-TRn、信號源112、功率分配器114和掃描控制器116。如圖14所示，盡管測試端口、測量單元、開關(guān)和定向電橋的數(shù)量增加，但基本結(jié)構(gòu)與圖6和圖8所示的實例相同。
信號源112根據(jù)來自掃描控制器116的控制信號產(chǎn)生其頻率在預(yù)定范圍內(nèi)線性變化的測試信號。功率分配器114分配來自信號源112的測試信號的功率，把測試信號通過開關(guān)SW1-SWn的其中一個開關(guān)提供給n端口DUT的所選擇終端。測量單元R將測量來自信號源112的測試信號的信號電平。其它測量單元MU1-Mun將測量來自DUT的相應(yīng)端口的輸出信號(發(fā)射信號和/或反射信號)的信號電平。
各個開關(guān)SW1-SWn使對應(yīng)的測試端口和定向電橋與測試源112或終端電阻器TR連接。當(dāng)測量n端口DUT的S參數(shù)時，測試端口P1-Pn的其中一個端口被提供來自測試源112的測試信號，而所有其它測試端口都與終端電阻器TR連接。把各個終端電阻器TR1-TRn設(shè)定為分析系統(tǒng)和DUT的歸一化(特征)阻抗，該阻抗一般為50歐姆。定向電橋BRG1-BRGn把來自DUT的信號(發(fā)射信號和/或反射信號)傳送到對應(yīng)的測量單元MU1-MUn。
在測量DUT的S參數(shù)前，校準(zhǔn)圖14所示的多端口器件分析裝置，以確定各種誤差系數(shù)。誤差系數(shù)和確定這類誤差系數(shù)的步驟大致與上述說明的三端口分析器件的步驟相同。但是，如果DUT的端口數(shù)(n)和分析裝置多于三個，那么誤差系數(shù)和S參數(shù)的數(shù)量將大于第一實施例中的數(shù)量。
由于本發(fā)明的多端口器件分析裝置有可以連接多端口DUT的所有端口的多個端口，所以一旦全部連接DUT，那么就不需要改變分析裝置和DUT之間的連接。此外，多端口器件分析裝置在各測試端口上(為了接收來自DUT的信號)設(shè)有終端電阻器，各終端電阻器包括在校準(zhǔn)級和S參數(shù)測量級中。因此，即使當(dāng)終端電阻器偏離理想值時，也可以實現(xiàn)精確的測量。
圖15是表示用于測量三端口器件的多端口器件分析裝置的第三實施例的基本結(jié)構(gòu)的方框圖。在本實例中，多端口器件分析裝置是兩端口網(wǎng)絡(luò)分析器和三端口測試儀的組合。在圖15中，網(wǎng)絡(luò)分析器310包括信號源12、掃描控制器14、兩個測量單元14和16、測量控制器24、顯示器26和控制器28。信號源12在掃描控制器14的控制下產(chǎn)生正弦波測試信號。當(dāng)測試被測(DUT)40的三端口器件時，把測試信號提供給通過開關(guān)32(在測試儀330中)選擇的DUT 40的一個端口。
測量控制器24控制網(wǎng)絡(luò)分析器310的整個工作，包括完成校準(zhǔn)步驟，確定整個分析裝置的誤差系數(shù)和補償誤差系數(shù)，以高精度地獲得被測器件的S參數(shù)。顯示器26顯示各種測量條件和測試參數(shù)的測量結(jié)果?？刂破?8包括各種鍵和開關(guān)及指示器件，用作該裝置的操作者的界面。
測試儀330包括開關(guān)32、三個定向電橋(定向耦合器)34、36和38、三個測試端口44、46和48、開關(guān)150以及終端電阻器152。被測器件(DUT)40的三個端口通過電纜與對應(yīng)的測試端口連接。開關(guān)32把來自信號源12的測試信號有選擇地提供給測試端口44、46或48的其中一個端口，即DUT 40的一個端口。
定向電橋34、36和38檢測來自對應(yīng)測試端口即DUT 40端口的信號，并發(fā)射給兩個測量單元14和16。由于網(wǎng)絡(luò)分析器310僅有兩個測量單元14和16，所以把來自一個定向電橋的信號提供給終端電阻器152。由開關(guān)150來進行這種選擇。終端電阻器152是分析裝置(和DUT)的歸一化(特征)阻抗，該阻抗一般為50歐姆。
圖16是表示在圖15所示的分析裝置中的測量模式表。該表表示測試儀330的測試端口把測試信號提供給DUT 40，該測試端口把來自DUT的信號傳送給終端電阻器152。例如，在模式a中，測試端口44起信號源“S”的作用，把測試信號輸入至DUT，把來自DUT的反射信號傳送至測量單元14。測試端口46起接收器“R”的作用，把接收的信號傳送至測量單元16，而測試端口48起負載“L”的作用，通過終端電阻器152終接DUT的對應(yīng)端口。因此，在模式a和b中測量DUT 40的S參數(shù)S11、S21和S31，在模式c和d中測量DUT40的S參數(shù)S12、S22和S32，而在模式e和f中測量DUT 40的S參數(shù)S13、S23和S33。
參照圖17-19的信號流圖，下面說明在圖16所示的表中測量模式a-f所包括的誤差項(系數(shù))。圖17(a)表示在圖16所示的表中用“S”表示的測試端口的信號流模式，圖17(b)表示在圖16所示的表中用“R”表示的測試端口的信號流模式。各個測試端口44、46和48用兩個節(jié)點來表示，在圖17(a)中為節(jié)點50和52，而在圖17(b)中為節(jié)點54和56。由于圖17(a)和圖17(b)中的誤差項與圖10(a)和圖10(b)中的誤差項相同，所以這里不再解釋。
圖18是在圖16所示的表中用“L”表示的測試端口的信號流圖，其中，測試端口與測試儀330中的終端電阻器152連接。由于終端電阻器152可以不是理想的，所以來自DUT 40的信號的一部分將被反射回至測試端口(誤差系數(shù)Ez)。
圖19是DUT連接到測試儀時在圖16所示的測量模式中的信號流圖。對于三端口DUT 40來說，限定九個S參數(shù)S11、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32和S33，其中，各參數(shù)是由復(fù)數(shù)表示的幅度比率。這些S參數(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的，并參照圖11進行過說明。在圖15所示的多端口分析裝置中，通過利用測量模式a-f由測量單元測量電壓來獲得所有S參數(shù)。
圖20是表示在本發(fā)明的多端口(三端口)分析裝置中的校準(zhǔn)處理的流程圖。在校準(zhǔn)處理期間，DUT 40不與分析裝置的測試端口連接。圖21表示在斷開被測器件的校準(zhǔn)處理中分析裝置的信號流圖。由于圖20所示的校準(zhǔn)處理與圖12所示的校準(zhǔn)處理相同，所以僅給出以下簡要說明。
當(dāng)開始校準(zhǔn)處理時(步驟400)時，開關(guān)32選擇一個測量模式(步驟401)。對于測量誤差系數(shù)Ex來說，測試端口a(測試端口44)被斷開，把測試信號提供給測試端口a(步驟402)。測量單元16測量誤差系數(shù)Ex(步驟403)。
為了確定誤差系數(shù)Ed、Es和Er，通過維持測試端口a的斷路，測量單元14測量接收的信號(步驟404)。把測試端口a短路(步驟405)，測量單元14測量接收的信號(步驟406)。測試端口a由終端(歸一化的)電阻器來終接(步驟407)，測量單元14測量接收的信號(步驟408)。通過求解在上述步驟中獲得的式(1)、(2)和(3)，確定誤差系數(shù)Ed、Es和Er(步驟409)。
圖20所示的校準(zhǔn)處理進行到確定誤差系數(shù)Et和El的步驟。測試端口a(測試端口44)和測試端口b(測試端口46)被連接在一起(步驟410)，測量單元16測量接收的信號(步驟411)。通過把系數(shù)Ed、Es和Er以及測量的電壓帶入式(5)和(6)，確定誤差系數(shù)Et和El(步驟412)。
通過與步驟410-412相同的步驟，也可以確定誤差系數(shù)Ez。測試端口a(測試端口44)和測試端口c(測試端口48)被連接在一起(步驟413)，利用測量單元14測量電壓VR 11(步驟414)。在該條件下，由測量單元14測量的電壓如下表示VR 11＝Ed+ErEz/(1-EsEz)……(9)該處理將以上獲得的誤差系數(shù)Ed、Es和Er提供給式(9)，可以確定(步驟415)關(guān)于測試端口c(測試端口48)的誤差系數(shù)Ez。
然后，該處理方法查詢是否剩余其誤差系數(shù)未確定的測量模式(步驟416)，如果有未校準(zhǔn)的模式，那么處理返回步驟401，重復(fù)步驟401至415中的步驟，直至相對于測量模式b-f來說，收集到所有的誤差項。
如上所述，可以獲得三端口器件分析裝置中相對于所有測量模式的誤差系數(shù)。因此，當(dāng)通過把DUT與該裝置連接來測量DUT的S參數(shù)時，在S參數(shù)的計算期間，這種誤差系數(shù)被消除(補償)。因此，可以高精度地獲得三端口DUT的S參數(shù)。
此外，在本發(fā)明的三端口器件分析裝置中，一旦全部連接DUT，那么就不需要改變分析裝置和DUT之間的連接。此外，三端口分析裝置設(shè)有終接DUT的三端口的其中一個端口的終端電阻器152，同一終端電阻器152包括在校準(zhǔn)級和S參數(shù)測量級中。因此，即使在終端電阻器偏離理想值時，也可以實現(xiàn)精確的測量。
在本發(fā)明的上述說明中，可以進行各種改進。例如，利用斷路、短路和負載三個條件來確定誤差系數(shù)Ed、Es和Er。但是，不同的條件例如由已知反射系數(shù)S11的不同終端電阻器來終接測試端口。此外，當(dāng)確定誤差系數(shù)Et和El時，不需要兩個測試端口之間的這種連接相同，即發(fā)射系數(shù)可以小于一(1)。僅要求在誤差系數(shù)的計算中必須把這些不同的條件加入到式(1)-(9)中。
盡管這里僅具體說明和論述了優(yōu)選實施例，但應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，根據(jù)上述技術(shù)并在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以進行本發(fā)明的許多改進和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于測試具有多個端子的多端口器件的多端口器件分析裝置，包括信號源，用于提供一測試信號到受測試的多端口器件(DUT)的一端子；多個測試端口，用于將多端口DUT的所有端子連接到對應(yīng)的測試端口；多個測量單元，用于測量來自與多端口DUT的對應(yīng)的端子連接的對應(yīng)測試端口的信號；一基準(zhǔn)信號測量單元，用于測量該測試信號，以獲得相對于由該多個測量單元測得的來自測試端口的信號測量值的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；多個終端電阻器，每個被分配到一個測試端口；開關(guān)單元，用于有選擇地將測試信號提供到測試端口之一(輸入測試端口)并斷開該終端電阻器與該輸入測試端口的連接而將該終端電阻器連接到所有其他的測試端口；其中多端口DUT的參數(shù)的獲得不需要改變測試端口與DUT的端子間的連接，而由開關(guān)單元改變測試端口的選擇直到所有測試端口都被分配作為輸入測試端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多端口器件分析裝置，還包括用于獲得多端口器件分析裝置的誤差系數(shù)的單元，在測量多端口DUT的參數(shù)之前不連接該多端口DUT；及一個單元，當(dāng)連接多端口DUT的所有端口到該多端口器件分析裝置的相應(yīng)測試端口時用于測量多端口DUT的參數(shù)；并且計算測得的值以及補償測得參數(shù)中的誤差系數(shù)以獲得多端口DUT的真實參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的多端口器件分析裝置，其中所述的用于獲得誤差系數(shù)的單元激活開關(guān)單元，用于選擇性地將測試信號提供到輸入測試端口而同時提供預(yù)定的校準(zhǔn)條件到輸入測試端口以通過利用相應(yīng)的測量單元測量來自該輸入測試端口的信號獲得輸入測試端口的誤差系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的多端口器件分析裝置，其中所述的用于獲得誤差系數(shù)的單元激活開關(guān)單元，用于選擇性地將測試信號提供到輸入測試端口而同時提供預(yù)定的校準(zhǔn)條件到輸入測試端口和/或一特殊的測試端口以通過利用相應(yīng)的測量單元測量來自輸入測試端口和該特殊測試端口的信號獲得輸入測試端口與該特殊的測試端口間的誤差系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的多端口器件分析裝置，其中所述的用于獲得誤差系數(shù)的單元激活開關(guān)單元，用于順序地改變輸入測試端口而測量誤差系數(shù)直到所有的測試端口都被分配作為輸入測試端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的多端口器件分析裝置，其中所述誤差系數(shù)包括涉及從輸入采測試端口到一特殊測試端口的漏信號的第一誤差系數(shù)，涉及來自輸入測試端口的反射信號的第二誤差系數(shù)，及涉及輸入測試端口和該特殊測試端口間的發(fā)射信號的第三誤差系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的多端口器件分析裝置，其中所述用于獲得誤差系數(shù)的單元提供預(yù)定的校準(zhǔn)條件到輸入測試端口和/或一特殊測試端口，其中所述預(yù)定校準(zhǔn)條件包括測試端口的“開路”、“短路”和“負載”。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的多端口器件分析裝置，其中所述多端口DUT的參數(shù)包括多端口DUT的散射參數(shù)(S參數(shù))。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的多端口器件分析裝置，其中所述終端電阻器的每一個均設(shè)置為多端口器件分析裝置和多端口DUT的特征阻抗。
10.一種利用多端口器件分析裝置測量多端口器件的參數(shù)的方法，包括以下步驟(a)在不將受測試的多端口器件(DUT)連接到多端口器件分析裝置的測試端口的條件下獲得多端口器件分析裝置的誤差系數(shù)；(b)將多端口DUT的所有端口均連接到多端口器件分析裝置的相應(yīng)測試端口；(c)通過選擇的一測試端口(輸入測試端口)提供一測試信號到多端口DUT的端口之一而通過提供在多端口器件分析裝置中的終接電阻器終接多端口DUT的其他端口；(d)利用相應(yīng)的測量單元經(jīng)多端口器件分析裝置的相應(yīng)測試端口測量來自多端口DUT的信號；(e)重復(fù)步驟(c)和(d)用于獲得多端口DUT的參數(shù)而不改變多端口器件分析裝置與多端口DUT之間的連接，同時順序地改變測試端口的選擇直到所有測試端口均被分配作為輸入測試端口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的多端口器件分析方法，其中所述的用于獲得多端口器件分析裝置的誤差系數(shù)的步驟(a)包括這樣一個過程，即選擇性地提供測試信號到測試端口之一(測試信號端口)同時提供預(yù)定的校準(zhǔn)條件到該測試信號端口以通過測量來自該測試信號端口的信號獲得測試信號端口的誤差系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的多端口器件分析方法，其中所述的用于獲得多端口器件分析裝置的誤差系數(shù)的步驟(a)包括這樣一個過程，即選擇性地提供測試信號到測試端口之一(測試信號端口)同時提供預(yù)定的校準(zhǔn)條件到該測試信號端口和/或一特殊測試端口以通過測量來自該測試信號端口和該特殊測試端口的信號獲得測試信號端口和該特殊測試端口的誤差系數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的多端口器件分析方法，其中所述的用于獲得多端口器件分析裝置的誤差系數(shù)的步驟(a)包括這樣一個過程，即順序地改變測試信號端口的選擇同時測量誤差系數(shù)直到全部測試端口均被分配作為測試信號端口。
14.一種用于測試三端口器件的三端口器件分析裝置，包括一信號源，用于提供一測試信號到受測試的三端口器件(DUT)的一個端口；三個測試端口，用于連接DUT的全部三個端口到相應(yīng)的測試端口；三個測量單元，用于測量來自連接到DUT的相應(yīng)端口的相應(yīng)的測試端口的信號；一基準(zhǔn)信號測量單元，用于測量該測試信號，以獲得相對于有三個測量單元從三個測試端口測得的信號測量值的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；三個終接電阻器，每個被分配到一個測試端口；及開關(guān)單元，用于選擇性地提供測試信號到測試端口之一(輸入測試端口)并且斷開輸入測試端口與終接電阻器的連接而同時將終接電阻器與全部其他測試端口連接；其中，在不改變?nèi)丝谄骷治鲅b置與DUT之間的連接而同時由開關(guān)單元改變測試端口的選擇直到測試端口全部被分配作為輸入測試端口的情況下獲得DUT的參數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的三端口器件分析裝置，還包括用于在測量DUT的參數(shù)之前不連接DUT來獲得三端口分析裝置的誤差系數(shù)的單元；用于當(dāng)將DUT的所有端口連接到三端口器件分析裝置的相應(yīng)測試端口時測量DUT的參數(shù)及計算測量值并補償參數(shù)中的誤差系數(shù)以獲得DUT的真實參數(shù)的單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的三端口器件分析裝置，其中用于獲得誤差系數(shù)的所述單元激活開關(guān)單元用于選擇性地提供測試信號到輸入測試端口同時提供預(yù)定的校準(zhǔn)條件到輸入測試端口以通過利用相應(yīng)的測量單元測量來自輸入測試端口的信號獲得輸入測試端口的誤差系數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的三端口器件分析裝置，其中用于獲得誤差系數(shù)的所述單元激活開關(guān)單元用于選擇性地提供測試信號到輸入測試端口同時提供預(yù)定的校準(zhǔn)條件到輸入測試端口和/或一特殊的測試端口以通過利用相應(yīng)的測量單元測量來自輸入測試端口和該特殊的測試端口的信號獲得輸入測試端口和該特殊的測試端口間的誤差系數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的三端口器件分析裝置，其中用于獲得誤差系數(shù)的所述單元激活開關(guān)單元用于順序地改變輸入測試端口同時測量誤差系數(shù)直到全部測試端口被分配作為輸入測試端口。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的三端口器件分析裝置，其中用于獲得誤差系數(shù)的所述單元提供預(yù)定的校準(zhǔn)條件到輸入測試端口和/或一特殊測試端口，其中所述預(yù)定的校準(zhǔn)條件包括測試端口的“開路”、“短路”和“負載”。
20.一種用于測試三端口器件的三端口器件分析裝置，包括一信號源，用于提供一測試信號到受測試的三端口器件(DUT)的一個端口；三個測試端口，用于連接DUT的全部三個端口到相應(yīng)的測試端口；二個測量單元，用于測量來自連接到DUT的二個相應(yīng)端口的二個相應(yīng)的測試端口的信號；一基準(zhǔn)信號測量單元，用于測量該測試信號，以獲得相對于有三個測量單元從三個測試端口測得的信號測量值的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；一個終接電阻器；第一開關(guān)單元，用于選擇性地將測試端口之一(第一測試端口)連接到終接電阻器；第二開關(guān)單元，用于選擇性地提供測試信號到測試端口之一(第二測試端口)作為輸入信號測試端口；其中，在不改變?nèi)丝谄骷治鲅b置與DUT間的連接的條件下測量來自第二測試端口和剩余測試端口(第三測試端口)的信號同時通過第二開關(guān)單元改變測試端口的選擇直到全部測試端口被分配作為輸入信號測試端口。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的三端口器件分析裝置，還包括用于在測量DUT的參數(shù)之前不連接DUT來獲得三端口分析裝置的誤差系數(shù)的單元；用于當(dāng)將DUT的所有端口連接到三端口器件分析裝置的相應(yīng)測試端口時測量DUT的參數(shù)及計算測量值并補償參數(shù)中的誤差系數(shù)以獲得DUT的真實參數(shù)的單元。
全文摘要
一種多端口器件分析裝置,包括:信號源,多個測試端口,多個測量單元,基準(zhǔn)信號測量單元,多個終端電阻器,開關(guān)裝置,把測試信號有選擇地提供給一個測試端口(輸入端口),使終端電阻器不連接具有測試信號的測試端口(輸入端口),同時使終端電阻器連接所有其它的測試端口;其中,在不改變測試端口和DUT終端之間連接的情況下,獲得多端口DUT的參數(shù),同時改變測試端口的選擇,直至所有測試端口都被指定為輸入端口。
文檔編號G01R27/00GK1264227SQ00100728
公開日2000年8月23日 申請日期2000年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月5日
發(fā)明者中山喜和, 我田浩隆 申請人:株式會社鼎新