[发明专利]一种宽带示波器探头传输特性校准方法和系统

说明书

本申请公开了一种宽带示波器探头传输特性校准方法，包括以下步骤：测试标准夹具全散射系数，变换到时域，截取第1端口反射脉冲再变换到频域得到左臂同轴端口反射系数；截取第2端口反射脉冲再变换到频域得到右臂同轴端口反射系数；根据标准夹具全散射系数、左臂同轴端口反射系数、右臂同轴端口反射系数计算L部分全散射系数；将第1端口接矢量网络分析仪的测试端、第2端口接匹配负载；将宽带示波器探头的输出端接矢量网络分析仪的另一测试端、输入端压接在标准夹具中心位置，进一步测试得到宽带示波器探头散射系数。本申请还包含应用上述方法的系统。本申请的方案可以消除校准夹具频率特性引入的测量误差，提高校准结果的准确度。

技术领域

本申请涉及微波测量技术领域，尤其涉及一种基于微波网络测量的宽带示波器探头传输特性校准方法和系统。

背景技术

示波器探头是测试板级电路的重要工具，其工作的基本原理是通过与电路板传输线或者特定焊盘接触的探头前端提取电路板中传输信号的部分能量，然后通过内部的有源器件对提取的信号进行补偿与放大，最后将被测信号传输至示波器进行测量与分析。

传输特性是示波器探头的重要技术指标，它表征了示波器探头对不同频率信号的响应，直接影响了示波器探头对高速及高频信号的测量能力。传统的示波器探头传输特性的校准方法是使用信号发生器产生标准的正弦波信号，接着利用示波器探头校准夹具将标准信号引导进入被校准探头的输入端，然后将示波器探头的输出端连接到标准的示波器或者功率计，改变标准正弦波信号的频率并记录示波器探头在不同频率下输出的信号幅度或者功率，最后与参考频率处的幅度或功率相比，得到校准带宽范围内的探头传输特性。

上述的传统探头传输特性校准方法仅能开展带宽6GHz以内的探头校准工作，这是因为传统校准方法将校准夹具假设为理想的电连接器件，完全忽略校准夹具的频率特性对校准结果的影响，这一假设在频段内引入的误差较小，但是当校准的带宽进一步提高的时候，校准夹具自身频率特性引入的测量误差会越来越大，简单的将其假设为一种理想的电连接器件已经不能满足校准的高准确度要求。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种宽带示波器探头传输特性校准方法和系统，可以消除校准夹具自身频率特性引入的测量误差，提高校准结果的准确度。

本申请实施例提供一种宽带示波器探头传输特性校准方法，包括以下步骤：

测试标准夹具全散射系数，所述全散射系数为包含S11、S12、S21、S22四个量的散射参数，所述标准夹具全散射系数表示为其中第1端口为所述标准夹具的左臂同轴端口，第2端口为所述标准夹具的右臂同轴端口；

将所述全散射系数变换到时域，用时域门函数截取第1端口反射脉冲再变换到频域，得到L部分的左臂同轴端口反射系数S11_L；截取第2端口反射脉冲再变换到频域，得到R部分的右臂同轴端口反射系数S22_R；

根据所述标准夹具全散射系数、左臂同轴端口反射系数、右臂同轴端口反射系数计算所述L部分的全散射系数；

将所述第1端口接矢量网络分析仪的测试端、第2端口接匹配负载；将所述宽带示波器探头的输出端接所述矢量网络分析仪的另一测试端、输入端压接在所述标准夹具中心位置，测试得到系统散射系数即所述宽带示波器探头和所述L部分级联的结果，进一步得到所述宽带示波器探头的散射系数。

作为本申请方法优化的实施例，所述方法进一步包含以下步骤：将全散射系数变换到时域，有H11(t)＝IFT(S11)；使用时域门函数W(t)对时域数据H11(t)进行时域选通，获得左臂同轴端口时域反射数据H11′(t)，即H11′(t)＝W(t)*H11(t)；将所述左臂同轴端口时域反射数据变换至频域，获得校准夹具左臂同轴端口反射系数S11_L，即S11_L＝FT[H11'(t)]；其中IFT表示逆傅里叶变换算法，FT表示傅里叶变换算法。