[发明专利]基于矢量网络分析仪的光器件S参数测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于矢量网络分析仪的光器件S参数测量系统及方法。本发明适用于高速光器件S参数测量，且在S参数测量时，只需要对矢量网络分析仪进行双端口电校准，无需进行光校准，简化了校准过程；将矢量网络分析仪与光波控制模块连接带来的误差综合考虑，建立适用于测量系统的新误差模型，提高了系统的精度；光器件S参数的计算只需在矢量网络分析仪测得结果的基础上进行简单计算，算法简单；采用射频开关控制信号流向，增加了矢量网络分析仪端口的利用率。与现有技术相比，本发明测量系统集成度高，测量方法操作简易、计算简单且精度高。

主权项

基于矢量网络分析仪的光电器件S参数测量方法，其采用的基于矢量网络分析仪的光器件S参数测量系统包括矢量网络分析仪和光波控制模块；其中，矢量网络分析仪包括信号源、信号处理单元、定向耦合器一、定向耦合器二、以及端口一和端口二；光波控制模块包括射频开关一、射频开关二、电光转换模块、光电转换模块、以及端口三、端口四、端口五、端口六、端口七和端口八；其中，端口一与端口三连接，端口二与端口四连接；射频开关一用于选择接通端口五所在支路、或端口七所在支路，电光转换模块设置在端口七所在支路上；射频开关二用于选择接通端口六所在支路、或端口八所在支路，光电转换模块设置在端口八所在支路上；待测光器件的一端分别与端口五或端口七进行连接，待测光器件的另一端分别与端口六或端口八进行连接；所述光器件包括光电器件、电光器件和光光器件；且当进行光电器件测试时，射频开关一选择接通端口七所在支路，同时射频开关二选择接通端口六所在支路；当进行电光器件测试时，射频开关一选择接通端口五所在支路，同时射频开关二选择接通端口八所在支路；当进行光光器件测试时，射频开关一选择接通端口七所在支路，同时射频开关二选择接通端口八所在支路；其特征在于，光电器件S参数测量方法的步骤如下：信号源产生的测试信号，一部分直接耦合到信号处理单元，另一部分经定向耦合器一由端口一输出并经端口三进入光波控制模块；信号进入光波控制模块后，沿着端口七所在支路到达端口七，并经端口七输出到达待测光电器件，然后由端口六、端口六所在支路到达端口四，由端口四输出并经端口二进入矢量网络分析仪，经定向耦合器二进入信号处理单元；信号处理单元对直接耦合的信号和经待测光电器件后的信号进行处理，得出矢量网络分析仪电平面S参数，经过计算得出待测光电器件的各项S参数信息；待测光电器件的各项S参数信息的计算过程如下：根据mason公式得出：S22=S22M-EDRERR+S22MESR-EDRESR---(1)]]>S21=(S21M-EXR)(1-eo11ESF)eo21ETF(1-S22ELF)(1-S11eo22)---(2)]]>S11是待测光电器件的光端口反射系数，eo22是电光转换模块的光端口反射系数；实际上，待测光电器件的光端口反射和电光转换模块的光端口反射均比较微弱，故此处S11eo22取0，即有：S21=(S21M-EXR)(1-eo11ESF)eo21ETF(1-S22ELF)---(3)]]>式(1)中，S22M为矢量网络分析仪测得的矢量网络分析仪电平面S参数，可从矢量网络分析仪得出；EDR、ERR、ESR为矢量网络分析仪误差，其中，EDR表示方向性后向误差，ERR表示反射跟踪后向误差，ESR表示源匹配后向误差；由式(1)求得光电器件的S22参数；式(3)中，S21M为矢量网络分析仪测得的矢量网络分析仪电平面S参数，可从矢量网络分析仪得出；eo11、eo21均为电光转换模块的S参数，通过计量得到；EXR、ESF、ETF、ELF为矢量网络分析仪误差，其中，EXR表示隔离后向误差，ESF表示源匹配前向误差，ETF表示传输跟踪前向误差，ELF表示负载匹配前向误差；由式(3)求得光电器件的S21参数。