CN101470164A - 一种测量无源电路s参数的方法和实施该方法的测量装置 - Google Patents
一种测量无源电路s参数的方法和实施该方法的测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101470164A CN101470164A CNA2007102035753A CN200710203575A CN101470164A CN 101470164 A CN101470164 A CN 101470164A CN A2007102035753 A CNA2007102035753 A CN A2007102035753A CN 200710203575 A CN200710203575 A CN 200710203575A CN 101470164 A CN101470164 A CN 101470164A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parameter
- matrix
- passivity
- electric circuit
- real
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
- G01R27/32—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
-
- 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
Abstract
一种测量无源电路S参数的方法,其用一S参数测量装置测量一无源电路在不同频率的S参数,所述S参数测量装置包括一测量部分和一修正部分,所述测量无源电路的S参数的方法包括以下步骤,所述测量部分测量所述无源电路在某一要求测量的频率的S参数,并判断所述频率对应的S参数是否满足无源性条件,若满足无源性条件,则所述频率对应的S参数满足无源性;若不满足无源性条件,用所述修正部分对所述不符合无源性的S参数进行修正,最后由所述S参数测量装置输出S参数。本发明还包括一可准确测量无源电路S参数的装置。上述测量S参数的方法和装置可准确测量各种无源电路的S参数。
Description
技术领域
本发明是关于一种测量S参数的方法和实施这种方法的装置,尤指一种测量无源电路S参数的方法和装置。
背景技术
S参数是表示电路的输入与输出之间关系的参数,从而来反映该电路的电气特性,且当电路的频率不同时,其输入和输出之间的关系也不同,如图1所示的为一带有两个端口的无源电路10,该无源电路10设有端口1和端口2,例如在某一频率下,当从无源电路10的端口1进行输入时,无源电路10的各端口处将出现与特定特征相对应的输出,这些特征是针对端口1的反射和针对端口2的透射;同样,当从无源电路10的端口2进行输入时,无源电路10的各端口处也会出现与特定特征相对应的输出,这些特征是针对端口2的反射和针对端口1的透射。
在此频率下,无源电路10的输入与反射、透射的输出之间的关系可表示为图2中所示的矩阵计算的形式,图2中的矩阵为一复数矩阵,其中的矩阵元素(S11、S12和S21等复数)即为S参数,它们表示了无源电路10在此频率下的输入和输出之间的关系。
由于图1中的电路10为无源电路,则其在此频率下的S参数必须满足无源性条件,即必须满足real(eigenvalue[E-S×S’])≧0,也就是[E-S×S’]这一矩阵的特征值的实部要大于或等于0,其中S’为S的共轭转置矩阵,E为单位矩阵。但通常在测量无源电路在不同频率下的S参数时,有时会因为测量仪器的原因,而使测得的某一频率下的S参数无法满足上述计算式,即无法满足无源性这一条件。
发明内容
鉴于以上内容,有必要提供一种可准确测得无源电路的S参数的方法和装置。
一种测量无源电路S参数的方法,其用一S参数测量装置测量一无源电路在不同频率的S参数,所述S参数测量装置包括一测量部分和一修正部分,所述S参数修正部分包括一矩阵计算模块、一矩阵特征值计算模块、一修正值计算模块及一修正模块,所述测量无源电路的S参数的方法包括以下步骤:
所述测量部分测量所述无源电路在某一要求测量的频率的S参数;
判断所述频率对应的S参数是否满足无源性条件,若满足无源性条件,则所述频率对应的S参数满足无源性;若不满足无源性条件,用所述修正部分对所述不符合无源性的S参数进行修正,修正步骤如下:
所述修正部分提取所述不满足无源性的S参数,并由所述S参数构成一S参数矩阵S;
所述矩阵计算模块得到矩阵S和矩阵S的共轭转置矩阵S’之间的乘积S×S’;
所述矩阵特征值计算模块计算S×S’的特征值,并取出其中实部最大的特征值Ψ的实部real(Ψ);
所述修正值计算模块根据最大的实部real(Ψ)而得到修正值ξ=real(Ψ)1/2×(1+ε),其中ε为一极小的正数;
所述修正模块根据修正值ξ而得到修正后的S参数S*=S/ξ;
最后由所述S参数测量装置输出S参数。
本发明还包括一可准确测量无源电路S参数的装置,所述装置包括一测量电路的S参数的测量部分和一修正不满足无源性条件的S参数的修正部分,所述修正部分包括一得到S参数矩阵S和矩阵S的共轭转置矩阵S’之间的乘积S×S’的矩阵计算模块、一得到矩阵S×S’的特征值的矩阵特征值计算模块、一根据矩阵S×S’的实部最大的特征值Ψ而得到出一修正值ξ的修正值计算模块、及一根据修正值ξ修正S参数矩阵S的修正模块。
相较于现有技术,本发明无源电路S参数的测量方法和装置可准确得到无源电路的S参数。
附图说明
图1是一具有两个端口的无源电路和一S参数测量装置相连的示意图。
图2是图1中的无源电路的输入和输出之间的关系图。
图3是本发明测量无源电路S参数的方法的流程图。
图4是S参数修正方法的流程图。
图5是图1中S参数测量装置中修正部分的示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图3,其为本发明测量无源电路S参数的方法的流程图和实施该方法的S参数测量装置20,该S参数测量装置20包括一测量部分22和一修正部分23,首先由测量部分22测量无源电路在某一要求测量的频率的S参数(步骤201),并计算该频率对应的S参数是否满足无源性条件(步骤202),即计算real(eigenvalue[E-S×S’])≧0是否成立,若成立,则满足无源性条件(步骤203),S参数测量装置20输出S参数(步骤205);若不成立,则由修正部分23对该S参数进行修正(步骤204),具体修正步骤如下所述。
请一并参阅图4和图5,其为实施S参数修正步骤的流程图和修正部分23的示意图,该修正部分23包括一矩阵计算模块31、一与矩阵计算模块31相连的矩阵特征值计算模块32、一与矩阵特征值计算模块32相连的修正值计算模块33和一与修正值计算模块33相连的修正模块34。
修正S参数的各步骤为:
步骤301:提取待修正的S参数;
步骤302:由矩阵计算模块31计算出矩阵[S×S’],并由矩阵特征值计算模块32计算出矩阵[S×S’]的特征值,由于该S参数不满足无源性条件,则矩阵[E-S×S’]的特征值中实部最小的一个特征值λmin的实部必小于0,即real(λmin)<0,且根据公式eigenvalue[E-S×S’]=1-eigenvalue[S×S’],所以矩阵[S×S’]的特征值中实部最大的一个特征值Ψmax的实部必大于1,即real(Ψmax)=1-real(λmin)>1;
步骤303:由修正值计算模块33按照修正公式ξ=real(Ψmax)1/2×(1+ε)计算出修正值ξ,上述公式中的ε为一极小的正数;
步骤304:由修正模块34按照S参数修正公式S*=S/ξ计算出修正后的S参数S*,针对修正后的S参数S*的无源性判断式为:
real(eigenvalue[E-S*×S*’])=1-real(eigenvalue[S*×S*’])=1-real(eigenvalue[S/ξ×S’/ξ])=1-real(eigenvalue[S×S’])/[real(Ψmax)×(1+ε)2];
因为real(Ψmax)大于1,ε为一极小的正数,所以real(Ψmax)×(1+ε)2大于real(Ψmax),由于矩阵[S×S’]的特征值中实部最大的一个特征值为Ψmax,因此real(eigenvalue[S×S’])/[real(Ψmax)×(1+ε)2]<1,所以real(eigenvalue[E-S*×S*’])>0而使修正后的S参数满足无源性条件。
而后实施步骤205,由S参数测量装置20输出修正后的S参数。
请参阅图1至图5,现以测量具有两个端口的无源电路10的S参数为例来说明本发明S参数测量方法,首先由测量部分22测量无源电路10在某一要求测量的频率的S参数(步骤201),并计算该频率对应的S参数是否满足无源性条件(步骤202),即计算real(eigenvalue[E-S×S’])≧0是否成立,若成立,则满足无源性条件(步骤203),S参数测量装置20输出S参数(步骤205);若不成立,则由修正部分23对该S参数进行修正(步骤204),具体修正步骤如下文所述。
由于无源电路10为一两端口相互对称的电路,所以图2的S参数矩阵中S11=S22,S12=S21,从而可将图2中的S参数矩阵简化为S=[(S11,S12),(S12,S11)],然后按照图5中的步骤来修正S参数。
步骤301:提取待修正的S参数,并构成S参数矩阵S=[(S11,S12),(S12,S11)],设S11=R11+I11i,S12=R12+I12i;
步骤302:由矩阵计算模块31计算出矩阵[S×S’]=[(R11 2+R12 2+I11 2+I12 2,2×R11×R12+2×I11×I12),(2×R11×R12+2×I11×I12,R11 2+R12 2+I11 2+I12 2)],再由矩阵特征值计算模块32计算出矩阵[S×S’]的特征值:
Ψ1=(I11+I12)2+(R11+R12)2,Ψ2=(I11-I12)2+(R11-R12)2;由于两特征值都为实数,所以其实部即为特征值本身;比较两特征值的大小,得出其中较大的特征值Ψmax;
步骤303:修正值计算模块33按照修正公式ξ=real(Ψmax)1/2×(1+ε)计算出修正值ξ,上述公式中的ε为一极小的正数;
步骤304:由修正模块34按照S参数修正公式S*=S/ξ计算出修正后的S参数S*,即为所得
而后实施步骤205,由S参数测量装置20输出修正后的S参数S*。
现以一实例来说明本测量方法的有效性,如测量一电路板上的一段信号线在不同频率处的S参数,当频率为4.6372G赫兹时,测量部分22测得的S参数矩阵
S=[(-0.2608352337196621+0.3476273125912422i,
0.7203853298827190+0.5405228611018837i),
(0.7203853298827190+0.5405228611018837i,
-0.2608352337196621+0.3476273125912422i)];(步骤201)
计算上述S参数的无源性判断式为eigenvalue[E-S*S’]=[2.978085395288764×10-6,-2.487071395607110×10-6],其中有一特征值的实部小于0,所以该S参数不满足无源性条件(步骤202),对该S参数进行修正(步骤204)。
步骤301:提取待修正的S参数,并构成S参数矩阵
S=[(-0.2608352337196621+0.3476273125912422i,
0.7203853298827190+0.5405228611018837i),
(0.7203853298827190+0.5405228611018837i,
-0.2608352337196621+0.3476273125912422i)];
步骤302:由矩阵计算模块31计算出矩阵[S×S’],并由矩阵特征值计算模块32计算出矩阵[S×S’]的两特征值,由于两特征值都为实数,所以其实部即为特征值本身;比较两特征值的大小,得出其中较大的特征值
Ψmax=1.000002487071396;
步骤303:由修正值计算模块33按照修正公式计算出修正值
ξ=real(Ψmax)1/2×(1+ε)==1.000001243535925,在本处取ε=1×10-12;
步骤304:由修正模块34按照S参数修正公式计算出修正后的S参数矩阵
S*=S/ξ=[(-0.2608349093620819+0.3476268803047282,
0.7203844340587956+0.5405221889431238i),
(0.7203844340587956+0.5405221889431238I,
-0.2608349093620819+0.3476268803047282)];
修正后的S参数S*的无源性判断式为eigenvalue(E-S*×S*’)=(5.465145198668697×10-6,2.000122290161193×10-12),其两个特征值均大于0,所以修正后的S参数S*满足无源性条件。
而后实施步骤205,由S参数测量装置20输出修正后的S参数S*。
本发明测量无源电路S参数的方法可以适用于具有不同端口的电路,并能准确测量电路的S参数。
Claims (5)
- 【权利要求1】一种测量无源电路S参数的方法,其用一S参数测量装置测量一无源电路在不同频率的S参数,所述S参数测量装置包括一测量部分和一修正部分,所述S参数修正部分包括一矩阵计算模块、一矩阵特征值计算模块、一修正值计算模块及一修正模块,所述测量无源电路的S参数的方法包括以下步骤:所述测量部分测量所述无源电路在某一要求测量的频率的S参数;判断所述频率对应的S参数是否满足无源性条件,若满足无源性条件,则所述频率对应的S参数满足无源性;若不满足无源性条件,用所述修正部分对所述不符合无源性的S参数进行修正,修正步骤如下:所述修正部分提取所述不满足无源性的S参数,并由所述S参数构成一S参数矩阵S;所述矩阵计算模块得到矩阵S和矩阵S的共轭转置矩阵S’之间的乘积S×S’;所述矩阵特征值计算模块计算S×S’的特征值,并取出其中实部最大的特征值Ψ的实部real(Ψ);所述修正值计算模块根据实部最大的特征值Ψ的实部real(Ψ)而得到修正值ξ=real(Ψ)1/2×(1+ε),其中ε为一极小的正数;所述修正模块根据修正值ξ而得到修正后的S参数S*=S/ξ;最后由所述S参数测量装置输出S参数。
- 【权利要求2】如权利要求1所述的测量无源电路S参数的方法,其特征在于:通过一无源性判断式real(eigenvalue[E-S×S’])≧0判断S参数是否满足无源性,其中S’为S的共轭转置矩阵,E为单位矩阵,若[E-S×S’]这一矩阵的特征值的实部大于或等于0,则满足无源性,否则不满足。
- 【权利要求3】一种测量无源电路S参数的装置,所述装置包括一测量无源电路的S参数的测量部分,其特征在于:所述装置还包括一修正不满足无源性条件的S参数的修正部分,所述修正部分包括一得到S参数矩阵S和矩阵S的共轭转置矩阵S’之间的乘积S×S’的矩阵计算模块、一得到矩阵S×S’的特征值的矩阵特征值计算模块、一根据矩阵S×S’的实部最大的特征值Ψ而得到出一修正值ξ的修正值计算模块、及一根据修正值ξ修正S参数矩阵S的修正模块。
- 【权利要求4】如权利要求3所述的测量无源电路S参数的装置,其特征在于:所述修正值计算模块根据式子ξ=real(Ψ)1/2×(1+6)得到修正值ξ,其中real(Ψ)表示实部最大的特征值Ψ的实部,ε为一极小的正数。
- 【权利要求5】如权利要求3所述的测量无源电路S参数的装置,其特征在于:所述修正模块按照式子S*=S/ξ得到修正后S参数。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2007102035753A CN101470164B (zh) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | 一种测量无源电路s参数的方法和实施该方法的测量装置 |
US12/124,782 US7996169B2 (en) | 2007-12-29 | 2008-05-21 | Method and apparatus for compensating S-parameters of passive circuits |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2007102035753A CN101470164B (zh) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | 一种测量无源电路s参数的方法和实施该方法的测量装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101470164A true CN101470164A (zh) | 2009-07-01 |
CN101470164B CN101470164B (zh) | 2012-03-14 |
Family
ID=40799512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2007102035753A Expired - Fee Related CN101470164B (zh) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | 一种测量无源电路s参数的方法和实施该方法的测量装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7996169B2 (zh) |
CN (1) | CN101470164B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102270248A (zh) * | 2010-06-04 | 2011-12-07 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 通用spice等效电路仿真系统及方法 |
CN102279896A (zh) * | 2010-06-10 | 2011-12-14 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Hspice兼容等效电路仿真系统及方法 |
CN102346233A (zh) * | 2010-07-30 | 2012-02-08 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 散射参数无源性分析系统及方法 |
CN102437981A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-05-02 | 京信通信系统(中国)有限公司 | 校正提取信号方法、装置及基站系统 |
CN102486810A (zh) * | 2010-12-04 | 2012-06-06 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 散射参数等效电路无源性修正系统及方法 |
CN103809056A (zh) * | 2014-02-14 | 2014-05-21 | 南京捷希科技有限公司 | S参数和无源互调综合测试系统 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201145061A (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-16 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | System and method for simulating Hspice compatible equivalent circuits |
TWI467186B (zh) * | 2010-07-29 | 2015-01-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 散射參數無源性分析系統及方法 |
TW201224471A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-16 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | System and method of analyzing and correcting passivity of scattering parameter |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4713778A (en) * | 1984-03-27 | 1987-12-15 | Exxon Research And Engineering Company | Speech recognition method |
US4982164A (en) * | 1988-04-22 | 1991-01-01 | Rhode & Schwarz Gmbh & Co. K.G. | Method of calibrating a network analyzer |
US6826506B2 (en) * | 2000-09-18 | 2004-11-30 | Agilent Technologies, Inc. | Method and apparatus for calibrating a multiport test system for measurement of a DUT |
US20030088394A1 (en) * | 2001-10-17 | 2003-05-08 | Min Sung-Hwan | Efficient construction of passive macromodels for resonant networks |
US6836743B1 (en) * | 2002-10-15 | 2004-12-28 | Agilent Technologies, Inc. | Compensating for unequal load and source match in vector network analyzer calibration |
US6998833B2 (en) * | 2003-11-05 | 2006-02-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System and method for determining S-parameters using a load |
-
2007
- 2007-12-29 CN CN2007102035753A patent/CN101470164B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-05-21 US US12/124,782 patent/US7996169B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102270248A (zh) * | 2010-06-04 | 2011-12-07 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 通用spice等效电路仿真系统及方法 |
CN102270248B (zh) * | 2010-06-04 | 2015-04-22 | 淮南恒天生物科技有限公司 | 通用spice等效电路仿真系统及方法 |
CN102279896A (zh) * | 2010-06-10 | 2011-12-14 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Hspice兼容等效电路仿真系统及方法 |
CN102279896B (zh) * | 2010-06-10 | 2015-03-25 | 赛恩倍吉科技顾问(深圳)有限公司 | Hspice兼容等效电路仿真系统及方法 |
CN102346233A (zh) * | 2010-07-30 | 2012-02-08 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 散射参数无源性分析系统及方法 |
CN102346233B (zh) * | 2010-07-30 | 2014-08-20 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 散射参数无源性分析系统及方法 |
CN102486810A (zh) * | 2010-12-04 | 2012-06-06 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 散射参数等效电路无源性修正系统及方法 |
CN102486810B (zh) * | 2010-12-04 | 2016-03-30 | 张新峰 | 散射参数等效电路无源性修正系统 |
CN102437981A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-05-02 | 京信通信系统(中国)有限公司 | 校正提取信号方法、装置及基站系统 |
CN102437981B (zh) * | 2011-09-09 | 2015-04-08 | 京信通信系统(中国)有限公司 | 校正提取信号方法、装置及基站系统 |
CN103809056A (zh) * | 2014-02-14 | 2014-05-21 | 南京捷希科技有限公司 | S参数和无源互调综合测试系统 |
CN103809056B (zh) * | 2014-02-14 | 2016-08-24 | 南京捷希科技有限公司 | S参数和无源互调综合测试系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7996169B2 (en) | 2011-08-09 |
CN101470164B (zh) | 2012-03-14 |
US20090171604A1 (en) | 2009-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101470164B (zh) | 一种测量无源电路s参数的方法和实施该方法的测量装置 | |
CN102981135B (zh) | 非线性矢量网络分析仪双端口校准方法 | |
CN102998525B (zh) | 单相多功能电能计量电路及其电表自动校准方法 | |
CN103399286B (zh) | 一种多特性阻抗网络的测量校准方法 | |
TWI438450B (zh) | Correction method of measurement error and electronic component characteristic measuring device | |
US7885779B2 (en) | Measurement error correcting method and electronic component characteristic measurement device | |
GB2421803A (en) | Multi-port vector neywork analyzer calibration using the "unknown thru" method | |
CN109444547B (zh) | 基于二端口网络的rfid芯片阻抗测量方法及装置 | |
US20130317767A1 (en) | Measurement error correction method and electronic component characteristic measurement apparatus | |
CN103760509A (zh) | 引入开关补偿误差的多端口矢量网络分析仪校准方法 | |
CN111256802A (zh) | 称重装置的校准方法及称重装置 | |
CN113849958A (zh) | 在片s参数测量系统串扰误差修正方法及电子设备 | |
CN110716120B (zh) | 芯片自动测试设备的通道延时偏差的校准方法 | |
CN104181392A (zh) | 基于矢量网络分析仪的二端口网络相移测试方法 | |
CN103542965A (zh) | 涡轴发动机输出轴的扭矩测量系统及扭矩校准方法 | |
CN100514083C (zh) | 利用非正弦测量信号测量被测多端口设备散射参数的方法 | |
CN110988785A (zh) | 一种数字量输入式电能表远程在线校验方法 | |
CN109946607A (zh) | 一种直流充电机检定装置的校准系统及方法 | |
TWI407115B (zh) | 一種測量無源電路s參數之方法和實施該方法之測量裝置 | |
CN101726373B (zh) | 一种红外方式智能热量表校准装置和方法 | |
TW201826998A (zh) | 身體年齡計算方法及體脂量測系統 | |
CN105182076B (zh) | 基于矢量网络分析仪的二端口网络相移实时测试方法 | |
KR101831824B1 (ko) | 측정 오차의 보정 방법 및 전자부품 특성 측정 장치 | |
US11428770B2 (en) | Method of calibrating a setup | |
US10345420B2 (en) | Method, a calibration unit and a system for determining system errors and power values for the calibration of a network analyser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120314 Termination date: 20141229 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |