[发明专利]一种降低开路器校准件边缘电容的方法及开路器校准件

说明书

技术领域

本发明涉及测试仪器领域，尤其涉及一种降低开路器校准件边缘电容的方法及开路器校准件。

背景技术

矢量网络分析仪是一种主要的微波测量工具，广泛用于射频微波器件的特性测量中，如衰减器、滤波器、功分器等无源器件及放大器等有源器件的测试。

矢量网络分析仪区别于其他仪器的重要特征是需要复杂的校准算法，常见的矢量网络分析仪校准方法有SOLT方法及TRL方法。

SOLT方法主要应用于同轴系统测试，如最常见的接口为SMA的待测器件。SOLT校准方法即采用开路(Open)，短路(Short)及负载(Load)三个校准件完成单端口校准，对于二端口网络还需要直通(Thru)校准件。在校准过程中，系统的精度非常依赖校准件，校准件的精度直接决定了测量结果的精度。对于单端口网络校准时使用的三个校准件，其中短路器由于本身的特性，其偏离理性短路器的偏差非常小，在大多数情况下可以忽略不计；负载校准件的主要指标为回波损耗，现在设计良好的负载校准件在整个频段内的回波损耗>40dB，满足了大部分测试要求；开路器校准件由于边缘电容的存在很难准确的刻画出其特性，在校准的过程中，必须将开路器校准件的校准电容予以补偿，即校准过程中去除开路器边缘电容的影响，但是在实际操作中，由于操作过程不同，往往会引入误差，影响校准效果。

由上面描述可知，降低或去除开路器校准件边缘电容成为了提高矢量网络分析仪精度和可靠性的有效研究方向。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供一种降低开路器校准件边缘电容的方法。

一种降低开路器校准件边缘电容的方法，将开路器校准件的电容设置为同轴渐变电容，其中将开路器校准件的轴线开始端的内导体与外导体尺寸分别设置为与矢量网络分析仪端口相配合的尺寸，将开路器校准件轴线结束端的内导体和外导体尺寸设置为小于轴线开始端的内导体与外导体的尺寸；

轴线开始端至轴线结束端的距离为l；z为轴线上位于轴线开始端至轴线结束端之间任意点与轴线开始端之间的距离，且z≤l；内导体直径用d(z)表示，外导体直径用D(z)表示，同轴渐变电容的阻抗其中μ为磁导率，ε为介电常数；外导体直径D(z)与内导体直径d(z)的比值为定值。

进一步的，外导体直径D(z)与内导体直径d(z)为直线函数。

进一步的，在开路器校准件的轴线上，内导体的轴线结束端至轴线开始端的距离小于外导体的轴线结束端至轴线开始端的距离。

本发明的一种降低开路器校准件边缘电容的方法，具有以下有意效果：

(1)改变开路器校准件结构，使其在保持各部分阻抗不变的基础上，设计其电容为渐变电容，即在开路器校准件末端电容设计为远小于其开始端电容，实现了有效降低边缘电容效应。

(2)开路器校准件的电容设计为均匀渐变的结构，避免电容变化幅度过大带来的其它影响以及降低标准及制备难度。

为解决上述问题，本发明还提供一种开路器校准件，包括外导体、内导体，,外导体为空心壳体，其内部具有锥形腔室；内导体为实心锥形芯体；内导体同轴安装在外导体的锥形腔室内，且外导体和内导体的开始端的端面为大直径端，且处在同一端面上，其中沿开路器校准件轴向，任意一个径向截面上外导体的内径与内导体外径的比值为定值。

进一步的，开孔器校准件还包括屏蔽罩，屏蔽罩固定安装在外导体的结束端上。

进一步的，外导体开始端设有外螺纹，内导体开始端的端部开有插孔，开路器校准件可通过外螺纹旋紧安装在矢量网络分析仪端口上，矢量网络分析仪端口的插针插入插孔内。

进一步的，外导体与内导体的结束端平齐设置。

进一步的，在开路器校准件的轴线上，内导体的结束端至开始端的距离小于外导体的结束端至开始端的距离。

进一步的，开路器校准件还包括绝缘内部支撑件，内导体通过内部绝缘支撑件固定在外导体的锥形腔室内。

进一步的，内导体与外导体的材质均为黄铜，且表面镀金处理。

本发明的一种降低开路器校准件边缘电容的方法及开路器校准件，具有以下有益效果：

1、将外导体与内导体设计成锥形结构，有效降低了两导体结束端的边缘电容，减小矢量网络分析仪的测量误差；

2、沿开路器校准件轴向，任意一个径向截面处上外导体锥形腔室的外径与内导体外径之比为定值，保持校准件的传输阻抗值为定值；

3、外导体与内导体的材质均为黄铜，且表面镀金处理，提高导电性能；