EP2030028A2 - Method and device for calibrating a network analyzer used for measurements on differential terminals - Google Patents

Method and device for calibrating a network analyzer used for measurements on differential terminals

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Publication number
EP2030028A2
EP2030028A2 EP07764639A EP07764639A EP2030028A2 EP 2030028 A2 EP2030028 A2 EP 2030028A2 EP 07764639 A EP07764639 A EP 07764639A EP 07764639 A EP07764639 A EP 07764639A EP 2030028 A2 EP2030028 A2 EP 2030028A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring
calibration
ports
measurement
measurements
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07764639A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Holger Heuermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Rohde and Schwarz GmbH and Co KG filed Critical Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Publication of EP2030028A2 publication Critical patent/EP2030028A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for calibrating vector network analyzers for use with electrical components with differential terminals.
  • VNA vectorial network analyzers
  • a so-called system error correction of the VNA ensures that precise measurements of fast electronic components are feasible at all. The measurement accuracy of VNA depends primarily on the availability of a system error correction procedure. In the system error correction, within the so-called calibration process, measurement objects that are partially or completely known, in the reflection and / or
  • the scattering parameters do not link currents and voltages, but wave quantities with each other. This representation is particularly well adapted to the physical conditions of high frequency technology. If required, these scattering parameters can be converted into other electrical network parameters that link currents and voltages.
  • Fig. 1 shows a two-ported by its scattering matrix [S].
  • the waves ai and a 2 are the waves converging on the two-port, bi and b 2 corresponding to the waves propagating in the opposite direction.
  • a known calibration method for a multi-gate model illustrates how network analyzers comprising a transmission oscillator can detect these scattering parameters of this so-called 1-mode system with high precision.
  • these scattering parameters can already be converted into the scattering parameters for components with differential (symmetrical) gates.
  • a detailed description of these conversions can be found in Heuermann, H., High-frequency technology, Linear components of highly integrated high-frequency circuits, Vieweg-Verlag, 2005, ISBN 3-528-03980-9, Chapter 5.
  • the classic gates also called unbalanced or mono-mode gates
  • Fig. 1 there are still so-called gate pairs which include a common mode and a push-pull gate.
  • These pairs of gates are often referred to as differential or symmetrical gates.
  • the M parameters also introduce components in which, in addition to the DC and push-pull modes, an asymmetrical mode (3-mode system) also occurs. It shows how the scattering parameters of a multi-port measurement can be converted into M parameters.
  • baluns are connected to each pair of gates.
  • the measured object can be measured at the correct operating point. In this procedure occur very many measurement errors. For example, only the differential parameters (push-pull parameters) of the DUT indicated. These parameters are measured for a fixed impedance termination of the common mode. This is, for example, an open circuit in the transformer and usually does not correspond to the values with which the circuit component is to be considered in the overall circuit.
  • each balancing error of the balun appears as a measurement error in appearance.
  • the baluns must be very well adapted, which is very often not the case in practice. In this case, difficult to calculate measurement errors are added. In fact, this approach corresponds to a scalar measurement, as it was used for purely asymmetric measurement objects until the 1970s.
  • the invention is based on the object to provide a method and an apparatus that allows a calibration of vector network analyzers for measuring electrical components with differential terminals without the use of differential calibration standards and at the same time achieves a low calibration effort with high accuracy.
  • each further measuring two-port is successively contacted by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and attenuation.
  • each further measuring two-port pair is contacted successively by means of a direct connection or a short matched line of known reflection, length and attenuation.
  • the two measuring ports of each measuring two-port pair are connected to one another by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and damping.
  • all unbalanced test ports, which do not become a measuring two-port pair belong, one after the other connected to a reference measuring port.
  • n measurement ports are terminated by means of respectively known input impedances of any transmission properties.
  • all measuring ports are closed by means of unknown, respectively identical, reflecting terminations.
  • Network catalysts which have n measuring ports, are also subjected to several calibration measurements.
  • each further measuring two-port is successively detected by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and
  • Calibration be performed.
  • a fourth method for calibrating vector network catalysts which have at least n> 3 measuring ports, several calibration measurements are also carried out. Several different calibration standards are connected to the test ports. For calibration, a series of measurements is performed:
  • each further measuring two-port pair is contacted successively by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and attenuation.
  • the two measuring ports of each measuring two-port pair are connected to one another by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and damping.
  • all unbalanced measurement ports that do not belong to a measurement two-port pair are connected in succession to a reference measurement port.
  • all n test ports are terminated one after the other by means of respectively known input impedances of arbitrary transmission properties.
  • all n measuring ports are closed by means of unknown, respectively identical, reflecting terminations.
  • n measuring ports are closed by means of known, not necessarily identical, reflective terminations of arbitrary transmission properties.
  • n further calibration measurements can be carried out, wherein all n test ports are terminated successively by means of known, not necessarily identical, reflective terminations of any transmission properties.
  • test ports are formed by a respective independent measuring point and a common reference measuring point, also advantageously further calibration measurements are performed. It will be in a first another
  • the test ports are excited in succession by at least one transmission oscillator with a common-mode and with a push-pull mode.
  • reflection parameters become and transmission parameters measured at all the ports of the vectorial network analyzer connected to the gauges.
  • Error networks are calculated from the parameters measured in this way, which are used for the correction calculation of raw measured values.
  • the error networks contain separate parameters for excitation with a common mode and with a push-pull mode. Thus, all parameters required for the correction calculation in differential form are available.
  • the differential character of the measurements is advantageously achieved.
  • the use of two signal generators allows a particularly accurate adjustment of the phase difference.
  • the excitation may follow, for example, by a single signal generator.
  • the excitation may follow, for example, by a single signal generator.
  • the signal of the signal generator is split into two excitation signals.
  • the phase of one of the two excitation signals is thereby shifted by at least 90 °, preferably by approximately 180 °. So can be omitted in the construction of a signal generator, and thus the cost of the structure can be reduced.
  • the illustrated methods are all to be called true-differential (TD) methods.
  • the transmitting oscillators are driven so that the signals in each pair of ports in one measurement as a common-mode signal and in another measurement as a push-pull signal. Unbalanced goals will be like had just been driven. Even with calibration (with widespread unbalanced standards), an asymmetrical multiport drive can be used.
  • the advantage of such a construction of a network analyzer in connection with the TD methods is that the measured objects are measured under conditions and at operating points which also correspond to the later use.
  • the handling is just as easy for the user as it is used to from mono mode scattering parameters.
  • the measuring speeds are in the same range. Broadband measurements can still be carried out in the usual way.
  • a very decisive advantage of the TD methods is the fact that symmetry errors of the transmission oscillators have no influence on the accuracies of the TD method. Only the slightly changed properties of the measurement object could change the measurement results somewhat, which is negligible in today's realization possibilities of the balancing properties of the oscillators and the remaining hardware of the network analyzer.
  • Part of this invention requires network analyzers having 2n measurement sites.
  • the costs This is disadvantageous compared with the mono-mode method, which requires only network analyzers with n-1 measuring points.
  • these methods are also used in 2n measuring point VNA, as these machines work much more precise and long-term stable, since these machines drift effects of electronic switches have no effect on the quality of measurement.
  • Fig. 1 is an exemplary circuit diagram of a two-port four-port
  • Fig. 2 is a circuit diagram of a first exemplary
  • Fig. 3 is a circuit diagram of a second exemplary
  • FIG. 7 shows the measuring gates of an exemplary alternative network analyzer with n measuring ports and n + 1 measuring points.
  • FIGS. 1-3 By means of FIGS. 4 to 6 different calibration methods according to the invention are shown in the sequence of the measuring arrangements.
  • Fig. 7 shows the configuration of an alternative network analyzer concept. Identical elements have not been repeatedly shown and described in similar figures.
  • Fig. 1 shows an exemplary circuit diagram of a two-port, which is characterized by its scattering matrix [S].
  • the waves ai and a 2 are the waves converging on the two-port, bi and b 2 corresponding to the waves propagating in the opposite direction. The relationship applies:
  • FIG. 2 shows how two signals from two sources 17a and 17b are connected via a respective changeover switch 16a and 16b, whose properties reproducibility, reflection,
  • the switches have two switch positions and are each controlled by an in-phase (0 °) and an opposite-phase (180 °) signal.
  • the measuring points 15 assumed to be ideal take in each case a measure of the incoming and transmitted wave.
  • the signals of the measuring points are preferably called in parallel, but can also be retrieved serially (sampled), since this measuring system with the exception of the switches and oscillators is long-term stable.
  • the measuring object 11 (DUT: Device Under Test) is connected to the vectorial multi-port network analyzer.
  • the gates 10a and 10b can be joined together to form a pair of goals.
  • the TD (true differential) methods can be subdivided from the mathematical side into three steps:
  • the first step calculates the unknown parameters in the calibration standards, but the transmission values of the second (match) standard and the reflections and, if applicable, are unknown
  • phase of the transmission must be known to be ⁇ 90 ° or the amount must have a noticeable transmission attenuation. More information is not needed. In practice, a short precision line is often used whose length must not be equal to n * 180 °.
  • the second step is direct calibration
  • the absolute standards are physical components whose electrical behavior results from a precision manufacturing and calculation or from the
  • the line standard L must be fully known (after self-calibration) in the TD process, but may have transmission loss and finite reflection loss.
  • the impedance standards M must be fully known, but may differ in the TD method be. Such standards are often referred to as a transfer match.
  • the reflection standards S, O or R must be fully known (after self-calibration), but need not meet the ideal values of short circuit or open circuit in the TD process. Such standards are often referred to as transfer reflect.
  • Postulated standards are not physical components. These are each the behavior of contacted measurement gates in the reference plane.
  • the best-known postulated standard is through-connection.
  • a second known postulated standard can be found in the literature for the so-called 15-term methods, for example in Heuermann, H., Safe method for calibration of network analyzers for coaxial and planar line systems, PhD thesis, Institute for High Frequency Technology, Ruhr University Bochum, 1995 , ISBN 3-8265-1495-5. This forms two idles and has perfect isolation.
  • the term 7-term model comes from the two-port calibration, where the associated 2 * 2 error matrices [A] and [BI] contain a total of 7 error terms, as always one of the 8 variables contained can be set to 1)
  • a two-calibration is performed between the reference gate with the error matrix [A] and the gate with the error matrices [Bi].
  • the connection of the two test ports in M parameters has the character of a postulated short circuit for the push-pull shaft and a postulated idling for the common mode wave but for the S parameters used in the calibration the character of a connection.
  • a two-time calibration is performed between the reference gate 10b with the error matrix [A] and the gate 10d with the error matrices [Bin] and 10a and 10c.
  • the connection of the measuring gates has the character of a postulated through-connection.
  • the calibration results in error coefficients associated with the S matrix for the model of FIG. 2 and error coefficients associated with the M parameters for the model of FIG.
  • the former should be referred to as S-parameter calibration and the latter as direct calibration.
  • Approach 1 deals with the problem as shown in FIG. It uses the wave sizes ai and bi as auxiliary quantities and calculates the multi-mode parameters only via a transformation, as described in Heuermann, H., High-frequency technology, linear components of highly integrated high-frequency circuits, Vieweg-Verlag, 2005, ISBN 3-528-03980- 9, are indicated.
  • two waves are imitated once in phase and once out of phase for gate pairs.
  • two-pair pairs are examined only with suggestions of DC and push-pull waves.
  • This approach has the disadvantage that the number of bills to be performed is much larger than the second approach. But it has the advantage that it is compatible with known multi-gate Calibration method is, in which also the error matrices [A] and [B 1 ] must be calculated.
  • the procedure for additional pairs of gates can be carried out in a simple manner, by extending both switches each with additional output ports and taking into account two fault networks and four additional measuring points for each additional pair of gates of the target.
  • the consideration of additional unbalanced gates can be carried out by providing a further output gate at a change-over switch and taking account of an error network and two additional measuring points for each additional gate of the test object.
  • Approach 2 deals with the problem as shown in FIG. It uses the wave sizes a + i and b + i of the common mode wave and wave sizes a " i and b " i of the push-pull wave and calculates the multi-mode parameters directly above the error correction with the matrices [Cl] and [C2].
  • Matrices [A] and [Bi] can be converted into the coefficients of the matrices [Ci].
  • the correction calculation is done in a similar way as already stated for approach 1.
  • FIG. 4 shows a first exemplary sequence of calibration measurements at the measurement ports of a four-port vectorial network analyzer.
  • the various representations of the network analyzer 61-65 show successive steps of the calibration measurement.
  • the reference two-port 52 which includes the measuring point 51, is connected by means of the two through-connections 53 to a further measuring two-port 58.
  • the reference two-port 52 is connected to all other measuring second ports 59, 60.
  • Steps 64 and 65 show the simultaneous termination of all the measurement gates 52, 58, 59, 60 by different terminations 56, 57.
  • FIG. 5 shows a second exemplary sequence of calibration measurements at the measurement ports of a 5-port vectorial network analyzer.
  • a reference measuring two-port pair 81 is connected to the further measuring two-port pair 82 by means of a through-connection 84.
  • the measuring two-ports 95 and 96 belonging to the reference measuring two-port pair 81 are connected by means of a through-connection 85.
  • the second measuring two-port pair 81 is connected to the further measuring two-port pair 82 by means of a through-connection 84.
  • the measuring two-ports 95 and 96 belonging to the reference measuring two-port pair 81 are connected by means of a through-connection 85.
  • the second measuring two-ports 95 and 96 belonging to the reference measuring two-port pair 81 are connected by means of a through-connection 85.
  • the second measuring two-ports 95 and 96 belonging to the reference measuring two-port pair 81 are connected by means of a through-connection 85.
  • Measuring two-port pair 82 measuring two-ports 97 and 98 connected by means of a through-connection 86.
  • an asymmetric measuring two-port 83 is connected by means of a through-connection 87 to a reference two-port 98.
  • step 100 all measuring ports 112 of the network analyzer 105 are terminated at the measuring points 111 with impedances 106.
  • steps 101 to 104 the alternative possibility is shown of terminating the test ports one after the other with an impedance 107 to 110.
  • FIG. 7 shows the measuring gates of an exemplary alternative network analyzer with n measuring ports and n + 1 measuring points.
  • the network analyzer 122 has the independent measuring points 121 and the common reference measuring point 122.
  • the measuring gates 123 are formed by using in each case an independent measuring point 121 and the common reference measuring point 122.
  • claims 1 and 3 differ from the methods of claims 2 and 4 such that the former do not rely on through-connection measurement, but the latter involve every path important for differential measurements.
  • claims 1 and 2 differ from the methods of claims 3 and 4 in such a way that in the case of the latter only two different gate standards are used in the minimum case in addition to the through-connection.
  • the invention can further be configured such that all known as 7-term methods
  • the multi-mode calibration method according to the invention can also be distinguished for automated Use calibrations of VNA in coaxial environments.
  • mono-mode two-port calibrations algorithms and associated switching networks are already distributed by several manufacturers.
  • multi-mode multi-port calibrations the number of contacts of the calibration standards is considerably larger, which costs time and money and entails an increased risk of error.
  • This patent application relates in the multi-mode multi-port calibration only to the use of DC and balanced modes in (quasi) TEM line systems, the considerations of the state of the art is very interesting.
  • this method can be extended in any microwave mode.
  • these methods can also be used for several modes in the high conductor as well as several modes in the free space.

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Abstract

Disclosed are a method and a device for calibrating vector network analyzers, comprising n (n>3) test ports (12a, 12b, 12c, 12d), several calibration measurements being taken when several different calibration standards are connected to the test ports (12a, 12b, 12c, 12d). Several measurements are taken for calibration purposes. In a first method, each additional two-port test network is successively contacted first in a first measurement based on a two-port reference test network by means of a direct connection or a short adapted line that has a known reflection, length, and damping, whereupon all n test ports (12a, 12b, 12c, 12d) are terminated in a second measurement by means of known input impedances having any transmission characteristics. In a third measurement, all test ports (12a, 12b, 12c, 12d) are terminated by means of unknown identical, reflecting terminals.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung eines Netzwerkanalysators für Messungen an differentiellen Anschlüssen Method and apparatus for calibrating a network analyzer for differential port measurements
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung von vektoriellen Netzwerkanalysatoren zum Einsatz mit elektrischen Bauteilen mit differentiellen Anschlüssen.The invention relates to a method and a device for calibrating vector network analyzers for use with electrical components with differential terminals.
In der Präzisionselektronik dienen bei tiefen Frequenzen bis hin zur Hochfrequenztechnik im GHz-Bereich vektorielle Netzwerkanalysatoren (VNA) der präzisen Vermessung von elektronischen Bauteilen und Komponenten von aktiven und passiven Schaltungen und Baugruppen.In precision electronics, vectorial network analyzers (VNA) are used for the precise measurement of electronic components and components of active and passive circuits and assemblies at low frequencies up to high-frequency technology in the GHz range.
Ein VNA nimmt die sogenannten Streuparameter von n-Toren (n=l,2, ...) auf, die ggf. in 2n-Pol-Parameter (z.B. Z- oder Y-Parameter) umgerechnet werden. Bei mittleren und hohen Frequenzen (schnellen Schaltungen) weisen diese aufgenommenen Daten jedoch sehr große Messfehler auf. Eine sogenannte Systemfehlerkorrektur der VNA sorgt dafür, dass präzise Messungen schneller elektronischer Bauteile überhaupt durchführbar sind. Die Messgenauigkeit von VNA hängt in erster Linie von der Verfügbarkeit eines Verfahrens zur Systemfehlerkorrektur ab. Bei der Systemfehlerkorrektur werden innerhalb des sog. Kalibriervorganges Messobjekte, die teilweise oder ganz bekannt sind, im Reflexions- und/oderA VNA picks up the so-called scattering parameters of n-gates (n = 1, 2, ...), which may be converted into 2n-pole parameters (such as Z or Y parameters). At medium and high frequencies (fast circuits), however, these recorded data have very large measurement errors. A so-called system error correction of the VNA ensures that precise measurements of fast electronic components are feasible at all. The measurement accuracy of VNA depends primarily on the availability of a system error correction procedure. In the system error correction, within the so-called calibration process, measurement objects that are partially or completely known, in the reflection and / or
Transmissionsverhalten vermessen. Dies ist z.B. aus der DE 198 18 877 Al und aus der DE 199 18 960 Al bekannt. Aus diesen Messwerten erhält man über spezielle Rechenverfahren Korrekturdaten (sog. Fehlergrößen oder - koeffizienten) . Mit diesen Korrekturdaten und einer entsprechenden Korrekturrechnung bekommt man für jedes beliebige Messobjekt Messwerte, die von Systemfehlern des VNA und der Zuleitungen (Verkopplungen = Übersprecher, Fehlanpassungen = Reflexionen) befreit sind.Measure transmission behavior. This is known, for example, from DE 198 18 877 A1 and from DE 199 18 960 A1. From these measured values one obtains correction data (so-called error quantities or coefficients). With this correction data and a corresponding correction calculation, one obtains measured values which are freed from system errors of the VNA and the supply lines (couplings = crosstalk, mismatches = reflections) for any desired measurement object.
Die in der Hochfrequenztechnik übliche Beschreibungsform des elektrischen Verhaltens von Komponenten und Schaltungen erfolgt über die Streuparameter (auch S- Parameter) . Die Streuparameter verknüpfen nicht Ströme und Spannungen, sondern Wellengrößen miteinander. Diese Darstellung ist den physikalischen Gegebenheiten der Hochfrequenztechnik besonders gut angepasst. Bei Bedarf können diese Streuparameter in andere elektrische Netzwerkparameter, die Ströme und Spannungen verknüpfen, umgerechnet werden.The usual form of description of the electrical behavior of components and circuits in high-frequency engineering is via the scattering parameters (also S parameters). The scattering parameters do not link currents and voltages, but wave quantities with each other. This representation is particularly well adapted to the physical conditions of high frequency technology. If required, these scattering parameters can be converted into other electrical network parameters that link currents and voltages.
Fig. 1 zeigt ein Zweitor, das durch seine Streumatrix [S] gekennzeichnet sei. Die Wellen ai und a2 seien die auf das Zweitor zulaufenden Wellen, bi und b2 entsprechend die in umgekehrter Richtung sich fortpflanzenden Wellen. Es gilt die Beziehung:Fig. 1 shows a two-ported by its scattering matrix [S]. The waves ai and a 2 are the waves converging on the two-port, bi and b 2 corresponding to the waves propagating in the opposite direction. The relationship applies:
Ein bekanntes Kalibrierverfahren für ein Mehrtormodell, basierend auf dem sogenannten 7-Term-Verfahren, illustriert, wie man mit Netzwerkanalysatoren, die einen Sendeoszillator aufweisen, diese Streuparameter dieses sogenannten 1-Moden-Systems mit hoher Präzision detektieren kann. Bei passiven Messobjekten lassen sich diese Streuparameter bereits in die Streuparameter für Bauteile mit differentiellen (symmetrischen) Toren umrechnen. Eine ausführliche Beschreibung dieser Umrechnungen findet sich in Heuermann, H., Hochfrequenztechnik, Lineare Komponenten hochintegrierter Hochfrequenzschaltungen, Vieweg-Verlag, 2005, ISBN 3-528-03980-9, Kapitel 5. Dort wird gezeigt, dass es neben den klassischen Toren (auch unsymmetrische oder Mono-Mode-Tore bzw. Einzeltore genannt) , wie diese in Fig. 1 dargestellt wurden, noch so genannte Torpaare gibt, die ein Gleichtakt- und ein Gegentakt-Tor beinhalten. Diese Torpaare werden häufig auch als differentielle oder symmetrische Tore bezeichnet.A known calibration method for a multi-gate model, based on the so-called 7-term method, illustrates how network analyzers comprising a transmission oscillator can detect these scattering parameters of this so-called 1-mode system with high precision. In the case of passive DUTs, these scattering parameters can already be converted into the scattering parameters for components with differential (symmetrical) gates. A detailed description of these conversions can be found in Heuermann, H., High-frequency technology, Linear components of highly integrated high-frequency circuits, Vieweg-Verlag, 2005, ISBN 3-528-03980-9, Chapter 5. There it is shown that it is in addition to the classic gates (also called unbalanced or mono-mode gates), as shown in Fig. 1, there are still so-called gate pairs which include a common mode and a push-pull gate. These pairs of gates are often referred to as differential or symmetrical gates.
Mit der Vorstellung der sogenannten M-Parameter werden dort einerseits Bauteile eingeführt, die ausschließlich Torpaare aufweisen. Bei diesen Bauteilen treten nur Gleich- und Gegentaktmoden (2-Moden-System) auf. Für diesen Fall lautet die M-Matrix für ein Zweitorpaar:With the introduction of the so-called M parameters, on the one hand, components are introduced there which have only gate pairs. For these components, only DC and push-pull modes (2-mode system) occur. In this case, the M matrix for a second pair is:
α+, b+: Gleichtaktwellen, α~, b~: Gegentaktwellen α + , b + : common mode waves, α ~ , b ~ : differential mode
Mit den M-Parametern werden andererseits auch Bauteile eingeführt, bei denen neben den Gleich- und Gegentaktmoden noch ein unsymmetrischer Mode (3-Moden-System) auftritt. Es wird dort gezeigt, wie die Streuparameter einer Mehrtor-Messung in M-Parameter umgerechnet werden können. Diese dort vorgestellten Ergebnisse könnten suggerieren, dass 2- und 3-Moden-Systeme bereits vollständig elektrisch charakterisiert werden können, sofern man diese mit einem Mehrtor-Netzwerkanalysator vermisst, dessen Messwerte nach einem Verfahren nach DE 198 18 877 Al im Mono-Mode-System korrigiert werden. Diese Annahme ist insofern auch richtig, soweit es sich bei dem Messobjekt um ein passives Messobjekt handelt. Nur ein passives Messobjekt kann mit einem Netzwerkanalysator, der nur eine Signalquelle aufweist, ohne, dass sich dessen Eigenschaften verändern, vermessen werden.On the other hand, the M parameters also introduce components in which, in addition to the DC and push-pull modes, an asymmetrical mode (3-mode system) also occurs. It shows how the scattering parameters of a multi-port measurement can be converted into M parameters. These results presented there might suggest that 2- and 3-mode systems can already be completely electrically characterized, provided that they are measured with a multi-port network analyzer whose measured values are in accordance with a method according to DE 198 18 877 A1 in the mono-mode system Getting corrected. This assumption is correct insofar as the object to be measured is a passive measuring object. Only a passive measurement object can be measured with a network analyzer that has only one signal source without its properties changing.
Bei einem aktiven Bauteil, z.B. einem Verstärker, mit differentiellen Anschlüssen verändert sich der Arbeitspunkt dramatisch, sofern dieser unsymmetrisch angesteuert wird. Deshalb weist ein differentiellerFor an active component, e.g. an amplifier, with differential terminals, the operating point changes dramatically, if it is driven asymmetrically. Therefore, a differential
Verstärker bei dieser Vorgehensweise andere M-Parameter auf, die sich insbesondere bei Großsignalaussteuerung signifikant ändern.In this approach amplify other M parameters, which change significantly, especially in Großsignalaussteuerung.
Verfahren zur Kalibrierung von Netzwerkanalysatoren mit zwei und mehr Sendeoszillatoren, die insbesondere eine differentielle Anregung für die Messung unterstützen, sind bisher nicht üblich.Methods for calibrating network analyzers with two or more transmit oscillators, which in particular support a differential excitation for the measurement, are not common practice.
Zur Zeit werden aktive Bauelemente mit differentiellen Anschlüssen mit der Hilfe von Symmetriergliedern vermessen. Bei tiefen Frequenzen werden breitbandige Transformatoren und bei hohen Frequenzen schmalbandige Baluns als Symmetrierglieder eingesetzt. Die Symmetrierglieder werden an jedem Torpaar angeschlossen. Das Messobjekt kann im richtigen Arbeitspunkt vermessen werden. Bei dieser Vorgehensweise treten sehr viele Messfehler auf. Es werden beispielsweise nur die differentiellen Parameter (Gegentaktparameter) des Messobjektes angegeben. Diese Parameter werden für einen festen Impedanzabschluss des Gleichtaktmodes vermessen. Dieser ist beispielsweise beim Transformator ein Leerlauf und entspricht in der Regel nicht den Werten, mit der die Schaltungskomponente in der Gesamtschaltung zu berücksichtigen ist.Currently active devices with differential terminals are measured with the help of balancers. At low frequencies, broadband transformers and at high frequencies narrowband baluns are used as baluns. The baluns are connected to each pair of gates. The measured object can be measured at the correct operating point. In this procedure occur very many measurement errors. For example, only the differential parameters (push-pull parameters) of the DUT indicated. These parameters are measured for a fixed impedance termination of the common mode. This is, for example, an open circuit in the transformer and usually does not correspond to the values with which the circuit component is to be considered in the overall circuit.
Weiterhin tritt jeder Balancierungsfehler des Symmetriergliedes als Messfehler in Erscheinung. Die Symmetrierglieder müssen sehr gut angepasst sein, was in der Praxis sehr oft nicht der Fall ist. In diesem Fall kommen schwer kalkulierbare Messfehler hinzu. De facto entspricht diese Vorgehensweise einer skalaren Messung, wie diese für rein unsymmetrische Messobjekte bis in die 70er Jahre eingesetzt wurde.Furthermore, each balancing error of the balun appears as a measurement error in appearance. The baluns must be very well adapted, which is very often not the case in practice. In this case, difficult to calculate measurement errors are added. In fact, this approach corresponds to a scalar measurement, as it was used for purely asymmetric measurement objects until the 1970s.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Kalibrierung vektorieller Netzwerkanalysatoren zur Vermessung elektrischer Bauteile mit differentiellen Anschlüssen ohne die Verwendung differentieller Kalibrierstandards ermöglicht und gleichzeitig einen geringen Kalibrieraufwand bei hoher Genauigkeit erreicht.The invention is based on the object to provide a method and an apparatus that allows a calibration of vector network analyzers for measuring electrical components with differential terminals without the use of differential calibration standards and at the same time achieves a low calibration effort with high accuracy.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 2, 3 und 4 und durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 12, 13, 14 und 15 für die Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche .The object is achieved according to the invention for the method by the features of independent claims 1, 2, 3 and 4 and by the features of independent claims 12, 13, 14 and 15 for the device. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Zur Kalibrierung vektorieller Netzwerkkatalysatoren, welche über n Messtore verfügen, werden mehrere Kalibriermessungen durchgeführt. Dabei werden mehrere unterschiedliche Kalibrierstandards an die Messtore angeschlossen. Zur Kalibrierung wird eine Reihe von Messungen durchgeführt:For the calibration of vector network catalysts, which have n measuring ports, several calibration measurements are carried out. There are several different calibration standards to the tester connected. For calibration, a series of measurements is performed:
Zunächst wird bei einer ersten Messung ausgehend von einem Referenz-Mess-Zweitor jedes weitere Mess-Zweitor nacheinander mittels einer direkten Verbindung oder einer kurzen angepassten Leitung bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung kontaktiert.First of all, in a first measurement, starting from a reference measuring two-port, each further measuring two-port is successively contacted by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and attenuation.
Anschließend werden bei einer zweiten Messung alle n Messtore mittels jeweils bekannter Eingangsimpedanzen beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen. In einer dritten Messung werden alle Messtore mittels unbekannter jeweils identischer, reflektierender Abschlüsse abgeschlossen. So kann bei minimaler Anzahl durchgeführter Kalibrier-Messungen eine genaue, differentielle Kalibrierung durchgeführt werden.Subsequently, in a second measurement, all n measuring ports are closed by means of respectively known input impedances of any transmission properties. In a third measurement, all measuring ports are closed by means of unknown, respectively identical, reflecting terminations. Thus, with a minimum number of performed calibration measurements, an accurate, differential calibration can be performed.
Bei einem weiteres Verfahren zur Kalibrierung vektorieller Netzwerkkatalysatoren, welche über zumindest n>3 Messtore verfügen, werden ebenfalls mehrere Kalibriermessungen durchgeführt. Dabei werden mehrere unterschiedliche Kalibrierstandards an die Messtore angeschlossen. Zur Kalibrierung wird eine Reihe von Messungen durchgeführt : Zunächst wird bei einer ersten Messung ausgehend von einem Referenz-Mess-Zweitor-Paar jedes weitere Mess-Zweitor-Paar nacheinander mittels einer direkten Verbindung oder einer kurzen angepassten Leitung bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung kontaktiert. Anschließend werden bei einer zweiten Messung die beiden Messtore jedes Mess-Zweitor-Paars mittels einer direkten Verbindung oder einer kurzen angepassten Leitung bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung miteinander verbunden. In einer dritten Messung werden alle unsymmetrischen Messtore, welches nicht zu einem Mess-Zweitor-Paar gehören, nacheinander mit einem Referenz-Messtor verbunden.In another method for calibrating vector network catalysts, which have at least n> 3 measuring ports, also several calibration measurements are performed. Several different calibration standards are connected to the test ports. For calibration, a series of measurements is carried out: First of all, in a first measurement starting from a reference measuring two-port pair, each further measuring two-port pair is contacted successively by means of a direct connection or a short matched line of known reflection, length and attenuation. Subsequently, in a second measurement, the two measuring ports of each measuring two-port pair are connected to one another by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and damping. In a third measurement, all unbalanced test ports, which do not become a measuring two-port pair belong, one after the other connected to a reference measuring port.
Anschließend werden bei einer vierten Messung alle n Messtore mittels jeweils bekannter Eingangsimpedanzen beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen. In einer dritten Messung werden alle Messtore mittels unbekannter jeweils identischer, reflektierender Abschlüsse abgeschlossen.Subsequently, in a fourth measurement, all n measurement ports are terminated by means of respectively known input impedances of any transmission properties. In a third measurement, all measuring ports are closed by means of unknown, respectively identical, reflecting terminations.
So kann bei minimalem mathematischen Aufwand der Korrekturrechnung eine genaue, differentielle Kalibrierung durchgeführt werden.Thus, with minimal mathematical effort of the correction calculation, an accurate, differential calibration can be performed.
Bei einem dritten Verfahren zur Kalibrierung vektoriellerIn a third method for calibrating vectorial
Netzwerkkatalysatoren, welche über n Messtore verfügen, werden ebenfalls mehrere Kalibriermessungen durchgeführt.Network catalysts, which have n measuring ports, are also subjected to several calibration measurements.
Dabei werden mehrere unterschiedliche Kalibrierstandards an die Messtore angeschlossen. Zur Kalibrierung wird eineSeveral different calibration standards are connected to the test ports. For calibration, a
Reihe von Messungen durchgeführt:Series of measurements carried out:
Zunächst wird bei einer ersten Messung ausgehend von einem Referenz-Mess-Zweitor jedes weitere Mess-Zweitor nacheinander mittels einer direkten Verbindung oder einer kurzen angepassten Leitung bekannter Reflexion, Länge undFirst of all, in a first measurement, starting from a reference measuring two-port, each further measuring two-port is successively detected by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and
Dämpfung kontaktiert.Damping contacted.
Anschließend werden bei n weiteren Messungen alle n Messtore nacheinander mittels jeweils bekannterSubsequently, in all further measurements, all n test ports are successively determined by means of known ones
Eingangsimpedanzen beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen .Input impedances of any transmission properties completed.
In weiteren Messungen werden alle n Messtore nacheinander mittels unbekannter jeweils identischer, reflektierender Abschlüsse abgeschlossen. So kann bei minimaler Anzahl benötigter Kalibrier-Standards eine genaue, differentielleIn further measurements, all n measurement gates are closed one after the other by means of unknown, respectively identical, reflective terminations. Thus, with a minimum number of required calibration standards an accurate, differential
Kalibrierung durchgeführt werden. Bei einem vierten Verfahren zur Kalibrierung vektorieller Netzwerkkatalysatoren, welche über zumindest n>3 Messtore verfügen, werden ebenfalls mehrere Kalibriermessungen durchgeführt. Dabei werden mehrere unterschiedliche Kalibrierstandards an die Messtore angeschlossen. Zur Kalibrierung wird eine Reihe von Messungen durchgeführt:Calibration be performed. In a fourth method for calibrating vector network catalysts, which have at least n> 3 measuring ports, several calibration measurements are also carried out. Several different calibration standards are connected to the test ports. For calibration, a series of measurements is performed:
Zunächst wird bei einer ersten Messung ausgehend von einem Referenz-Mess-Zweitor-Paar jedes weitere Mess-Zweitor-Paar nacheinander mittels einer direkten Verbindung oder einer kurzen angepassten Leitung bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung kontaktiert.First of all, in a first measurement, starting from a reference measuring two-port pair, each further measuring two-port pair is contacted successively by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and attenuation.
Anschließend werden bei einer zweiten Messung die beiden Messtore jedes Mess-Zweitor-Paars mittels einer direkten Verbindung oder einer kurzen angepassten Leitung bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung miteinander verbunden. In einer dritten Messung werden alle unsymmetrischen Messtore, welches nicht zu einem Mess-Zweitor-Paar gehören, nacheinander mit einem Referenz-Messtor verbunden.Subsequently, in a second measurement, the two measuring ports of each measuring two-port pair are connected to one another by means of a direct connection or a short adapted line of known reflection, length and damping. In a third measurement, all unbalanced measurement ports that do not belong to a measurement two-port pair are connected in succession to a reference measurement port.
Anschließend werden bei weiteren Messungen alle n Messtore nacheinander mittels jeweils bekannter Eingangsimpedanzen beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen. In weiteren Messungen werden alle n Messtore mittels unbekannter jeweils identischer, reflektierender Abschlüsse abgeschlossen.Subsequently, in the case of further measurements, all n test ports are terminated one after the other by means of respectively known input impedances of arbitrary transmission properties. In further measurements, all n measuring ports are closed by means of unknown, respectively identical, reflecting terminations.
So kann bei minimalem mathematischen Aufwand der Korrekturrechnung und bei minimaler Anzahl benötigter Kalibrierstandards eine genaue, differentielle Kalibrierung durchgeführt werden.Thus, with minimal mathematical effort of the correction calculation and with a minimum number of required calibration standards, an accurate, differential calibration can be performed.
Zur Kalibrierung einfacherer Netzwerkkatalysatoren, deren Messtore durch jeweils eine unabhängige Messstelle und eine gemeinsame Referenzmessstelle gebildet werden, wird vorteilhafterweise eine weitere Kalibriermessung durchgeführt. Dabei werden alle n Messtore mittels bekannter, nicht notwendigerweise identischer reflektierender Abschlüsse beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen. Alternativ können n weitere Kalibriermessungen durchgeführt werden, wobei alle n Messtore nacheinander mittels bekannter, nicht notwendigerweise identischer reflektierender Abschlüsse beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen werden. So ist eine Erweiterung der gezeigten Verfahren zur Kalibrierung von Netzwerkkatalysatoren mit einer gemeinsamen Referenz- Messstelle möglich.For the calibration of simpler network catalysts whose measuring ports are formed by an independent measuring point and a common reference measuring point advantageously carried out a further calibration measurement. In this case, all n measuring ports are closed by means of known, not necessarily identical, reflective terminations of arbitrary transmission properties. Alternatively, n further calibration measurements can be carried out, wherein all n test ports are terminated successively by means of known, not necessarily identical, reflective terminations of any transmission properties. Thus, an extension of the methods shown for the calibration of network catalysts with a common reference measuring point is possible.
Bei einem weiteres Verfahren zur Kalibrierung einfacherer Netzwerkkatalysatoren, deren Messtore durch jeweils eine unabhängige Messstelle und eine gemeinsame Referenzmessstelle gebildet werden, werden ebenfalls vorteilhafterweise weitere Kalibriermessungen durchgeführt. Dabei werden in einer ersten weiterenIn another method for calibrating simpler network catalysts, the test ports are formed by a respective independent measuring point and a common reference measuring point, also advantageously further calibration measurements are performed. It will be in a first another
Messung alle n Messtore nacheinander mittels bekannten, identischen Impedanzen abgeschlossen. In zwei weiteren Kalibriermessungen werden alle n Messtore nacheinander mittels zumindest zweier bekannter, deutlich unterschiedlich stark reflektierender Abschlüsse beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen. So ist eine Erweiterung der gezeigten Verfahren zur Kalibrierung von Netzwerkkatalysatoren mit einer gemeinsamen Referenz-Messstelle möglich.Measure all n test gates one after the other with known, identical impedances. In two further calibration measurements, all n test ports are terminated one after the other by means of at least two known terminations of arbitrary transmission properties, which reflect with significantly different degrees of reflection. Thus, an extension of the methods shown for the calibration of network catalysts with a common reference measuring point is possible.
Vorteilhafterweise werden während der Messungen die Messtore durch zumindest einen Sendeoszillator nacheinander mit einer Gleichtakt-Mode und mit einer Gegentakt-Mode angeregt. Dabei werden Reflexionsparameter und Transmissionsparameter an sämtlichen mit den Messtoren verbundenen Anschlüssen des vektoriellen Netzwerkanalysators gemessen. Aus den so gemessenen Parametern werden Fehlernetzwerke berechnet, die zur Korrekturrechnung von Roh-Messwerten genutzt werden. Die Fehlernetzwerke enthalten dabei getrennte Parameter für eine Anregung mit einer Gleichtakt-Mode und mit einer Gegentakt-Mode. Damit stehen alle, für die Korrekturrechnung in differentieller Form, benötigten Parameter zur Verfügung.Advantageously, during the measurements, the test ports are excited in succession by at least one transmission oscillator with a common-mode and with a push-pull mode. Thereby reflection parameters become and transmission parameters measured at all the ports of the vectorial network analyzer connected to the gauges. Error networks are calculated from the parameters measured in this way, which are used for the correction calculation of raw measured values. The error networks contain separate parameters for excitation with a common mode and with a push-pull mode. Thus, all parameters required for the correction calculation in differential form are available.
Durch eine Anregung der Messtore mittels zweier Signal- Generatoren, deren Phasen um zumindest 90°, vorzugsweise um ca. 180° verschoben sind, wird vorteilhafterweise der differentielle Charakter der Messungen erreicht. Die Verwendung zweier Signal-Generatoren erlaubt eine besonders genaue Einstellung der Phasen-Differenz.By exciting the measuring ports by means of two signal generators whose phases are shifted by at least 90 °, preferably by approximately 180 °, the differential character of the measurements is advantageously achieved. The use of two signal generators allows a particularly accurate adjustment of the phase difference.
Alternativ kann die Anregung beispielsweise durch einen einzelnen Signal-Generator folgen. Zur Anregung imAlternatively, the excitation may follow, for example, by a single signal generator. For stimulation in the
Gegentakt-Mode wird das Signal des Signal-Generators in zwei Anregungs-Signale aufgespalten. Die Phase eines der beiden Anregungs-Signale wird dabei zumindest um 90°, vorzugsweise um ca. 180° verschoben. So kann im Aufbau auf einen Signal-Generator verzichtet werden, und damit der Aufwand des Aufbaus reduziert werden.Push-pull mode, the signal of the signal generator is split into two excitation signals. The phase of one of the two excitation signals is thereby shifted by at least 90 °, preferably by approximately 180 °. So can be omitted in the construction of a signal generator, and thus the cost of the structure can be reduced.
Die dargestellten Verfahren sollen allesamt als True- Differential-Verfahren (TD-Verfahren) bezeichnet werden.The illustrated methods are all to be called true-differential (TD) methods.
In der Praxis werden die Sendeoszillatoren so angesteuert, dass die Signale in jedem Torpaar in einer Messung als Gleichtaktsignal und in einer weiteren Messung als Gegentaktsignal anliegen. Unsymmetrische Tore werden wie gehabt nur einfach angesteuert. Auch bei der Kalibrierung (mit weit verbreiteten unsymmetrischen Standards) kann eine unsymmetrische Multiport-Ansteuerung eingesetzt werden.In practice, the transmitting oscillators are driven so that the signals in each pair of ports in one measurement as a common-mode signal and in another measurement as a push-pull signal. Unbalanced goals will be like had just been driven. Even with calibration (with widespread unbalanced standards), an asymmetrical multiport drive can be used.
Der Vorteil eines derartigen Aufbaus eines Netzwerkanalysators in Verbindung mit den TD-Verfahren liegt darin, dass die Messobjekte unter Bedingungen und in Arbeitspunkten vermessen werden, die auch dem späteren Einsatz entsprechen.The advantage of such a construction of a network analyzer in connection with the TD methods is that the measured objects are measured under conditions and at operating points which also correspond to the later use.
Mit diesen TD-Verfahren können erstmalig alle Multi-Moden- Messobjekte mit einer Präzision vermessen werden, wie dieses Stand der Technik bei Mono-Mode-Streuparametern ist.For the first time ever, all multi-mode measuring objects can be measured with precision using these TD methods, as is the state of the art with mono-mode scattering parameters.
Die Handhabung ist für den Anwender genauso einfach, wie er es von Mono-Mode-Streuparametern gewohnt ist. Die Messgeschwindigkeiten liegen im gleichen Bereich. Breitbandmessungen lassen sich weiterhin in gewohnter Art und Weise durchführen.The handling is just as easy for the user as it is used to from mono mode scattering parameters. The measuring speeds are in the same range. Broadband measurements can still be carried out in the usual way.
Ein ganz entscheidender Vorteil der TD-Verfahren ist die Tatsache, dass Symmetrierfehler der Sendeoszillatoren keinen Einfluss auf die Genauigkeiten des TD-Verfahrens haben. Lediglich die leicht veränderten Eigenschaften des Messobjektes könnten die Messresultate etwas verändern, was jedoch bei heutigen Realisierungsmöglichkeiten der Symmetrier-Eigenschaften der Oszillatoren und der restlichen Hardware des Netzwerkanalysators zu vernachlässigen ist.A very decisive advantage of the TD methods is the fact that symmetry errors of the transmission oscillators have no influence on the accuracies of the TD method. Only the slightly changed properties of the measurement object could change the measurement results somewhat, which is negligible in today's realization possibilities of the balancing properties of the oscillators and the remaining hardware of the network analyzer.
Bei dieser Erfindung werden zum Teil Netzwerkanalysatoren benötigt, die 2n-Messstellen aufweisen. Die Kosten betreffend ist dieses nachteilig gegenüber dem Mono-Mode- Verfahren, das nur Netzwerkanalysatoren mit n-1 Messstellen benötigt. In der Praxis werden jedoch diese Verfahren auch in 2n-Messstellen-VNA eingesetzt, da diese Maschinen deutlich präziser und langzeitstabiler arbeiten, da bei diesen Maschinen Drifteffekte der elektronischen Umschalter keinen Einfluss auf die Messqualität haben.Part of this invention requires network analyzers having 2n measurement sites. The costs This is disadvantageous compared with the mono-mode method, which requires only network analyzers with n-1 measuring points. In practice, however, these methods are also used in 2n measuring point VNA, as these machines work much more precise and long-term stable, since these machines drift effects of electronic switches have no effect on the quality of measurement.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention will be described by way of example with reference to the drawing, in which an advantageous embodiment of the invention is shown. In the drawing show:
Fig. 1 ein beispielhaftes Schaltbild eines Zweitors mit vier Anschlüssen;Fig. 1 is an exemplary circuit diagram of a two-port four-port;
Fig. 2 ein Schaltbild einer ersten beispielhaftenFig. 2 is a circuit diagram of a first exemplary
Ausgestaltung der erfindungsgemäßenEmbodiment of the invention
Kalibriereinrichtung;calibration;
Fig. 3 ein Schaltbild einer zweiten beispielhaftenFig. 3 is a circuit diagram of a second exemplary
Ausgestaltung der erfindungsgemäßenEmbodiment of the invention
Kalibriereinrichtung;calibration;
Fig. 4 eine erste beispielhafte Abfolge von4 shows a first exemplary sequence of
Kalibriermessungen an den Messtoren eines vektoriellen Netzwerkanalysators mit 4 Messtoren;Calibration measurements at the gauges of a vectorial network analyzer with 4 gauges;
Fig. 5 eine zweite beispielhafte Abfolge von5 shows a second exemplary sequence of
Kalibriermessungen an den Messtoren eines vektoriellen Netzwerkanalysators mit 5 Messtoren; Fig. 6 die Möglichkeit des Ersatzes einerCalibration measurements at the gauges of a vectorial network analyzer with 5 gauges; Fig. 6, the possibility of replacing a
Kalibriermessung bei Anschluss von n Kalibrierstandards durch n Kalibriermessungen bei Anschluss eines Kalibrierstandards;Calibration measurement with connection of n calibration standards by n calibration measurements when connecting a calibration standard;
Fig. 7 die Messtore eines beispielhaften alternativen Netzwerkanalysators mit n Messtoren und n+1 Messstellen.7 shows the measuring gates of an exemplary alternative network analyzer with n measuring ports and n + 1 measuring points.
Zunächst wird anhand der Fig. 1 - 3 der Aufbau und die erfindungsgemäße Verschaltung des zu kalibrierenden Netzwerkanalysators erläutert. Mittels Fig. 4 - 6 werden unterschiedliche erfindungsgemäße Kalibrierverfahren in der Abfolge der Messanordnungen gezeigt. Fig. 7 zeigt die Konfiguration eines alternativen Netzwerkanalysator- konzepts. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.First, the construction and the interconnection of the network analyzer to be calibrated will be explained with reference to FIGS. 1-3. By means of FIGS. 4 to 6 different calibration methods according to the invention are shown in the sequence of the measuring arrangements. Fig. 7 shows the configuration of an alternative network analyzer concept. Identical elements have not been repeatedly shown and described in similar figures.
Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Schaltbild eines Zweitors, das durch seine Streumatrix [S] gekennzeichnet sei. Die Wellen ai und a2 seien die auf das Zweitor zulaufenden Wellen, bi und b2 entsprechend die in umgekehrter Richtung sich fortpflanzenden Wellen. Es gilt die Beziehung:Fig. 1 shows an exemplary circuit diagram of a two-port, which is characterized by its scattering matrix [S]. The waves ai and a 2 are the waves converging on the two-port, bi and b 2 corresponding to the waves propagating in the opposite direction. The relationship applies:
In Fig. 2 ist der in der Praxis interessante Fall eines 4- Tor Netzwerkanalysesystems mit zwei Sendeoszillatoren als Blockschaltbild illustriert. Man erkennt, dass 2n=8 Messstellen 15 zur Vermessung eines Zweitorpaares notwendig sind. Die Fig. 2 zeigt auf, wie ein derartiger Aufbau zu realisieren ist und dient als Grundlage für die Beschreibung der Multi-Moden-Verfahren.FIG. 2 illustrates the case of a 4-port network analysis system with two transmission oscillators which is of interest in practice as a block diagram. It can be seen that 2n = 8 measuring points 15 are necessary for the measurement of a second pair. Fig. 2 shows how to realize such a structure and serves as a basis for the Description of the multi-mode method.
In Fig. 2 wird dargestellt, wie zwei Signale zweier Quellen 17a und 17b über je einen Umschalter 16a und 16b, deren Eigenschaften Reproduzierbarkeit, Reflexion,FIG. 2 shows how two signals from two sources 17a and 17b are connected via a respective changeover switch 16a and 16b, whose properties reproducibility, reflection,
Langzeitstabilität usw. nicht in die Messgenauigkeit aber in eine mögliche Arbeitspunktverschiebung eingehen, auf die vier Zweige 18, 19, 20 und 21 geleitet werden. Die Umschalter weisen zwei Schalterstellungen auf und werden jeweils von einem gleichphasigen (0°) und einem gegenphasigen (180°) Signal angesteuert. Die als ideal angenommenen Messstellen 15 nehmen jeweils ein Maß für die hinlaufende und transmittierte Welle auf. Die Signale der Messstellen werden bevorzugt parallel abgerufen, können aber auch seriell abgerufen (abgetastet) werden, da dieses Messsystem mit Ausnahme der Schalter und Oszillatoren langzeitstabil ist.Long-term stability, etc. are not included in the measurement accuracy but in a possible operating point shift, are directed to the four branches 18, 19, 20 and 21. The switches have two switch positions and are each controlled by an in-phase (0 °) and an opposite-phase (180 °) signal. The measuring points 15 assumed to be ideal take in each case a measure of the incoming and transmitted wave. The signals of the measuring points are preferably called in parallel, but can also be retrieved serially (sampled), since this measuring system with the exception of the switches and oscillators is long-term stable.
Sämtliche deterministischen Nichtidealitäten und Unvollkommenheiten des VNA zwischen Umschaltern und Messtorebenen in Form von Fehlanpassungen und Übersprechern werden in den Fehlermatrizen 13, 14a, 14b und 14c zusammengefasst und berücksichtigt. An den Toren 1Oa-IOd ist das Messobjekt 11 (DUT: Device Under Test) mit dem vektoriellen Mehrtor- Netzwerkanalysator verbunden. Die Tore 10a und 10b lassen sich zu einem Torpaar zusammenfügen. Das gleiche gilt für die Tore 10c und 10d. Durch die 0°/180°- Phasenverschiebungen der Oszillatoren bei gleicher Amplitudenhöhe wird das Messobjekt jeweils an beiden Torpaaren mit einem Gleich- und einem Gegentaktsignal angesteuert. Die TD-Verfahren (True-Differential) lassen sich von der mathematischen Seite in drei Schritte unterteilen:All deterministic non-idealities and imperfections of the VNA between switches and sense levels in the form of mismatches and crosstalk are summarized and considered in the error matrices 13, 14a, 14b and 14c. At the gates 10a-IOd, the measuring object 11 (DUT: Device Under Test) is connected to the vectorial multi-port network analyzer. The gates 10a and 10b can be joined together to form a pair of goals. The same applies to the gates 10c and 10d. Due to the 0 ° / 180 ° phase shifts of the oscillators at the same amplitude level, the measured object is driven on both pairs of gates with a DC and a push-pull signal. The TD (true differential) methods can be subdivided from the mathematical side into three steps:
1. Selbstkalibrierung,1. self-calibration,
2. Direkte Kalibrierung, und 3. Systemfehlerkorrektur.2. Direct calibration, and 3. System error correction.
Beim ersten Schritt „Selbstkalibrierung" werden die unbekannten Parameter in den Kalibrierstandards berechnet. Unbekannt sind ggf. die Transmissionswerte des zweiten (Match-) Standards und die Reflexionen undThe first step, "Self-Calibration", calculates the unknown parameters in the calibration standards, but the transmission values of the second (match) standard and the reflections and, if applicable, are unknown
Transmissionswerte des dritten (Reflect/Short/Open) Standards .Transmission values of the third (Reflect / Short / Open) standard.
Hierzu werden Spur- und Determinanteneigenschaften von Abbildungsmatrizen genutzt, wie auch in Heuermann, H. , Sichere Verfahren zur Kalibrierung vonFor this purpose, track and determinant properties of imaging matrices are used, as also in Heuermann, H., Safe methods for the calibration of
Netzwerkanalysatoren für koaxiale und planare Leitungssysteme, Dissertationsschrift, Institut für Hochfrequenztechnik, Ruhr-Universität Bochum, 1995, ISBN 3-8265-1495-5, nachzulesen ist. Im Gegensatz zu sonstigen Veröffentlichungen werden die Match-Kalibrierstandards nicht mit idealen Eigenschaften (SIl=O) in der Mathematik berücksichtigt. Dies führt dazu, dass die sich ergebenden Gleichungen zur Berechnung der Reflexionswerte der Selbstkalibrier-Standards (z.B. Reflect=R) deutlich länger sind, als in der Literatur angegeben. Jedoch unterscheiden sich diese Gleichungen bzgl. Eindeutigkeitsbetrachtungen u.a. nicht von den üblichen Lösungen der Selbstkalibrierrechnungen . Für die Selbstkalibrier-Standards der TD-Verfahren gilt: 1. Die Phase des Reflexionsstandards R muss nur auf ± 90° bekannt sein. Mehr Informationen werden nicht benötigt. In der Praxis setzt man einen realen Kurzschluss und einen Leerlauf ein. Die Abweichungen zu einem idealen Kurzschluss oder Leerlauf haben keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit .Network analyzers for coaxial and planar line systems, dissertation, Institute for High Frequency Technology, Ruhr University Bochum, 1995, ISBN 3-8265-1495-5, can be read. In contrast to other publications, the match calibration standards are not considered with ideal properties (SIl = O) in mathematics. As a result, the resulting equations for calculating the reflectance values of the self-calibration standards (eg Reflect = R) are significantly longer than indicated in the literature. However, these equations regarding uniqueness considerations do not differ from the usual solutions of self-calibration calculations. For the self-calibration standards of the TD methods: 1. The phase of the reflection standard R need only be known to ± 90 °. More information is not needed. In practice, a real short circuit and an open circuit is used. The deviations to an ideal Short circuit or no load have no influence on the measuring accuracy.
2. Setzt man als zweiten Kalibrierstandard einen angepassten Standard mit endlicher Transmission ein, so muss entweder die Phase der Transmission auf ± 90° bekannt sein oder der Betrag eine merkliche Transmissionsdämpfung aufweisen. Mehr Informationen werden nicht benötigt. In der Praxis setzt man häufig eine kurze Präzisionsleitung ein, deren Länge ungleich n*180° sein muss .2. If an adjusted standard with finite transmission is used as the second calibration standard, then either the phase of the transmission must be known to be ± 90 ° or the amount must have a noticeable transmission attenuation. More information is not needed. In practice, a short precision line is often used whose length must not be equal to n * 180 °.
Beim zweiten Schritt direkte „Kalibrierung" werden dieThe second step is direct calibration
Fehlerkoeffizienten berechnet. Hierzu müssen sämtliche elektrischen Eigenschaften derCalculated error coefficients. For this purpose, all electrical properties of
Kalibrierstandards bekannt sein (z.B. in Form derCalibration standards (e.g., in the form of
Streuparameter) .Scattering parameters).
Man unterscheidet zwei Klassen von bekanntenThere are two classes of known ones
Kalibrierstandards : 1. AbsolutStandards;Calibration standards: 1. Absolute standards;
2. Sogenannte postulierte Standards2. So-called postulated standards
Bei den Absolutstandards handelt es sich um physikalische Bauteile, deren elektrisches Verhalten aus einer Präzisionsfertigung und Berechnung oder aus demThe absolute standards are physical components whose electrical behavior results from a precision manufacturing and calculation or from the
Selbstkalibrierprozess bekannt sind. Für die TD-Verfahren werden i.d.R. die vier Absolutstandards eingesetzt:Self-calibrating process are known. For the TD methods i.d.R. the four absolute standards used:
1. Der Leitungsstandard L muss (nach der Selbstkalibrierung) beim TD-Verfahren vollständig bekannt sein, kann aber eine Transmissionsdämpfung und eine endliche Reflexionsdämpfung aufweisen.1. The line standard L must be fully known (after self-calibration) in the TD process, but may have transmission loss and finite reflection loss.
2. Die Impedanzstandards M müssen vollständig bekannt sein, können beim TD-Verfahren jedoch unterschiedlich sein. Derartige Standards werden oft auch als Transfer- Match bezeichnet.2. The impedance standards M must be fully known, but may differ in the TD method be. Such standards are often referred to as a transfer match.
3. Die Reflexionsstandards S, O oder R müssen (nach der Selbstkalibrierung) vollständig bekannt sein, brauchen beim TD-Verfahren jedoch nicht die idealen Werte eines Kurzschlusses oder eines Leerlaufes einhalten. Derartige Standards werden oft auch als Transfer-Reflect bezeichnet.3. The reflection standards S, O or R must be fully known (after self-calibration), but need not meet the ideal values of short circuit or open circuit in the TD process. Such standards are often referred to as transfer reflect.
4. Die Absolutstandards S und 0 sind vom Hersteller präzise beschrieben und diese Werte werden direkt eingesetzt.4. The absolute standards S and 0 are precisely described by the manufacturer and these values are used directly.
Postulierte Standards sind keine physikalischen Bauteile. Es handelt sich jeweils um das Verhalten kontaktierter Messtore in der Referenzebene. Der bekannteste postulierte Standard ist die Durchverbindung. Der Durchverbindung (direkte Verbindung von zwei Messtoren) werden die Eigenschaften perfekte Anpassung (SU=O) und perfekte Transmission (Sij=l) zugeordnet. Einen zweiten bekannten postulierten Standard findet man in der Literatur für die sogenannten 15-Term-Verfahren, z.B. in Heuermann, H., Sichere Verfahren zur Kalibrierung von Netzwerkanalysatoren für koaxiale und planare Leitungssysteme, Dissertationsschrift, Institut für Hochfrequenztechnik, Ruhr-Universität Bochum, 1995, ISBN 3-8265-1495-5. Dieser bildet zwei Leerläufe und hat eine perfekte Isolation. Für die Vermessung von Multi-Moden- Objekten kann man nunmehr einen weiteren postulierten Standard einführen: Verbindet man die beiden Messtore eines Torpaares miteinander, so handelt es sich für ein Gleichtaktsignal um einen perfekten Leerlauf und für ein Gegentaktsignal um einen perfekten Kurzschluss. Dieser neue postulierte Standard wird bei den TD-Verfahren für die direkte Kalibrierung genutzt. In den Ansprüchen führt man zwar scheinbar eine Durchverbindung durch, aber im mathematischen Modell handelt es sich um die postulierten Standards Kurzschluss und Leerlauf mit perfekter Isolation. Deshalb werden diese im Weiteren auch als „Verbindung der Messtore" bezeichnet. Mit diesen neuen postulierten Zweitorkalibrierstandards führt man mathematisch eine Reihe von Zweitorkalibrierungen durch und kennt danach die Fehlerkoeffizienten der Fehlernetzwerke, z.B.: 13 und 14a- c.Postulated standards are not physical components. These are each the behavior of contacted measurement gates in the reference plane. The best-known postulated standard is through-connection. The through-connection (direct connection of two test ports) is assigned the properties perfect matching (S U = O) and perfect transmission (Si j = l). A second known postulated standard can be found in the literature for the so-called 15-term methods, for example in Heuermann, H., Safe method for calibration of network analyzers for coaxial and planar line systems, PhD thesis, Institute for High Frequency Technology, Ruhr University Bochum, 1995 , ISBN 3-8265-1495-5. This forms two idles and has perfect isolation. For the measurement of multi-mode objects, one can now introduce another postulated standard: If the two test ports of a pair of gates are connected to each other, then a common-mode signal is a perfect open circuit and a push-pull signal a perfect short circuit. This new postulated standard is used in the direct calibration TD process. Although the claims appear to perform a through-connection, the mathematical model is the postulated standards of short circuit and open circuit with perfect isolation. Therefore, these are also referred to as "connection of the test ports." With these new postulated two-calibrating standards, one carries out a series of mathematical two-calibrations and then knows the error coefficients of the error networks, eg: 13 and 14a-c.
Zur Ermittlung der Fehlermatrizen, die auf dem klassischen 7-Term Modell (die Bezeichnung 7-Term Modell rührt von der Zweitor-Kalibrierung, bei der die zugehörigen 2*2 Fehlermatrizen [A] und [BI] insgesamt 7 Fehlerterme enthalten, da immer eine der 8 enthaltenen Größen auf 1 gesetzt werden kann) basieren, wird eine Zweitorkalibrierung zwischen dem Referenztor mit der Fehlermatrix [A] und dem Tor mit den Fehlermatrizen [Bi] durchgeführt. In diesem Fall hat die Verbindung der beiden Messtore in M-Parametern den Charakter eines postulierten Kurzschlusses für die Gegentaktwelle und eines postulierten Leerlaufes für die Gleichtaktwelle aber für die in der Kalibrierung verwendeten S-Parameter den Charakter einer Durchverbindung.To determine the error matrices based on the classic 7-term model (the term 7-term model comes from the two-port calibration, where the associated 2 * 2 error matrices [A] and [BI] contain a total of 7 error terms, as always one of the 8 variables contained can be set to 1), a two-calibration is performed between the reference gate with the error matrix [A] and the gate with the error matrices [Bi]. In this case, the connection of the two test ports in M parameters has the character of a postulated short circuit for the push-pull shaft and a postulated idling for the common mode wave but for the S parameters used in the calibration the character of a connection.
Danach wird für das in Fig. 2 angegebene Beispiel je eine Zweitorkalibrierung zwischen dem Referenztor 10b mit der Fehlermatrix [A] und dem Tor 10d mit den Fehlermatrizen [Bin] und den 10a und 10c durchgeführt. In diesem Fall hat die Verbindung der Messtore den Charakter einer postulierten Durchverbindung. Die Kalibrierung führt für das Model nach Fig. 2 zu Fehlerkoeffizienten, die mit der S-Matrix verknüpft sind, und für das Model nach Fig. 3 zu Fehlerkoeffizienten, die mit den M-Parametern verknüpft sind. Ersteres soll im weiteren als S-Parameter Kalibrierung und letzteres als direkte Kalibrierung bezeichnet werden.Thereafter, for the example given in FIG. 2, a two-time calibration is performed between the reference gate 10b with the error matrix [A] and the gate 10d with the error matrices [Bin] and 10a and 10c. In this case the connection of the measuring gates has the character of a postulated through-connection. The calibration results in error coefficients associated with the S matrix for the model of FIG. 2 and error coefficients associated with the M parameters for the model of FIG. The former should be referred to as S-parameter calibration and the latter as direct calibration.
Beim dritten Schritt „Systemfehlerkorrektur" werden die Messdaten eines unbekannten Messobjektes von den Fehlern des VNA und den Zuleitungen korrigiert. Zur Herleitung einer mathematischen Lösung für dieses Problem gibt es aus heutiger Sicht zwei interessante Ansätze. Beide beinhalten, dass die Messstellen in einer unsymmetrischen Schaltungstechnik realisiert sind, wie es Stand der Technik ist. Von den Anforderungen an den technischenIn the third step "System error correction", the measurement data of an unknown measurement object are corrected by the errors of the VNA and the supply lines.To derive a mathematical solution to this problem, there are two interesting approaches from today's point of view: Both involve the measurement points being realized in an asymmetrical circuit technique are, as it is state of the art, from the requirements of the technical
Aufbau des Multi-Moden-Netzwerkanalysators gibt es keine Unterschiede zwischen diesen beiden Ansätzen.Construction of the multi-mode network analyzer, there are no differences between these two approaches.
Ansatz 1 (nach S-Parameter Kalibrierung) behandelt das Problem, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Es verwendet die Wellengrößen ai und bi als Hilfsgrößen und berechnet die Multi-Moden-Parameter erst über eine Transformation, wie diese in Heuermann, H., Hochfrequenztechnik, Lineare Komponenten hochintegrierter Hochfrequenzschaltungen, Vieweg-Verlag, 2005, ISBN 3-528-03980-9, angegeben sind. Im Gegensatz zum bekannten 7-Term Multi-Port-Verfahren werden für Torpaare zwei Wellen einmal gleichphasig und einmal gegenphasig imitiert. Obwohl mathematisch im ersten Schritt in Multi-Port-S-Parametern gearbeitet wird, werden Zweitorpaare nur mit Anregungen von Gleich- und Gegentaktwellen untersucht. Dieser Ansatz hat den Nachteil, dass die Anzahl der durchzuführenden Rechnungen viel größer ist als beim zweiten Ansatz. Er hat aber den Vorteil, dass er kompatibel zu bekannten Mehrtor- Kalibrierverfahren ist, bei denen auch die Fehlermatrizen [A] und [B1] berechnet werden müssen.Approach 1 (after S-parameter calibration) deals with the problem as shown in FIG. It uses the wave sizes ai and bi as auxiliary quantities and calculates the multi-mode parameters only via a transformation, as described in Heuermann, H., High-frequency technology, linear components of highly integrated high-frequency circuits, Vieweg-Verlag, 2005, ISBN 3-528-03980- 9, are indicated. In contrast to the well-known 7-term multi-port method, two waves are imitated once in phase and once out of phase for gate pairs. Although mathematically in the first step in multi-port S parameters is worked, two-pair pairs are examined only with suggestions of DC and push-pull waves. This approach has the disadvantage that the number of bills to be performed is much larger than the second approach. But it has the advantage that it is compatible with known multi-gate Calibration method is, in which also the error matrices [A] and [B 1 ] must be calculated.
Die Ausgangsbasis für die mathematische Beschreibung des Ansatzes 1 bildet das Fehlermodell in Fig. 2. DerThe starting point for the mathematical description of the approach 1 forms the error model in Fig. 2. The
Einfachheit halber soll die mathematische Herleitung nur für den in der Praxis interessanten Fall der Vermessung von symmetrischen Zweitoren (so genannten Zweitorpaaren mit einem Eingangs-Torpaar und einem Ausgangs-Torpaar) durchgeführt werden. Die Verallgemeinerung dieserFor the sake of simplicity, the mathematical derivation is only to be carried out for the case, which is of interest in practice, of the measurement of symmetrical two-ports (so-called secondary pairs with an input gate pair and an output gate pair). The generalization of this
Vorgehensweise zu zusätzlichen Torpaaren kann auf einfache Art und Weise durchgeführt werden, indem man beide Umschalter je mit weiteren Ausgangstoren erweitert und für jedes weitere Torpaar des Messobjektes zwei Fehlernetzwerke und vier zusätzliche Messstellen berücksichtigt. Die Berücksichtigung von zusätzlichen unsymmetrischen Toren (sog. Einzeltore) kann durchgeführt werden, indem man an einem Umschalter je ein weiteres Ausgangstor vorsieht und für jedes weitere Tor des Messobjektes ein Fehlernetzwerke und zwei zusätzliche Messstellen berücksichtigt.The procedure for additional pairs of gates can be carried out in a simple manner, by extending both switches each with additional output ports and taking into account two fault networks and four additional measuring points for each additional pair of gates of the target. The consideration of additional unbalanced gates (so-called individual gates) can be carried out by providing a further output gate at a change-over switch and taking account of an error network and two additional measuring points for each additional gate of the test object.
Im Weiteren ist es vorteilhaft, die mathematische Formulierung der Fehlerzweitore in der inversen Form der angegebenen Transmissionsparameter anzusetzen:Furthermore, it is advantageous to set the mathematical formulation of the error terms in the inverse form of the specified transmission parameters:
[G]=[A]-1 , [H1]=[B1]-' , /=1,2 (2)[G] = [A] - 1 , [H 1 ] = [B 1 ] - ', / = 1,2 (2)
wobei für die Ein- und Ausgänge an den Fehlernetzwerkenbeing for the inputs and outputs on the error networks
gilt. Diese Gleichungen lassen sich nach den Wellengrößen ai und bi auflösen und für das Viertor nach Fig. 2 in die Gleichung applies. These equations can be solved for the wave sizes ai and bi and for the fourth gate of FIG. 2 in the equation
einsetzen. Hierbei bekommt man für jede Schalterstellung die Werte einer Matrixspalte, was letztlich zu einem linearen Gleichungssystem, bestehend aus zwei n*n Messwertmatrizen und der n*n Streumatrix, führt. Löst man dieses Gleichungssystem nach der [Sx] -Matrix auf, so stehen einem die fehlerkorrigierten Streuparameter eines n-Tores zur Verfügung. Mittels der in Heuermann, H., Hochfrequenztechnik, Lineare Komponenten hochintegrierter Hochfrequenzschaltungen, Vieweg-Verlag, 2005, ISBN 3-528-03980-9, gegebenen Umrechnungen ist man dann in der Lage, aus diesen präzisen Streuparametern die Multi-Moden-Parameter zu berechnen. Dieser letzte Rechenschritt ist zwar recht aufwendig bezüglich der Rechenzeit, vereinfacht aber dendeploy. In this case, the values of a matrix column are obtained for each switch position, which ultimately leads to a linear system of equations consisting of two n * n measured value matrices and the n * n scattering matrix. If one solves this system of equations according to the [Sx] matrix, the error-corrected scattering parameters of an n-gate are available to one. By means of in Heuermann, H., High-frequency technology, Linear components highly integrated high-frequency circuits, Vieweg-Verlag, 2005, ISBN 3-528-03980-9, given conversions, one is then able to from these precise scatter parameters to the multi-mode parameters to calculate. This last step is quite complex in terms of computing time, but simplifies the
Programmieraufwand bei einem Standard-VNA, von dem auch erwartet wird, dass er Multi-Port-Streuparameter-Messungen durchführen kann. Dieser zeitaufwendige Rechenschritt entfällt, wenn man die Vorgehensweise nach Ansatz 2 wählt.Programming overhead on a standard VNA, which is also expected to perform multi-port scatter parameter measurements. This time-consuming calculation step is omitted if one chooses the procedure according to approach 2.
Ansatz 2 (nach direkter Kalibrierung) behandelt das Problem so, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Es verwendet die Wellengrößen a+i und b+i der Gleichtaktwelle und Wellengrößen a"i und b"i der Gegentaktwelle und berechnet die Multi-Moden-Parameter direkt über der Fehlerkorrektur mit den Matrizen [Cl] und [C2] .Approach 2 (after direct calibration) deals with the problem as shown in FIG. It uses the wave sizes a + i and b + i of the common mode wave and wave sizes a " i and b " i of the push-pull wave and calculates the multi-mode parameters directly above the error correction with the matrices [Cl] and [C2].
Letztere enthalten zwar je 16 Werte, mit jedoch nur 8 unbekannten Fehlerkoeffizienten. Da man wiederum diese auf einen Wert beziehen kann, sind 7+8=15 unbekannte Fehlerkoeffizienten in Fig. 3 enthalten. In Fig. 2 sind 3 Fehlerkoeffizienten für die Matrix [A] und je 4 Koeffizienten für die [Bi] -Matrizen und somit ebenfalls 15 Fehlerkoeffizienten enthalten. Die Koeffizienten derThe latter contain 16 values each, but with only 8 unknown error coefficients. Again, since these can be referenced to a value, 7 + 8 = 15 unknown error coefficients are included in FIG. In Fig. 2 there are included 3 error coefficients for the matrix [A] and 4 coefficients for the [Bi] -matrices and thus also 15 error coefficients. The coefficients of
Matrizen [A] und [Bi] lassen sich in den Koeffizienten der Matrizen [Ci] umrechnen. Somit kann man auch nach einer S- Parameter Kalibrierung und einer zusätzlich einmalig durchgeführten Umrechnung der Fehlerkoeffizienten eine direkte und somit schneller Fehlerkorrektur durchführen. Die Korrekturrechnung geschieht in ähnlicher Art und Weise, wie diese bereits für den Ansatz 1 angegeben wurde.Matrices [A] and [Bi] can be converted into the coefficients of the matrices [Ci]. Thus, even after an S-parameter calibration and an additional one-time conversion of the error coefficients, a direct and thus quicker error correction can be carried out. The correction calculation is done in a similar way as already stated for approach 1.
Fig. 4 zeigt eine erste beispielhafte Abfolge von Kalibriermessungen an den Messtoren eines vektoriellen Netzwerkanalysators mit 4 Messtoren. Die verschiedenen Darstellungen des Netzwerkanalysators 61 - 65 zeigen aufeinander folgende Schritte der Kalibriermessung. An dem Netzwerkanalysator 50 ist der erste Schritt 61 einer Kalibriermessung verdeutlicht. Das Referenz-Zweitor 52, welches die Messstelle 51 beinhaltet, ist mittels der beiden Durchverbindungen 53 mit einem weiteren Mess- Zweitor 58 verbunden. In den weiteren Schritten 62 bis 63 wird das Referenz-Zweitor 52 mit sämtlichen weiteren Mess- Zweitoren 59, 60 verbunden. Die Schritte 64 und 65 zeigen den gleichzeitigen Abschluss sämtlicher Mess-Zweitore 52, 58, 59, 60 durch unterschiedliche Abschlüsse 56, 57. In 64 sind die Abschlüsse durch Impedanzen 56 realisiert; In 65 sind die Abschlüsse durch Kurzschlüsse 57 realisiert. In Fig. 5 wird eine zweite beispielhafte Abfolge von Kalibriermessungen an den Messtoren eines vektoriellen Netzwerkanalysators mit 5 Messtoren gezeigt. Zunächst wird im Schritt 91 ein Referenz-Mess-Zweitor-Paar 81 mit dem weiteren Mess-Zweitor-Paar 82 mittels einer Durchverbindung 84 verbunden. In Schritt 92 werden die, dem Referenz-Mess-Zweitor-Paar 81 angehörenden, Mess- Zweitore 95 und 96 mittels einer Durchverbindung 85 verbunden. Ebenso werden in Schritt 93 die, dem zweitenFIG. 4 shows a first exemplary sequence of calibration measurements at the measurement ports of a four-port vectorial network analyzer. The various representations of the network analyzer 61-65 show successive steps of the calibration measurement. At the network analyzer 50, the first step 61 of a calibration measurement is illustrated. The reference two-port 52, which includes the measuring point 51, is connected by means of the two through-connections 53 to a further measuring two-port 58. In the further steps 62 to 63, the reference two-port 52 is connected to all other measuring second ports 59, 60. Steps 64 and 65 show the simultaneous termination of all the measurement gates 52, 58, 59, 60 by different terminations 56, 57. In 64, the terminations are realized by impedances 56; In 65, the terminations are realized by short circuits 57. FIG. 5 shows a second exemplary sequence of calibration measurements at the measurement ports of a 5-port vectorial network analyzer. First, in step 91, a reference measuring two-port pair 81 is connected to the further measuring two-port pair 82 by means of a through-connection 84. In step 92, the measuring two-ports 95 and 96 belonging to the reference measuring two-port pair 81 are connected by means of a through-connection 85. Likewise, in step 93, the second
Mess-Zweitor-Paar 82 angehörenden, Mess-Zweitore 97 und 98 mittels einer Durchverbindung 86 verbunden. In dem letzten Schritt 94 wird ein asymmetrisches Mess-Zweitor 83 mittels einer Durchverbindung 87 mit einem Referenz-Zweitor 98 verbunden.Measuring two-port pair 82, measuring two-ports 97 and 98 connected by means of a through-connection 86. In the last step 94, an asymmetric measuring two-port 83 is connected by means of a through-connection 87 to a reference two-port 98.
Fig. 6 zeigt die Möglichkeit des Ersatzes einer Kalibriermessung bei Anschluss von n Kalibrierstandards durch n Kalibriermessungen bei Anschluss eines Kalibrierstandards. Im Schritt 100 sind sämtliche Messtore 112 des Netzwerkanalysators 105 an den Messstellen 111 mit Impedanzen 106 abgeschlossen. In den Schritten 101 bis 104 ist die alternative Möglichkeit dargestellt, die Messtore nacheinander mit einer Impedanz 107 bis 110 abzuschließen.6 shows the possibility of replacing a calibration measurement when n calibration standards are connected by n calibration measurements when a calibration standard is connected. In step 100, all measuring ports 112 of the network analyzer 105 are terminated at the measuring points 111 with impedances 106. In steps 101 to 104, the alternative possibility is shown of terminating the test ports one after the other with an impedance 107 to 110.
In Fig. 7 werden die Messtore eines beispielhaften alternativen Netzwerkanalysators mit n Messtoren und n+1 Messstellen dargestellt. Der Netzwerkanalysator 122 verfügt über die unabhängigen Messstellen 121 und über die gemeinsame Referenz-Messstelle 122. Die Messtore 123 werden durch Nutzung jeweils einer unabhängigen Messstelle 121 und der gemeinsamen Referenz-Messstelle 122 gebildet. Es soll abschließend darauf hingewiesen werden, dass neben dem bereits vorgestellten Sende/Umschalter-Konzept eine weitere einfache Möglichkeit der Realisierung besteht. Man kann direkt n Sendeoszillatoren einsetzen. In diesem Fall werden keine Umschalter benötigt. Des weiteren ist es möglich die beiden Oszillatoren durch einen Oszillator, einem Signalteiler und schaltbare Phasenschieber zu ersetzen. Dieses macht jedoch nur bei einer schmalbandigen Realisierung eines VNA Sinn.FIG. 7 shows the measuring gates of an exemplary alternative network analyzer with n measuring ports and n + 1 measuring points. The network analyzer 122 has the independent measuring points 121 and the common reference measuring point 122. The measuring gates 123 are formed by using in each case an independent measuring point 121 and the common reference measuring point 122. It should finally be pointed out that in addition to the already presented send / change-over concept, another simple way of realization exists. One can directly use n transmit oscillators. In this case, no switches are needed. Furthermore, it is possible to replace the two oscillators by an oscillator, a signal divider and switchable phase shifter. However, this makes sense only in the case of a narrowband realization of a VNA.
Die Verfahren der Ansprüche unter 1 und 3 unterscheiden sich von den Verfahren der Ansprüche unter 2 und 4 dergestalt, dass die erstgenannten mit einer Durchverbindungs-Messung weniger auskommen, aber die letzteren jeden für differentielle Messungen wichtigen Pfad beinhalten.The methods of claims 1 and 3 differ from the methods of claims 2 and 4 such that the former do not rely on through-connection measurement, but the latter involve every path important for differential measurements.
Die Verfahren der Ansprüche unter 1 und 2 unterscheiden sich von den Verfahren der Ansprüche unter 3 und 4 dergestalt, dass bei letzteren im Minimalfall nur zwei unterschiedliche Eintor-Standards neben der Durchverbindung eingesetzt werden.The methods of claims 1 and 2 differ from the methods of claims 3 and 4 in such a way that in the case of the latter only two different gate standards are used in the minimum case in addition to the through-connection.
Die Erfindung lässt sich weiterhin derartig ausgestalten, dass sämtliche als 7-Term-Verfahren bekannteThe invention can further be configured such that all known as 7-term methods
Realisierungsmöglichkeiten der Kalibrierstandards eingesetzt werden können. Zu diesen 7-Term-Verfahren zählt man die Mono-Mode-Verfahren: TAN, TNA, LAN, TRL, TLR, LLR, LRL, TAR, TMR, TRM, TMS, LMS, TMO, LMO, TMN, LNN, TZU, TZY, TYU, TMSO (=Quick-SOLT) und LZY.Implementation possibilities of calibration standards can be used. These 7-term methods include the mono-mode methods: TAN, TNA, LAN, TRL, TLR, LLR, LRL, TAR, TMR, TRM, TMS, LMS, TMO, LMO, TMN, LNN, TZU, TZY, TYU, TMSO (= Quick-SOLT) and LZY.
Mit derartig geringen Ansprüchen an die Kalibrierstandards lassen sich die erfindungsgemäßen Multi-Moden- Kalibrierverfahren auch ausgezeichnet für automatisierte Kalibrierungen von VNA in koaxialen Umgebungen einsetzen. Für Mono-Mode-Zweitor-Kalibrierungen werden Algorithmen und zugehörige Schaltnetzwerke bereits von mehreren Herstellern vertrieben. Bei Multi-Moden-Mehrtor- Kalibrierungen ist die Anzahl der Kontaktierungen der Kalibrierstandards merklich größer, was Zeit und Geld kostet und ein erhöhtes Fehlerrisiko in sich birgt.With such low demands on the calibration standards, the multi-mode calibration method according to the invention can also be distinguished for automated Use calibrations of VNA in coaxial environments. For mono-mode two-port calibrations algorithms and associated switching networks are already distributed by several manufacturers. With multi-mode multi-port calibrations, the number of contacts of the calibration standards is considerably larger, which costs time and money and entails an increased risk of error.
Diese Patentanmeldung bezieht sich bei der Multi-Moden- Mehrtor-Kalibrierung nur auf die Verwendung von Gleich- und Gegentaktmoden in (Quasi-) TEM-Leitungssystemen, deren Betrachtungen zum jetzigen Stand der Technik sehr interessant ist. Jedoch lassen sich diesen Verfahren auf jeden beliebigen Mikrowellen-Mode ausdehnen. Beispielsweise lassen sich diese Verfahren auch für mehrere Moden im Hochleiter wie auch mehrere Moden im Freiraum anwenden.This patent application relates in the multi-mode multi-port calibration only to the use of DC and balanced modes in (quasi) TEM line systems, the considerations of the state of the art is very interesting. However, this method can be extended in any microwave mode. For example, these methods can also be used for several modes in the high conductor as well as several modes in the free space.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Wie bereits erwähnt, können zum Beispiel unterschiedliche Kalibrierstandards eingesetzt werden. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig miteinander kombinierbar. The invention is not limited to the illustrated embodiment. As already mentioned, for example, different calibration standards can be used. All features described above or features shown in the figures can be combined with each other in the invention as desired.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Kalibrieren vektorieller Netzwerk- analysatoren, welche über n Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verfügen, zur Vermessung von elektrischen Bauteilen mit differenziellen Anschlüssen, wobei mehrere Kalibriermessungen durchgeführt werden, wobei mehrere unterschiedliche Kalibrierstandards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) an die Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) angeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung die folgenden Messungen durchgeführt werden: - (n-1) Kalibriermessungen, wobei ein Referenz-Mess-Zweitor (52) mit jedem weiteren Mess-Zweitor (58, 59, 60) nacheinander mittels direkter Verbindungen (53, 54, 55) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung verbunden wird,A method of calibrating vectorial network analyzers having n measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) for measuring electrical components with differential terminals, wherein a plurality of calibration measurements are performed, wherein a plurality of calibration measurements different calibration standards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) to the gauges (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d ), characterized in that the following measurements are carried out for calibration: - (n-1) calibration measurements, wherein a reference measuring two-port (52) with each additional measuring two-port (58, 59, 60) successively by means of direct Connections (53, 54, 55) or short adapted lines of known reflection, length and attenuation is connected,
- eine Kalibriermessung, wobei alle n Messtore mittels jeweils bekannter Eingangsimpedanzen (56) beliebigera calibration measurement, wherein all n measurement ports are arbitrary by means of respectively known input impedances (56)
Transmissionseigenschaften abgeschlossen werden, und - eine Kalibriermessung, wobei alle Messtore mittels unbekannter jeweils identischer, reflektierender Abschlüsse (57) abgeschlossen werden.Transmitting properties are completed, and - a calibration measurement, wherein all the test ports by means of unknown each identical, reflective terminations (57) are completed.
2. Verfahren zum Kalibrieren vektorieller Netzwerk- analysatoren, welche über n Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verfügen, zur Vermessung von elektrischen Bauteilen mit differenziellen Anschlüssen, wobei mehrere Kalibriermessungen durchgeführt werden, wobei mehrere unterschiedliche Kalibrierstandards (53, 54,2. Method for calibrating vectorial network analyzers having n measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) for measuring electrical components with differential connections, wherein a plurality of calibration measurements are carried out, where several different calibration standards (53, 54,
55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) an die Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) angeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 4 Messtore (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97,55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) are connected to the measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d), characterized at least 4 measuring ports (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97,
98) kalibriert werden, dass zur Kalibrierung die folgenden Messungen durchgeführt werden: - Kalibriermessungen, wobei ein Referenz-Mess-Zweitor-Paar (81) mit jedem weiteren Mess-Zweitor-Paar (82) nacheinander mittels direkter Verbindungen (84) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung verbunden wird,98) are calibrated to perform the following measurements for calibration: - Calibration measurements, one reference two-port pair (81) being successively connected to each other two-port pair (82) by direct links (84) or shorter ones Lines of known reflection, length and attenuation is connected
- Kalibriermessungen, wobei die beiden Messtore (95 und 96, 97 und 98) jedes Mess-Zweitor-Paars (81, 82) mittels direkter Verbindungen (84) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung miteinander verbunden werden,Calibration measurements, wherein the two test ports (95 and 96, 97 and 98) of each measuring two-port pair (81, 82) are interconnected by means of direct connections (84) or short adapted lines of known reflection, length and damping,
- Kalibriermessungen, wobei jedes unsymmetrische Messtor (83) , welches nicht zu einem Mess-Zweitor-Paar (81, 82) gehört, nacheinander mittels direkter Verbindungen (87) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung mit einem Referenz-Messtor (98) verbunden wird,Calibration measurements, each unbalanced measurement port (83) which does not belong to a measurement two-port pair (81, 82) successively by means of direct connections (87) or short adapted lines of known reflection, length and attenuation with a reference measurement port (83) 98) is connected,
- eine Kalibriermessung, wobei alle n Messtore (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) mittels jeweils bekannter Eingangs-Impedanzen (56, 106) beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen werden, unda calibration measurement, wherein all n measurement ports (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) are terminated by means of respectively known input impedances (56, 106) of arbitrary transmission characteristics, and
- eine Kalibriermessung, wobei alle n Messtore (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) mittels unbekannter jeweils identischer, reflektierender Abschlüsse (57) abgeschlossen werden.a calibration measurement, wherein all n measuring ports (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) are terminated by means of unknown respectively identical, reflective terminations (57).
3. Verfahren zum Kalibrieren vektorieller Netzwerk- analysatoren, welche über n Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verfügen, zur Vermessung von elektrischen Bauteilen mit differenziellen Anschlüssen, wobei mehrere Kalibriermessungen durchgeführt werden, wobei mehrere unterschiedliche Kalibrierstandards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) an die Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) angeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung die folgenden Messungen durchgeführt werden:3. A method for calibrating vectorial network analyzers, which have n measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) for measuring electrical components with differential connections, wherein a plurality of calibration measurements are carried out, wherein a plurality of calibration measurements different calibration standards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) to the gauges (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d ), characterized in that the following measurements are carried out for calibration:
(n-1) Kalibriermessungen, wobei ein Referenz-Mess-Zweitor (52) mit jedem weiteren Mess-Zweitor (58, 59, 60) nacheinander mittels direkter Verbindungen (53, 54, 55) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung verbunden wird,(n-1) calibration measurements, wherein a reference measuring two-port (52) with each further measuring two-port (58, 59, 60) successively by direct connections (53, 54, 55) or short adapted lines of known reflection, length and Damping is connected,
- n Kalibriermessungen, wobei alle n Messtore (52, 58, 59, 60) nacheinander mittels zumindest einer bekannten Eingangsimpedanz (56) beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen werden, und- n Kalibriermessungen, wherein all n Messtore (52, 58, 59, 60) are completed successively by means of at least one known input impedance (56) of any transmission properties, and
- n Kalibriermessungen, wobei alle n Messtore (52, 58, 59, 60) nacheinander mittels identischer, nicht notwendigerweise bekannter reflektierender Abschlüsse (57) abgeschlossen werden.- n calibration measurements, wherein all n Messtore (52, 58, 59, 60) successively by means of identical, not necessarily known reflective terminations (57) are completed.
4. Verfahren zum Kalibrieren vektorieller Netzwerk- analysatoren, welche über n Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verfügen, zur Vermessung von elektrischen Bauteilen mit differenziellen Anschlüssen, wobei mehrere Kalibriermessungen durchgeführt werden, wobei mehrere unterschiedliche Kalibrierstandards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) an die Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) angeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 4 Messtore (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) kalibriert werden, dass zur Kalibrierung die folgenden Messungen durchgeführt werden:4. A method for calibrating vector network analyzers, which are connected via n measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) for measuring electrical components with differential terminals, wherein a plurality of calibration measurements are performed, wherein a plurality of different calibration standards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) are connected to the measuring gates (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d), characterized in that at least 4 measuring ports (52, 58, 59, 60, 83, 95 , 96, 97, 98) are calibrated to perform the following measurements for calibration:
- Kalibriermessungen, wobei ein Referenz-Mess-Zweitor-Paar (81) mit jedem weiteren Mess-Zweitor-Paar (82) nacheinander mittels direkter Verbindungen (84) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung verbunden wird,Calibration measurements, wherein a reference measurement two-port pair (81) is connected to each further measurement two-port pair (82) successively by direct connections (84) or short adapted lines of known reflection, length and attenuation,
- Kalibriermessungen, wobei die beiden Messtore (95 und 96, 97 und 98) jedes Mess-Zweitor-Paars (81, 82) mittels direkter Verbindungen (85, 86) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung miteinander verbunden werden, - Kalibriermessungen, wobei jedes unsymmetrische Messtor (83) , welches nicht zu einem Mess-Zweitor-Paar (81, 82) gehört, nacheinander mittels direkter Verbindungen (87) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung mit einem Referenz-Messtor (98) verbunden wird,Calibration measurements, wherein the two measuring ports (95 and 96, 97 and 98) of each measuring two-port pair (81, 82) are interconnected by means of direct connections (85, 86) or short adapted lines of known reflection, length and damping, Calibration measurements, wherein each unbalanced measurement port (83), which does not belong to a measurement two-port pair (81, 82), successively by means of direct connections (87) or short adapted lines of known reflection, length and attenuation with a reference measuring port (98 ),
- n Kalibriermessungen, wobei alle n Messtore (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) nacheinander mittels zumindest einer bekannten Eingangs-Impedanz (56, 106, 107, 108, 109, 110) beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen werden, und- n calibration measurements, wherein all n Messtore (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) successively by means of at least one known Input impedance (56, 106, 107, 108, 109, 110) of any transmission properties are completed, and
- n Kalibriermessungen, wobei alle n Messtore (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) nacheinander mittels identischer, nicht notwendigerweise bekannter reflektierender Abschlüsse (57) abgeschlossen werden.- n calibration measurements, wherein all n Messtore (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) in succession by means of identical, not necessarily known reflective terminations (57) are completed.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtore (123) des Netzwerkanalysators durch jeweils eine unabhängige Messstelle (121) und eine gemeinsame Referenzmessstelle (122) gebildet werden, und dass eine weitere Kalibriermessung durchgeführt wird, wobei alle n Messtore (123) mittels bekannter, nicht notwendigerweise identischer reflektierender Abschlüsse beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen werden.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the test ports (123) of the network analyzer are each formed by an independent measuring point (121) and a common reference measuring point (122), and that a further calibration measurement is performed, wherein all n Messtore (123) can be terminated by means of known, not necessarily identical, reflective terminations of arbitrary transmission properties.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtore (123) des Netzwerkanalysators durch jeweils eine unabhängige Messstelle (121) und eine gemeinsame Referenzmessstelle (122) gebildet werden, und dass n weitere Kalibriermessungen durchgeführt werden, wobei alle n Messtore (123) nacheinander mittels bekannter, nicht notwendigerweise identischer reflektierender Abschlüsse beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen werden.6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the test ports (123) of the network analyzer are each formed by an independent measuring point (121) and a common reference measuring point (122), and in that n further calibration measurements are carried out, all n measuring ports (123) are terminated one after the other by means of known, not necessarily identical, reflective terminations of arbitrary transmission properties.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtore (123) des Netzwerkanalysators durch jeweils eine unabhängige Messstelle (121) und eine gemeinsame Referenzmessstelle (122) gebildet werden, dass eine weitere Kalibriermessung durchgeführt wird, wobei alle n Messtore (123) nacheinander mittels bekannten, identischen Impedanzen abgeschlossen werden, und dass zwei weitere Kalibriermessung durchgeführt werden, wobei alle n Messtore (123) nacheinander mittels zumindest zweier bekannter, deutlich unterschiedlich stark reflektierender Abschlüsse beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen werden.7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring ports (123) of the network analyzer are formed by an independent measuring point (121) and a common reference measuring point (122) so that a further calibration measurement is carried out, wherein all n measuring ports (123) are terminated successively by means of known, identical impedances, and in that two further calibration measurements are carried out, wherein all n measurement gates (123) are terminated one after the other by means of at least two known terminations of arbitrary transmission properties, which reflect with significantly different degrees of reflection.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anregung zumindest eines Messtors (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) durch zumindest einen Sendeoszillator (17a, 17b) innerhalb einer Kalibriermessung nacheinander mit einer Gleichtakt-Mode und mit einer Gegentakt-Mode erfolgt.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at least one excitation of at least one Meßstors (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) by at least one transmitting oscillator (17a, 17b) within a Kalibriermessung one after the other with a common mode and a push-pull mode.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Reflexionsparameter und Transmissionsparameter an sämtlichen mit den Messtoren (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verbundenen Anschlüssen (18, 19, 20, 21) des vektoriellen Netzwerkanalysators gemessen werden, dass aus den gemessenen Parametern Fehlernetzwerke (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) berechnet werden, dass Fehlernetzwerke (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) durch Matrizen dargestellt sind, welche die für eine Korrekturrechnung von Roh-Messwerten notwendigen Daten enthalten, und dass die Fehlernetzwerke (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) getrennte Parameter für die Anregung mit einer Gleichtakt- Mode und mit einer Gegentakt-Mode beinhalten.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that reflection parameters and transmission parameters at all connected to the test ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) ports (18, 19, 20, 21 ) of the vectorial network analyzer are measured, that error networks (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) are calculated from the measured parameters, that error networks (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) are represented by matrices which contain the data necessary for a correction calculation of raw measured values, and in that the error networks (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) include separate parameters for the excitation with a common-mode and with a push-pull mode.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung durch zwei Signal-Generatoren (IIa, 17b) erfolgt, und dass die Phasen der Anregungs-Signale zumindest um 90°, vorzugsweise um ca. 180° verschoben sind.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the excitation by two signal generators (IIa, 17b), and that the phases of the excitation signals are shifted by at least 90 °, preferably by approximately 180 ° ,
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet:, dass die Anregung durch einen Signalgenerator erfolgt, dass das Anregungs-Signal bei Anregung mit einer11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the excitation is carried out by a signal generator that the excitation signal when excited with a
Gegentakt-Mode in zwei Anregungs-Signale aufgespalten wird, und dass die Phase eines der beiden Anregungs-Signale zumindest um 90°, vorzugsweise um ca. 180° verschoben wird.Push-pull mode is split into two excitation signals, and that the phase of one of the two excitation signals at least by 90 °, preferably by about 180 ° is shifted.
12. Vorrichtung zum Kalibrieren vektorieller Netzwerk- analysatoren, welche über n Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verfügen, zur Vermessung von elektrischen Bauteilen mit differenziellen Anschlüssen, mit mehreren unterschiedlichen Kalibrierstandards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110), wobei mit der Vorrichtung mehrere Kalibriermessungen durchführbar sind, wobei die mehreren unterschiedlichen Kalibrierstandards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) an die Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) anschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet:, dass mit der Vorrichtung zur Kalibrierung die folgenden Messungen durchführbar sind:12. Apparatus for calibrating vector network analyzers, which have n measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) for measuring electrical components with differential connections, with a plurality of different calibration standards (53, 54 , 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110), it being possible to carry out a plurality of calibration measurements with the device, wherein the plurality of different calibration standards (53, 54, 55, 56, 57 , 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) can be connected to the measuring goals (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d), characterized: the following measurements can be carried out with the device for calibration:
(n-1) Kalibriermessungen, wobei ein Referenz-Mess-Zweitor (52) mit jedem weiteren Mess-Zweitor (58, 59, 60) nacheinander mittels direkter(n-1) calibration measurements, wherein a reference measuring two-port (52) with each additional measuring two-port (58, 59, 60) successively by means of direct
Verbindungen (53, 54, 55) oder kurzer angepassterCompounds (53, 54, 55) or short adapted
Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung verbunden ist,Lines of known reflection, length and attenuation is connected,
- eine Kalibriermessung, wobei alle n Messtore (52, 58, 59, 60) mittels jeweils bekannter Eingangsimpedanzen (56) beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen sind, unda calibration measurement, wherein all n measurement ports (52, 58, 59, 60) are closed by means of respectively known input impedances (56) of arbitrary transmission properties, and
- eine Kalibriermessung, wobei alle Messtore mittels unbekannter jeweils identischer, reflektierender Abschlüsse (57) abgeschlossen sind.- A calibration measurement, wherein all test ports by means of unknown each identical, reflective terminations (57) are completed.
13. Vorrichtung zum Kalibrieren vektorieller Netzwerk- analysatoren, welche über n Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verfügen, zur Vermessung von elektrischen Bauteilen mit differenziellen Anschlüssen, mit mehreren unterschiedlichen Kalibrierstandards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110), wobei mit der Vorrichtung mehrere Kalibriermessungen durchführbar sind, wobei die mehreren unterschiedlichen Kalibrierstandards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) an die Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) anschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung zumindest 4 Messtore (n>3) (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) kalibrierbar sind, dass mit der Vorrichtung zur Kalibrierung die folgenden Messungen durchführbar sind: - Kalibriermessungen, wobei ein Referenz-Mess-Zweitor-Paar (81) mit jedem weiteren Mess-Zweitor-Paar (82) nacheinander mittels direkter Verbindungen (84) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung verbunden ist,13. Device for calibrating vector network analyzers, which have n measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) for measuring electrical components with differential connections, with a plurality of different calibration standards (53, 54 , 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110), it being possible to carry out a plurality of calibration measurements with the device, wherein the plurality of different calibration standards (53, 54, 55, 56, 57 , 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) to the measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) are connectable, characterized in that the device at least 4 measuring ports (n> 3) (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) can be calibrated so that the following measurements can be carried out with the device for calibration: Calibration measurements, wherein a reference measurement two-port pair (81) is connected to each further measurement two-port pair (82) successively by means of direct connections (84) or short adapted lines of known reflection, length and attenuation,
- Kalibriermessungen, wobei die beiden Messtore (95 und 96, 97 und 98) jedes Mess-Zweitor-Paars (81, 82) mittels direkter Verbindungen (85, 86) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung miteinander verbunden sind,Calibration measurements, wherein the two measuring ports (95 and 96, 97 and 98) of each measuring two-port pair (81, 82) are interconnected by means of direct connections (85, 86) or short adapted lines of known reflection, length and damping,
- Kalibriermessungen, wobei jedes unsymmetrische Messtor (83), welches nicht zu einem Mess-Zweitor-Paar (81, 82) gehört, nacheinander mit einem Referenz-Messtor (98) verbunden ist,Calibration measurements, wherein each unbalanced measurement port (83) which does not belong to a measurement two-port pair (81, 82) is connected in succession to a reference measurement port (98),
- eine Kalibriermessung, wobei alle n Messtore (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) mittels jeweils bekannter Eingangsimpedanzen (56, 106) beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen sind, unda calibration measurement, wherein all n measurement ports (52, 58, 59, 60, 83, 95, 96, 97, 98) are terminated by means of known input impedances (56, 106) of arbitrary transmission characteristics, and
- eine Kalibriermessung, wobei alle n Messtore mittels unbekannter jeweils identischer, reflektierender Abschlüsse (57) abgeschlossen sind.- A calibration measurement, wherein all n Messtore by unknown each identical, reflective terminations (57) are completed.
14. Vorrichtung zum Kalibrieren vektorieller Netzwerk- analysatoren, welche über n Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verfügen, zur Vermessung von elektrischen Bauteilen mit differenziellen Anschlüssen, mit mehreren unterschiedlichen Kalibrierstandards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110), wobei mit der Vorrichtung mehrere Kalibriermessungen durchführbar sind, wobei die mehreren unterschiedlichen Kalibrierstandards14. Device for calibrating vector network analyzers, which have n measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) for measuring electrical components with differential connections, with a plurality of different calibration standards (53, 54 , 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110), wherein with the device a plurality of calibration measurements are feasible, wherein the plurality of different calibration standards
(53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) an die Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c,(53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110) to the measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c,
12d) anschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung zur Kalibrierung die folgenden12d) are connectable, characterized in that with the device for calibration, the following
Messungen durchführbar sind: - (n-1) Kalibriermessungen, wobei ein Referenz-Mess-Zweitor (52) mit jedem weiteren Mess-Zweitor (58, 59, 60) nacheinander mittels direkter Verbindungen (53, 54, 55) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung verbunden ist,Measurements can be carried out: - (n-1) calibration measurements, one reference measuring two-port (52) with each additional measuring two-port (58, 59, 60) successively by means of direct connections (53, 54, 55) or short adapted lines known reflection, length and attenuation is connected,
- n Kalibriermessungen, wobei alle n Messtore (52, 58, 59, 60) nacheinander mittels zumindest einer bekannten Eingangs-Impedanz (56) beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen sind, und- n Kalibriermessungen, wherein all n Messtore (52, 58, 59, 60) are completed successively by means of at least one known input impedance (56) of any transmission properties, and
- n Kalibriermessungen, wobei alle n Messtore nacheinander mittels identischer, nicht notwendigerweise bekannter reflektierender Abschlüsse (57) abgeschlossen sind.- n calibration measurements, where all n Messtore be completed successively by means of identical, not necessarily known reflective terminations (57).
15. Vorrichtung zum Kalibrieren vektorieller Netzwerk- analysatoren, welche über n Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verfügen, zur Vermessung von elektrischen Bauteilen mit differenziellen Anschlüssen, mit mehreren unterschiedlichen Kalibrierstandards (53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110), wobei mit der Vorrichtung mehrere Kalibriermessungen durchführbar sind, wobei die mehreren unterschiedlichen Kalibrierstandards15. Device for calibrating vector network analyzers which have n measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) for measuring electrical components with differential connections, with a plurality of different calibration standards (53, 54 , 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109, 110), it being possible to carry out a plurality of calibration measurements with the device, the several different calibration standards
(53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109,(53, 54, 55, 56, 57, 84, 85, 86, 87, 106, 107, 108, 109,
110) an die Messtore (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c,110) to the measuring ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c,
12d) anschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung zumindest 4 Messtore (n>3) kalibrierbar sind, dass mit der Vorrichtung zur Kalibrierung die folgenden12d) are connectable, characterized in that with the device at least 4 test ports (n> 3) are calibrated, that with the device for calibration, the following
Messungen durchführbar sind: - Kalibriermessungen, wobei ein Referenz-Mess-Zweitor-Paar (81) mit jedem weiteren Mess-Zweitor-Paar (82) nacheinander mittels direkter Verbindungen (84) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung verbunden ist,Measurements can be carried out: calibration measurements, wherein a reference measuring two-port pair (81) is connected to each further measuring two-port pair (82) successively by means of direct connections (84) or short adapted lines of known reflection, length and damping,
- Kalibriermessungen, wobei die beiden Messtore (95 und 96, 97 und 98) jedes Mess-Zweitor-Paars (81, 82) mittels direkter Verbindungen (85, 86) oder kurzer angepasster Leitungen bekannter Reflexion, Länge und Dämpfung miteinander verbunden sind,Calibration measurements, wherein the two measuring ports (95 and 96, 97 and 98) of each measuring two-port pair (81, 82) are interconnected by means of direct connections (85, 86) or short adapted lines of known reflection, length and damping,
- Kalibriermessungen, wobei jedes unsymmetrische Messtor (83) , welches nicht zu einem Mess-Zweitor-Paar (81, 82) gehört, nacheinander mit einem Referenz-Messtor (98) verbunden ist,Calibration measurements, wherein each unbalanced measurement port (83) which does not belong to a measurement two-port pair (81, 82) is connected in succession to a reference measurement port (98),
- n Kalibriermessungen, wobei alle n Messtore nacheinander mittels zumindest einer bekannten Eingangs-Impedanz (56, 106, 107, 108, 109, 110) beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen sind, und- n calibration measurements, all n Messtore be completed successively by means of at least one known input impedance (56, 106, 107, 108, 109, 110) of any transmission properties, and
- n Kalibriermessungen, wobei alle n Messtore (83, 95, 96, 97, 98) nacheinander mittels identischer, nicht notwendigerweise bekannter reflektierender Abschlüsse (57) abgeschlossen sind.- n calibration measurements, wherein all n measuring ports (83, 95, 96, 97, 98) are terminated successively by means of identical, not necessarily known, reflective terminations (57).
16. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtore (123) des Netzwerkanalysators durch jeweils eine unabhängige Messstelle (121) und eine gemeinsame Referenzmessstelle (122) gebildet sind, und dass eine weitere Kalibriermessung durchführbar ist, wobei alle n Messtore (123) mittels bekannter, nicht notwendigerweise identischer reflektierender Abschlüsse beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen sind.16. Device according to claim 12 or 13, characterized in that the measuring ports (123) of the network analyzer are each formed by an independent measuring point (121) and a common reference measuring point (122), and in that a further calibration measurement can be carried out, wherein all n measuring ports (123) are terminated by means of known, not necessarily identical, reflective terminations of arbitrary transmission properties.
17. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet:, dass die Messtore (123) des Netzwerkanalysators durch jeweils eine unabhängige Messstelle (121) und eine gemeinsame Referenzmessstelle (122) gebildet sind, und dass n weitere Kalibriermessungen durchführbar sind, wobei alle n Messtore (123) nacheinander mittels bekannter, nicht notwendigerweise identischer reflektierender Abschlüsse beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen sind.17. Device according to claim 12 or 13, characterized in that the measuring ports (123) of the network analyzer are each formed by an independent measuring point (121) and a common reference measuring point (122), and in that n further calibration measurements can be carried out, wherein all n Messtore (123) are completed in succession by means of known, not necessarily identical reflective terminations of arbitrary transmission properties.
18. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtore (123) des Netzwerkanalysators durch jeweils eine unabhängige Messstelle (121) und eine gemeinsame Referenzmessstelle (122) gebildet sind, dass eine weitere Kalibriermessung durchführbar ist, wobei alle n Messtore (123) nacheinander mittels bekannten, identischen Impedanzen abgeschlossen sind, und dass zwei weitere Kalibriermessung durchführbar sind, wobei alle n Messtore (123) nacheinander mittels zumindest zweier bekannter, deutlich unterschiedlich stark reflektierender Abschlüsse beliebiger Transmissionseigenschaften abgeschlossen sind.18. Device according to claim 12 or 13, characterized in that the measuring ports (123) of the network analyzer are each formed by an independent measuring point (121) and a common reference measuring point (122) so that a further calibration measurement can be carried out, wherein all n measuring ports ( 123) are terminated successively by means of known, identical impedances, and in that two further calibration measurements can be carried out, wherein all n measuring ports (123) are terminated in succession by means of at least two known terminations of arbitrary transmission properties, which reflect with significantly different degrees of reflection.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anregung zumindest eines Messtors (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) durch zumindest einen Sendeoszillator (17a, 17b) innerhalb einer Kalibriermessung nacheinander mit einer Gleichtakt-Mode und mit einer Gegentakt-Mode erfolgt.19. Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that at least one excitation of at least one Meßstors (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) by at least one transmitting oscillator (17a, 17b) within a Kalibriermessung one after the other with a common mode and a push-pull mode.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Reflexionsparameter und Transmissionsparameter an sämtlichen mit den Messtoren (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) verbundenen Anschlüssen (18, 19, 20, 21) des vektoriellen Netzwerkanalysators mit der Vorrichtung messbar sind, dass die Vorrichtung einen Prozessor aufweise, der aus den gemessenen Parametern Fehlernetzwerke (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) berechnet, wobei die Fehlernetzwerke (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) durch Matrizen dargestellt sind, welche die für eine Korrekturrechnung von Roh-Messwerten notwendigen Daten enthalten, und dass die Fehlernetzwerke (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) getrennte Parameter für die Anregung mit einer Gleichtakt- Mode und mit einer Gegentakt-Mode beinhalten.20. Device according to one of claims 12 to 19, characterized in that reflection parameters and transmission parameters at all connected to the test ports (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) ports (18, 19, 20, 21 ) of the vector network analyzer are measurable with the device that the device has a processor which calculates error networks (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) from the measured parameters, the error networks (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) are represented by matrices which contain the data necessary for a correction calculation of raw measured values, and in that the error networks (13, 14a, 14b, 14c, 22a, 22b) have separate parameters for the excitation with a common mode and include a push-pull mode.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung durch zwei Signal-Generatoren (17a, 17b) erfolgt, und dass die Phasen der Anregungs-Signale zumindest um 90°, vorzugsweise um ca. 180° verschoben sind.21. Device according to one of claims 12 to 20, characterized that the excitation by two signal generators (17a, 17b) takes place, and that the phases of the excitation signals are shifted by at least 90 °, preferably by approximately 180 °.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung durch einen Signalgenerator erfolgt, dass das Anregungs-Signal bei Anregung mit einer Gegentakt-Mode in zwei Anregungs-Signale aufgespalten ist, und dass die Phase eines der beiden Anregungs-Signale zumindest um 90°, vorzugsweise um ca. 180° verschoben ist. 22. Device according to one of claims 12 to 21, characterized in that the excitation is carried out by a signal generator, that the excitation signal is split when excited with a push-pull mode into two excitation signals, and that the phase of one of the two excitation Signals is shifted by at least 90 °, preferably by approximately 180 °.
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