[发明专利]矢量网络分析仪S参数测量不确定度的确定方法

权利要求书

1.一种矢量网络分析仪S参数测量不确定度的确定方法，其特征包括以下步骤： 

第一步，选择十二项误差模型作为矢量网络分析仪的自校准模型； 

第二步，选择合适的校准件，并确定校准件的S参数； 

第三步，使用校准件对矢量网络分析仪进行SOLT自校准，按照矢量网络分析仪测量信号流图，得到基于SOLT校准方法的十二项误差，并使用MCM蒙特卡洛器件仿真的方法得到十二项误差的概率密度分布； 

第四步，使用矢量网络分析仪测量被测件，将第三步得到的十二项误差的概率密度分布数据带入全二端口误差模型公式，使用MCM蒙特卡洛器件仿真测试方法，得到矢量网络分析仪被测件的S参数的不确定度及其相关性。 

2.根据权利要求1所述的矢量网络分析仪S参数测量不确定度的确定方法，其特征在于：第一步中矢量网络分析仪通过测量一组已知参数的校准件，比较测试数据和已知参数的校准件的标准数据，计算出矢量网络分析仪的系统误差，即系统自校准模型。 

3.根据权利要求1所述的矢量网络分析仪S参数测量不确定度的确定方法，其特征在于，第二步中校准件的S参数确定方法为：以校准件S参数的理想值作为该参数的期望值，设定一个离散值作为该参数的测量不确定度，该离散值通过查阅相关文献并根据经验进行设 定。 

4.根据权利要求1所述的矢量网络分析仪S参数测量不确定度的确定方法，其特征在于，所述十二项误差为，E_DF：正向方向性误差；E_DR：反向方向性误差；E_SF：正向源匹配误差；E_SR：反向源匹配误差；E_RF：正向反射跟踪误差；E_RR：反向反射跟踪误差；E_XF：正向隔离度误差；E_XR：反向隔离度误差；E_LF：正向负载匹配误差；E_LR：反向负载匹配误差；E_TF：正向传输跟踪误差；E_TR：反向传输跟踪误差。 

5.根据权利要求4所述的矢量网络分析仪S参数测量不确定度的确定方法，其特征在于，第三步SOLT自校准过程如下： 

1)单端口标准件SOL测量过程 

当i(i＝1or2)端口接单端口校准件时，12项误差模型简化为单端口误差模型，单端口校准件X的反射系数为Γ_X时，其测量值为S_mii(X)，由信号流图计算反射系数测量值可以得到如下表达式： 

i端口依次接短路校准件S(Γ＝Γ_S)、开路校准件O(Γ＝Γ_O)和匹配校准件L(Γ＝Γ_L)，结合式(1)，可得 

接匹配负载时，可以直接测得隔离度误差E_Xi＝S_mji(L)(i≠j，j＝1or2)，其中，E_Di为方向性误差，E_Ri为反射跟踪误差，E_Si为源匹配误差； 

2)直通T测量过程 

测量直通时，由信号流图可以得到散射参数测量值的表达式如下： 

E_Li为负载匹配误差，E_Xi为隔离度误差，E_Ti为传输跟踪误差。 

6.根据权利要求5所述的矢量网络分析仪S参数测量不确定度的确定方法，其特征在于，第四步推导全二端口误差模型公式，推导过程如下： 

1)1端口激励，由前向模型得到 

因此被测件1端口上入射波a₁和反射波b₁的表达式如下： 

根据前向误差模型，被测件2端口上入射波a₂和反射波b₂表示为： 

2)2端口激励，由后向模型得到 

其中：a₁'为2端口激励时被测件1端口上入射波，b₁'为2端口激励时被测件1端口上反射波，a₂'为2端口激励时被测件2端口上入射波，b₂'为2端口激励时被测件2端口上反射波。 

3)已知被测件端口上的入射波和反射波满足 

将(5)式-(12)式代入(13)式，可以归纳出全二端口被测件散射参数真实值的解析表达式如下： 

其中，S_11N＝(S_11M-E_DF)/E_RF，S_21N＝(S_21M-E_XF)/E_TF， 

S_12N＝(S_12M-E_XR)/E_TR，S_22N＝(S_22M-E_DR)/E_RR； 

S_11A、S_21A、S_12A和S_22A为被测件散射参数真实值； 

S_11M、S_21M、S_12M和S_22M为散射参数测量值。 

接下来，将第三步中得到的十二项误差的概率密度分布数据带入全二端口误差模型公式，通过仿真得到被测件S参数的概率密度分布，通过分析即可得到矢量网络分析仪测量被测件S参数的测量不确定度及S参数间的相关性。