[发明专利]扩展操作范围上的测试工具的校准

说明书

一种校准测试工具的方法包括：在第一操作范围集上确定所述测试工具上的校准装置的第一响应，基于所述第一响应在第二操作范围集上确定所述测试工具上的校准装置的所得出的第二响应，在所述第二操作范围集上测量所述测试工具上的校准装置的第二响应，并且基于所述所测量的第二响应和所述所得出的第二响应之间的比较确定对于所述第二操作范围集的测试工具的校正因子。

技术领域

测试工具通常用来评估诸如集成电路、通信系统等的电气装备的操作特性。例如，向量网络分析仪（VNA）通常用来评估射频（RF）或微波频率电路或系统的响应特性。

背景技术

为了确保测试工具的精确性能，典型地在实际使用之前对仪器进行校准过程。例如，VNA可以通过测量它的接收器的响应特性来校准，并且随后根据所测量的特性来调节后续接收器测量用于更高的精度。例如可以在制造、初始化或首次布置该测试工具时进行这样的校准过程。

在传统的校准过程中，将测试工具连接到具有已知响应的测试件（device undertest，DUT）。该测试件可以被称为校准标准、基准装置或已知装置。DUT的已知响应可以例如是已知的幅度响应、相位响应、或群组延迟响应。接着，测试工具测试校准标准的响应，并且将所测量响应与已知响应进行比较。最终，根据已知响应和所测量响应之间的任何差异来调节或校准测试工具。更具体地，调节测试工具的测量参数以使得所测量响应将更精确地对应于已知响应。

作为以上校准过程的示例，假定测试工具是VNA并且使用校准过程来校准VNA的接收器的幅度响应。进一步假定已知响应表示为“K”而所测量响应表示为“M=K+Δ”，其中Δ表示已知的和所测量的响应之间的差异。在这些条件下，VNA接收器可以通过以一个与Δ值对应的校正系数来调节它们的幅度测量而校准，以使得未来的测量将与已知响应一致。

通常，以上校准过程要求可靠地测量感兴趣的响应特性的能力。例如，当校准幅度响应时，校准过程必须能够可靠地测量在校准标准的输入和输出处的信号幅度，以便于测量输入和输出之间的幅度上的改变。通常使用功率计来检测在输入和输出处的各个信号幅度而可以以直接的方式实施此类幅度测量。然而，在其他类型的校准中，可能要求更复杂的技术来进行相关的测量。例如，当使用频率转换器（frequency translation device，FTD）（例如，混合器）作为校准标准而校准测试工具的相位响应时，由于输入和输出之间的频率上的改变而可能难以确定校准标准的输入和输出之间的相移。此难处源于当前没有任何可用的、能够在FTD的输入和输出处检测绝对相平（phase level）的通用的“相位计”（即，与“功率计”相似）的事实。

为了解决以上难处，已经开发了使用谐波梳状发生器（harmonic combgenerator）作为校准标准的新技术来校准测试工具的相位响应。换而言之，只要校准标准是具有已知相位响应的谐波梳状发生器，该新技术就可以进行相位校准。在此背景下，这样的谐波梳状发生器可以被称为“相位基准”，并且该校准技术可以被称为“相位基准”校准技术。相位基准校准技术的示例进一步在2011年5月18日提交的共有美国专利申请公开第2012/0295548号（‘548公开）中详细描述，其主题通过引用合并于此。

不幸地是，该相位基准技术具有至少两个显著的不足。首先，在大多数实际情况中，相位基准具有有限的操作范围。例如，可以在55MHz到67GHz的范围上操作。因此，相位基准无法用来在低于55Mhz或高于67GHz的频率处用来校准VNA或其他测试工具的接收器的相位响应。第二，相位基准通常受限于称为基频率（cardinal frequency）的离散频率。例如，典型的相位基准可以包括谐波梳状发生器，其在10MHz的整数倍（例如，60MHz,70MHz等）处生成信号。相位基准不能用来直接校准这些频率之间的相位响应，典型的校准也不能出借其自身以在这些频率之间内插。

鉴于以上，存在对克服传统途径的不足的测试工具的校准的新途径的普遍需要。

发明内容