[发明专利]基于10项误差模型的二端口矢量网络分析仪校准方法

摘要

本发明公布了一种基于10项误差模型的二端口矢量网络分析仪校准方法，属矢量网络分析仪的校准方法。本发明所述方法包括如下：根据矢量网络分析仪的硬件拓扑结构选择误差模型；以特性已知的短路、开路、直通和长度未知的50欧姆传输线校准件作为待测件，通过SOT-UL校准件的散射参数测量值和SOT校准件的散射参数真实值求得UL校准件的传播特性；由SOT-UL校准件的散射参数测量值和真实值求得测量SO校准件时的DUT入射端口归一化波之比；当连接未知DUT时，通过校准件散射参数的测量值、真实值和DUT散射参数测量值求得DUT散射参数的真实值。本发明不仅较低了测试成本，也大大简化了校准过程。

主权项

1.一种基于10项误差模型的二端口矢量网络分析仪校准方法，其特征在于包括如下步骤：1)建立误差模型：激励端口不同时，误差模型分为前向误差模型和后向误差模型；前向误差模型中激励端口上包含方向性误差E_D1、源失配误差E_S1和反向跟踪误差E_R1，负载端口上包含负载失配误差E_L1和传输跟踪误差E_T1，其中下标1代表一端口激励即前向激励；后向模型中激励端口上包含方向性误差E_D2、源失配误差E_S2和反向跟踪误差E_R2，负载端口上包含负载失配误差E_L2和传输跟踪误差E_T2，其中下标2代表二端口激励即后向激励；2)对短路Short、开路Open、直通Thru和长度未知的50欧姆传输线Unknown Line校准件进行测量，测试包含步骤1)所述的10个误差项，不需求解出各误差项的幅度相位特性，通过SOT-UL校准件的散射参数测量值和SOT校准件的散射参数真实值求得UL校准件的传播特性；前向误差模型中，以校准件SO为DUT时得到如下等式11Sm11sSm11o[T01]xx′-xx′---(1)]]>其中和分别为接S和O校准件时的S₁₁测量值，x和x′分别对应DUT入射端口上的归一化电磁波；前向误差模型中，以直通校准件T为DUT时，散射参数测量值可表示为SO校准时散射参数测量值的线性组合：1Sm11t=11Sm11sSm11or1=[T01]xx′-xx′r1---(2)]]>其中是接直通校准件T时的s_ij测量值；r₁是1Sm11t]]>在以11Sm11sSm11o]]>为基的线性空间中的坐标；此时，直通校准件作为DUT时的传输矩阵表示为：xx′-xx′r1=Sm21tET1Sm21tEL1ET1---(3)]]>前向误差模型中，以长度未知的50欧姆传输线UL为DUT时，传输矩阵表示为：xx′-xx′r1′=ee-1Sm21ulET1Sm21ulEL1ET1---(4)]]>其中e为未知传输线段UL的传输矩阵元素，r₁′是1Sm11ul]]>在以11Sm11sSm11o]]>为基的线性空间中的坐标；是接校准件UL时的S_ij测量值；将(3)式代入(4)式可得xx′-xx′r1′=Sm21ulSm21tee-1xx′-xx′r1---(5)]]>整理上式得到a-bec-de-ae+bce-dxx′=0---(6)]]>其中定义中间变量a=Sm21tr11′,]]>b=sm21tr11,]]>c=Sm21tr12′,]]>d=sm21tr12;]]>(6)式存在非零解，满足行列式为零：a-bec-de-ae+bce-d=0---(7)]]>最终，求解上式可得UL校准件的传播特性：e=ac+bd±a2c2+b2d2-a2d2-b2c2ad+bc---(8)]]>3)当完成对SOT-UL校准件的测量后，由步骤2)校准过程所得(8)式可以求解出校准件UL的传播特性，通过相位变化进而确定正负号，再根据(6)式求出测量SO校准件时的DUT入射端口归一化波比值m＝x′/x：x′=-a-bec-dex]]>或-ae+bce-dx---(9)]]>4)当连接特性未知的被测器件DUT时，传输矩阵可以表示为：xx′-xx′R1=Sm21Sm21t[T12]xx′-xx′r1---(11)]]>其中R₁是1Sm11]]>在以11Sm11sSm11o]]>为基的线性空间中的坐标。[T₁₂]定义为DUT的传输矩阵a1b1=[T12]b2a2;]]>由步骤3)求得入射波比值m后可以得到：1m-1mR1=[T12]Sm21Sm21t1m-1mr1---(12)]]>后向激励时，得到(12)式对偶形式的表达式如下：-1n1nr2=[T12]Sm12tSm21-1n1nR2---(13)]]>其中r₂和R₂分别是1Sm22t]]>和1Sm22]]>在以11Sm22sSm22o]]>为基的线性空间中的坐标；n为反向模型中归一化波比值；最终，可以求解(12)和(13)式可得DUT传输矩阵表达式如下：[T12]=1m-1mR1-1n1nr2Sm21Sm21t1m-1mr1Sm12tSm12-1n1nR2-1---(14).]]>