利用頻域內(nèi)的校準(zhǔn)的時(shí)域測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定導(dǎo)電體上的校準(zhǔn)平面（14)中的時(shí)域內(nèi)的RF信號(hào)的電壓u(t)和/或電流i(t)的方法，其中，利用具有兩個(gè)輸出(20，22)和一個(gè)信號(hào)輸入（19)的至少一個(gè)定向耦合器（18)來(lái)耦合出/去耦從信號(hào)輸入（19)起沿校準(zhǔn)平面（14)的方向行進(jìn)的第一RF信號(hào)的第一分量和從校準(zhǔn)平面（14)起沿信號(hào)輸入（19)的方向行進(jìn)的第二RF信號(hào)的第二分量。在第一步驟中，對(duì)于定向耦合器（18)的兩端口誤差，根據(jù)頻率f來(lái)確定誤差項(xiàng)e。。、eM、ei。和en，然后在第二步驟中，通過(guò)第一數(shù)學(xué)運(yùn)算將信號(hào)值^(0和v2(t)變換成頻域作為波量％(f)和\(f)，并且根據(jù)波量Vi(f)和V2(f)，利用誤差項(xiàng)。和e^來(lái)計(jì)算校準(zhǔn)平面（14)中的頻域內(nèi)的絕對(duì)波量％和bi。
【專(zhuān)利說(shuō)明】利用頻域內(nèi)的校準(zhǔn)的時(shí)域測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于在導(dǎo)電體上的校準(zhǔn)平面中確定時(shí)域內(nèi)的RF信號(hào)的電壓u(t)和/ 或電流i(t)的方法，其中：根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分，導(dǎo)電體的一端具有第一端口并且相 對(duì)端具有校準(zhǔn)平面；在該校準(zhǔn)平面中，導(dǎo)電體被設(shè)計(jì)成如下：待測(cè)裝置可以以電氣方式與 校準(zhǔn)平面中的導(dǎo)電體相連接；利用具有兩個(gè)輸出的至少一個(gè)定向耦合器來(lái)耦合出第一 RF 信號(hào)和第二RF信號(hào)，其中該第一 RF信號(hào)從第一端口起沿校準(zhǔn)平面的方向在導(dǎo)電體上行進(jìn)， 以及該第二RF信號(hào)從校準(zhǔn)平面起眼第一端口的方向在導(dǎo)電體上行進(jìn)；在定向耦合器的第 一輸出處測(cè)量第一 RF信號(hào)的分量的時(shí)變的第一信號(hào)值Vl (t)，并且在定向耦合器的第二輸 出處測(cè)量第二RF信號(hào)的分量的時(shí)變的第二信號(hào)值v2(t);對(duì)于具有如下誤差矩陣E的定向 耦合器的兩端口誤差，
[0002]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于確定導(dǎo)電體上的校準(zhǔn)平面（14)中的時(shí)域內(nèi)的RF信號(hào)的電壓u(t)和/或電 流i(t)的方法，所述校準(zhǔn)平面（14)被設(shè)計(jì)成能夠在所述校準(zhǔn)平面（14)中以電氣方式連接 待測(cè)裝置（16)，其中：利用具有兩個(gè)輸出（20, 22)和一個(gè)信號(hào)輸入（19)的至少一個(gè)定向耦 合器（18)，耦合出第一 RF信號(hào)的分量和第二RF信號(hào)的分量，其中所述第一 RF信號(hào)從所述 定向耦合器（18)的信號(hào)輸入（19)起沿所述校準(zhǔn)平面（14)的方向在所述定向耦合器（18) 內(nèi)行進(jìn)，以及所述第二RF信號(hào)從所述校準(zhǔn)平面（14)起沿所述信號(hào)輸入（19)的方向在所述 定向耦合器（18)內(nèi)行進(jìn)；在所述定向耦合器（18)的第一輸出（20)處測(cè)量所述第一 RF信 號(hào)的分量的時(shí)變的第一信號(hào)值力(0 (72)，并且在所述定向耦合器（18)的第二輸出（22)處 測(cè)量所述第二RF信號(hào)的分量的時(shí)變的第二信號(hào)值v2(t) (74);所述定向耦合器（18)在所述 信號(hào)輸入（19)處與輸入線(xiàn)纜（10)相連接，其中所述輸入線(xiàn)纜（10)在所述輸入線(xiàn)纜（10) 的另一端處具有第一端口（12);對(duì)于具有如下誤差矩陣E的所述定向耦合器（18)的兩端 口誤差，
在第一步驟即校準(zhǔn)步驟中，根據(jù)頻率f確定誤差項(xiàng)e(ll、e1(l和en，然后在第二步驟 即測(cè)量步驟中，通過(guò)第一數(shù)學(xué)運(yùn)算將信號(hào)值&(0和^(〇變換到頻域作為波量'(f)和 V2(f);利用所述誤差項(xiàng)eoo、％、e1(l和en，根據(jù)所述波量Vjf)和V 2(f)來(lái)計(jì)算所述校準(zhǔn)平 面（14)中的所述頻域內(nèi)的絕對(duì)波量&1和131;通過(guò)第二數(shù)學(xué)運(yùn)算將所計(jì)算出的絕對(duì)波量 和匕轉(zhuǎn)換成所述校準(zhǔn)平面（14)中的時(shí)域內(nèi)的RF信號(hào)的電壓u(t)和/或電流i(t)， 其特征在于， 為了確定所述誤差項(xiàng)和en，所述定向耦合器（18)的所述信號(hào)輸入（19)與 所述輸入線(xiàn)纜（10)及所述第一端口（12)、所述定向耦合器（18)的所述第一輸出（20)和 所述定向耦合器（18)的所述第二輸出（22)各自以電氣方式與校準(zhǔn)裝置（26)相連接，并 且為了測(cè)量所述時(shí)變的第一信號(hào)值 Vl (t)和所述時(shí)變的第二信號(hào)值v2 (t)，將所述信號(hào)輸入 (19)、所述定向耦合器的所述第一輸出（20)和所述定向耦合器的所述第二輸出（22)與所 述校準(zhǔn)裝置（26)隔離，并且將所述信號(hào)輸入（19)、所述定向耦合器的所述第一輸出（20)和 所述定向耦合器的所述第二輸出（22)以電氣方式與時(shí)域測(cè)量裝置（34)相連接， 其中，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀即VNA作為所述校準(zhǔn)裝置（26)，其中所述VNA具有第一 VNA 端口（28)、第二 VNA 端口（30)和第三 VNA 端口（32)， 其中，在以電氣方式與所述第一輸出（20)相連接的所述第二VNA端口（30)處，測(cè)量經(jīng) 由所述定向f禹合器（18)的所述第一輸出（20) f禹合出的所述第一 RF信號(hào)的分量的波量a2， 并且在以電氣方式與所述第二輸出（22)相連接的所述網(wǎng)絡(luò)分析儀（26)的所述第三VNA端 口（32)處，測(cè)量經(jīng)由所述定向耦合器（18)的所述第二輸出（22)耦合出的所述第二RF信 號(hào)的分量的波量b 2， 其中，針對(duì)具有如下誤差矩陣I的、與所述VNA(26)的第一 VNA端口（28)相連接的所 述輸入線(xiàn)纜的第一端口（12)與所述校準(zhǔn)平面（14)之間的兩端口誤差，
確定誤差項(xiàng)4、icu、11(1和in，并且根據(jù)所述誤差項(xiàng)im、icu、in)和iu確定所述誤差項(xiàng) eoo、eoi、eio 矛口 eii， 由此，針對(duì)引導(dǎo)至所述定向耦合器（18)的所述信號(hào)輸入（19)的電氣輸入線(xiàn)纜（10)的 第一端口（12)、所述定向耦合器（18)的所述第一輸出（20)和所述定向耦合器（18)的所述 第二輸出（22)以及校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)K(16)，根據(jù)以下公式、基于散射矩陣S的散射參數(shù)S lliK、S21，K 和S31，K/S21，K來(lái)計(jì)算所述誤差項(xiàng)e^、e 1(l和en以及所述誤差項(xiàng)4、i1(l和in，其中校 準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)K(16)在各情況下以電氣方式與所述校準(zhǔn)平面（14)相連接，其中K等于0、S或M， 并且K分別代表類(lèi)型0開(kāi)路、類(lèi)型S短路或類(lèi)型Μ匹配的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（16) : i〇〇 = SlljM, (4)
m _ (7) _ P) 其中，q是開(kāi)路校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（16)的已知反射因數(shù)，并且。是短路校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（16)的已 知反射因數(shù)， 由此，根據(jù)以下公式，
m m 通過(guò)利用所述VNA(26)所執(zhí)行的針對(duì)以下波量的測(cè)量來(lái)確定所述散射參數(shù)511^ S21，K 和S31，k/S21，k:K述第一端口（12)處的所述第一 RF信號(hào)的波量％、所述第一端口（12)處的 所述第二RF信號(hào)的波量k、所述定向耦合器（18)的所述第一輸出（20)處的所述第一 RF 信號(hào)的分量的波量a2和所述定向耦合器（18)的所述第二輸出（22)處的所述第二RF信 號(hào)的分量的波量b 2，其中在各情況下所述校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)K (16)以電氣方式連接至所述校準(zhǔn)平面 (14)， 其中，根據(jù)以下公式來(lái)確定波量％和bp (13) (15) (18) 其中：
{?) (10) (14) 其中，rDUT是連接至所述校準(zhǔn)平面（14)的所述待測(cè)裝置（16)即DUT的反射因數(shù)，并且 Zi是所述定向f禹合器（18)的第一輸出和第二輸出（20,22)處的阻抗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述時(shí)變的第一信號(hào)值Vl(t) (72)和所述 時(shí)變的第二信號(hào)值v2(t) (74)分別是電壓或電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一數(shù)學(xué)運(yùn)算是根據(jù)下式的快速 傅立葉變換即FFT， {V^l · Af)} = FFT{Vl(k · At)} (16) {V2(l · Af)} = FFT{v2(k · At)} (17) 其中 k = 0，1，"·，Ν-1 并且
其中：N是數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量；Af是頻率增量，其中Af = 2fmay(N_l) ;At是時(shí)間增量，其 中Λ t = 0. 5/fmax ;fmax表示校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可用的最大頻率， 其中，所述第二數(shù)學(xué)運(yùn)算是根據(jù)下式的逆快速傅立葉變換即IFFT，
(20) (21) 其中：?是所述校準(zhǔn)平面中的阻抗。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用示波器作為所述時(shí)域 測(cè)量裝置（34)。
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK104220894SQ201380018251
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】C·齊茨, G·阿姆布雷希特 申請(qǐng)人:羅森伯格高頻技術(shù)有限及兩合公司