[发明专利]一种差分多端口器件测试建模方法

权利要求书

1.一种差分多端口器件测试建模方法，其特征在于，通过矢量网络分析仪和多端口散射参数测试装置对多端口被测件进行测试，获取参考信号和测试信号后，在矢量网络仪中进行处理，包括：

数据获取模块，用于从矢量网络分析仪的计算机内存中读取SNP格式的多端口参数数据，并将其以S参数矩阵的形式进行存储；

特性检查模块，用于判断数据获取模块得到的S参数矩阵是否满足无源性、稳定性和因果性，如果S参数矩阵不满足稳定性和因果性时，提示需要重新测试，不满足无源性时利用差值补偿算法对S参数矩阵进行特性修正；

参数计算模块，利用矩阵算法将多端口的S参数矩阵转换为频率依赖的RLCG参数模型；

格式变换模块，根据用户设置将得到的多端口器件的RLCG参数模型转换为Spice兼容格式、W-Element兼容格式、Self/Mutual格式和差模/共模数据格式。

2.如权利要求1所述的一种差分多端口器件测试建模方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤(1)：矢量网络分析仪的端口通过电缆连接到多端口散射参数测试装置，矢量网络分析仪输出信号后进入到多端口散射参数测试装置的信号分离模块，参考信号随之进入到数字信号信号处理单元进行后续的处理，而测试信号则经过开关矩阵后到达测试端口；信号到达测试端口后，通过测试电缆链接到被测件；

多端口被测件的数学模型用式(1)给出：

其中，v(x，t)是多端口被测件中沿传输方向位置x的电压矢量，i(x，t)是多端口被测件中沿传输方向位置x的电流矢量，R，L，G，C分别代表频率依赖的单位长度的电阻、电感、电导和电容矩阵；

通过矢量网络分析仪对被测件进行测试，获取它的S参数，矢量网络分析仪以SNP格式对S参数进行存储，将S参数以矩阵的形式进行存储；

步骤(2)：对步骤(1)中获得的S参数矩阵进行特性测试，看其是否满足无源性、稳定性和因果性，如果S参数矩阵不满足稳定性和因果性时，提示需要重新测试，不满足无源性时利用差值补偿算法对S参数矩阵进行特性修正；

判断稳定性通过验证S参数所有极点是否都在复平面的左半平面，如果在，S参数是稳定的，否则是不稳定的；

判断因果性通过求取S参数的时域响应，判断在零时刻之前系统是否有输出来判断，即满足S(t)＝0 for t＜0，如果有输出则不满足因果性；

判断无源性通过如下的公式(2)得到：

S^*(s)S(s)＜I(2)

其中，I代表维数匹配的单位矩阵，*代表求取矩阵的转置；如果检测后发现S参数矩阵不满足无源性，则进行内插补偿保证S参数的无源特性；

步骤(3)，当S参数经过特性的判断和内插补偿后，进入参数计算模块，在参数计算模块中利用矩阵算法将多端口的S参数矩阵转换为频率依赖的RLCG参数模型；

式(1)的偏微分方程求解后，用电压电流传输矩阵的形式进行描述，具体 如下：

其中，Z₀＝Zγ^-1，

S参数与电压电流传输矩阵间的转换关系通过下式得到：

结合式(3)-(5)，得到RLCG模型参数的求解公式，即

R＝Re(Z₀γ) (6)

L＝Im(Z₀γ)/ω(7)

C＝Im(γZ^-1)/ω(9)

在本步骤中，首先通过式(4)将S参数转换为Z矩阵，然后利用Z矩阵和电压电流传输矩阵的关系式(5)获得式(3)的具体值，再利用公式(6)-(8)求出R，L，G，C矩阵的具体值；

步骤(4)，根据用户设置将得到的多端口器件的RLCG参数模型转换为Spice兼容格式、W-Element兼容格式、Self/Mutual格式和差模/共模数据格式。