CN107533122B - 用于微波分析或测量仪器的校准装置和方法 - Google Patents

用于微波分析或测量仪器的校准装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107533122B
CN107533122B CN201680019928.1A CN201680019928A CN107533122B CN 107533122 B CN107533122 B CN 107533122B CN 201680019928 A CN201680019928 A CN 201680019928A CN 107533122 B CN107533122 B CN 107533122B
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
calibration
periodic
connector
elements
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.)
Active
Application number
CN201680019928.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107533122A (zh
Inventor
V.瓦斯勒夫
P-S.基尔达
S.拉希米内贾德
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.)
Deep Valley Wave
Original Assignee
Deep Valley Wave
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deep Valley Wave filed Critical Deep Valley Wave
Publication of CN107533122A publication Critical patent/CN107533122A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107533122B publication Critical patent/CN107533122B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2822—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere of microwave or radiofrequency circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于校准例如矢量网络分析仪的分析或测量仪器的校准装置(100)。校准装置包括允许分析或测量仪器连接到其的多个校准器连接器元件(20A,20B)。其还包括具有多个校准波导结构(111,112,113,114,115)的板元件(10)。板元件(10)设置有导电表面(12)，并且每一校准器连接器元件(20A,20B)和/或板元件的导电表面包括具有周期性结构(27)的表面，并且其相对于彼此布置使得在其间形成间隙(29)并形成波导界面，从而允许连接到分析或测量仪器的波导(33)的校准器连接器元件(20A,20B)波导(23)与校准波导结构(111,112,113,114,115)的互连。其还包括驱动单元(13)和控制功能(14)，以用于以可控制方式移动板元件(10)和/或校准器连接器元件(20A,20B)，因此允许校准器连接器元件(20A,20B)到不同校准波导结构(111,112,113,114,115)的自动连接。

Description

用于微波分析或测量仪器的校准装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于分析或测量微波电路或设备的工具或仪器的校准装置。特别是在使用矩形波导技术时，微波仪器此处还意指频率高达或高于THz频率的设备。
本发明还涉及一种用于将例如矢量网络分析仪等的分析或测量仪器连接到波导校准标准件或被测试设备的装置。
本发明还涉及一种用于校准此类工具或仪器（例如矢量网络分析仪(VNA)的或者传输线）的方法。
背景技术
缩写为VNA的矢量网络分析仪广泛用于分析各种不同种类的微波电路和设备，从滤波器、放大器等到等复杂得多的多功能系统。此类仪器能够通过测量散射参数（S-参数）来评估待分析电路或设备的特性，并且充当测量透射和反射的幅度以及相位和幅度（即，S-参数）的信号源和信号接收器。
然而，为提供具有最高准确性的有用测量结果，能够校准VNA极其重要。通常，使用多个已知标准件实施校准，这些标准件被测量并传送到VNA，并且因此从VNA中去除误差。
因此，已知使用包括多个标准件的所谓的校准套件。多个标准件连接到VNA的端口以实施并验证校准。这是需要专家技能和高精度的极耗时的过程。该校准过程因此容易出错。
此外，高频率的使用正稳步获得更多利益。高达约67 GHz的同轴电缆可以用作传输线，并且因此在校准套件上使用标准同轴连接器。然而，对于高于67 GHz的频率，使用矩形波导、而非电缆，并且因此校准套件设置有作为连接器用于待测试电路或设备上的等效法兰的标准波导法兰。
对于较低频率，当使用同轴电缆时，已知校准套件包括多个同轴连接器标准件。同轴电缆技术使得可在校准套件与VNA之间在两端上使用带有连接器的柔性电缆。此类柔性电缆使得测量设置容易处理。
然而，对于较高频率（例如从约67 GHz到约1 THz），当需要使用波导时，情况要复杂得多。矩形波导通常是刚性的，并且当将两个相对波导法兰连接在一起时，其之间需要高质量的机械和电接触，以便获得高质量、可重复和非辐射界面，并且因此也获得良好校准。
已知校准套件包括波导校准标准件，诸如匹配负载、不同长度的短路线（称为短线（shorts））以及给定长度的直波导（称为直通段（throughs））。其按校准序列拧紧到网络分析仪(VNA)的端口上或之间。在典型校准程序中，操作员必须多次将校准标准件的法兰和VNA的端口连接在一起。这是极耗时、复杂和乏味的任务，因为所有螺钉需要在所有接合法兰之间进行良好接触。其需要机械和电气稳定且可重复接触，并且因此总是使用四个螺钉。如果连接不完美（例如，如果存在轻微角位移或者如果不存在完美配合），则可能存在从波导到自由空间中的泄漏，并且还增加连接处的反射。对于最准确的测量，该校准程序基于尽可能完美的所有此类连接。
发明内容
因此，本发明的一目的是提供一种通过其可以克服上述问题中的一者或多者的校准装置。
特别地，本发明一目的是提供容易使用和操作的校准装置。
本发明的另一目的是提供一种以快速且容易方式允许针对大量波导校准标准件进行校准的校准装置。
本发明的另一目的是提供一种借助最少拧紧和拧开接合波导法兰以快速且可靠方式实现校准的校准装置。
特别地，本发明的一目的是提供一种可用于波导，并且对于高频率（例如高于67GHz）无任何因法兰之间的未对准或泄漏导致的校准误差的风险的校准装置。
特别地，本发明的一目的是提供一种容易且便宜制作的校准装置。
最特别目的是提供一种适合于结合不同标准波导尺寸（例如WR15, WR12,....WR3）和对应标准波导法兰尺寸针对高频率以及低频率按比例调整成在测量系统中使用的校准装置。
本发明的另一目的是提供一种通常用于波导测量的校准装置。因此，提供最初提及的装置。
本发明的再进一步目的是提供一种用于校准VNA或类似物或者通常特定来说具有波导法兰的电路的方法，通过该方法可克服上述问题中的一者或多者。
因此，提供最初提及的方法。
进一步目的是提供以下装置：该装置用于将分析或测量仪器以一种方式连接到波导校准标准件或被测试设备，使得现有的校准标准件可以按比以前更容易且更快的方式使用。
因此，提供了连接装置。
还提供了有利实施例。
附图说明
在下文中将以非限制性方式并且参照附图进一步描述本发明，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的校准装置的视图，
图2是从图1中的校准装置上方的横截面视图，
图3是通过图2中的箭头B指示的截面的放大图，
图3A是图2中的实施例中的校准器连接器元件与板元件之间的周期性结构的示意性侧视图，
图3B是校准器连接器元件与板元件之间的周期性结构的替代实施例的示意性侧视图，
图4是根据本发明的一个实施例的示例性校准器连接器元件的透视图，其包括具有周期性结构的法兰，
图5 是根据本发明的另一实施例的示例性替代校准器连接器元件的透视图，其包括具有周期性结构的法兰，
图6 是根据本发明的替代校准装置的示意图，并且
图7 是用于将分析或测量仪器连接到波导校准标准件或被测试设备的装置的横截面视图，其中校准连接器元件直接连接在两个波导法兰之间并且在两个侧面上都设置有周期性结构。
具体实施方式
图1示出根据本发明的校准装置100的第一实施例。校准装置100在校准期间定位在VNA的两个端口之间（在图中，标记为VNA端口1和2），并且此后在实际测量期间由电路或被测试设备(DUT)替换。因此，这些VNA端口中的每一者在校准期间必须被连接和断开的次数从每一端口三或四次减少到每一端口一次。这节省校准时间并且使得校准更准确。
校准装置100包括板元件10，板元件10包括或在其内部安装有多个波导校准标准件。其在图1中在板10的两侧上的表面处可视为矩形波导开口111, 112, 113, 114, 115。此处板元件10包括具有沿着板元件10的纵向延伸部布置的校准波导结构111, 112, 113,114, 115的细长板（仅明确示出输入端/输出端）。板元件10的相对外侧包括导电表面12,12。该校准装置还包括适于布置在板元件10的任一侧上的校准器连接器元件或法兰20A,20B，以用于借助于在那里使用的标准波导法兰30A,30B连接到VNA或DUT。
必须强调，图1、图2和图5中的附图是示意性的，并且并不包括周围支撑结构。法兰20A,20B实际上固定到周围壳体结构，该周围壳体结构具有允许板10在校准程序期间以一种方式移动的布置，使得不同波导开口可以一个接一个地与两个法兰20A,20B中间的波导开口重合。
所示出实施例中的每一校准器连接器元件20A,20B在其中心部分上包括法兰元件，周期性或准周期性纹理或结构27（在此文件中称为结构）布置在标准矩形波导开口23周围（参见图4）。应清楚，在替代实施例中，校准器连接器元件或法兰元件可以具有任何其它合适形状，例如矩形形状。
周期性结构27可以包括例如如图5中所示的波纹状结构或如图4中所示的包括多个销26的结构。在图4的实施例中，这些销具有正方形横截面（参见图4），但是其还可以具有其它横截面，如圆形或矩形。
通过在一个侧面上的导电平滑法兰表面或平面12与另一侧面上的具有周期性结构27的另一法兰表面之间提供连接，可以在无需机械接触的情况下连接两个波导开口（例如，波导校准标准件的波导开口和VNA波导端口波导开口）。因此，允许在两个连接法兰表面之间存在间隙29，例如空气间隙或者填充有气体、真空或至少部分填充有介电材料的间隙，因为周期性结构使两个法兰表面之间的所有种类的波传播停止。周期性结构（也称为纹理）被设计成使得其停止波在间隙29内部在间隙29内的任何其它方向上的传播，而允许波至少在校准或测量的预期频带下从一个法兰表面中的波导开口横穿该间隙到达另一法兰表面中的波导开口。因此，周期性结构（例如销、柱、凹槽、脊等）的形状和尺寸以及布置被选择成防止波在除预期方向以外的任何其它方向上的传播。
两个表面（其中一个设置有周期性纹理（结构））之间的非传播或非泄漏特性从P.-S. Kildal, E. Alfonso, A. Valero-Nogueira, E. Rajo-Iglesias的题目为“Localmetamaterial-based waveguides in gaps between parallel metal plates”, IEEEAntennas and Wireless Propagation letters (AWPL)，2009年，第8卷，第84-87页和这些作者的几个后来出版物已知。非传播特性出现在特定频带（称为阻带（stopband））内。因此，周期性纹理和间隙大小必须被设计成给出覆盖有在校准套件中被考虑的标准波导的操作频带的阻带。还已知，此类阻带可以由其它类型的周期性结构提供，如在E. Rajo-Iglesias, P.-S. Kildal的题目为“Numerical studies of bandwidth of parallelplate cut-off realized by bed of nails, corrugations and mushroom-type EBGfor use in gap waveguides”, IET Microwaves, Antennas & Propagation，2011年3月，第5卷，第3期，第282-289页中所述。这些阻带特性也用于形成所谓的间隙波导，如在Per-Simon Kildal的题目为“Waveguides and transmission lines in gaps betweenparallel conducting surfaces”，2009年6月的专利申请第PCT/EP2009/057743,22号中所述。
必须强调，先前使用或将用于间隙波导中的周期性或准周期性纹理中的任一者还可以用于本发明的校准套件和连接装置中，并且由本专利的权利要求书涵盖。
使用周期性纹理来改善波导法兰的构思从P.-S. Kildal的题目为“Contactlessflanges and shielded probes”，2012年5月15日的欧洲专利申请EP12168106.8已知。
根据本发明，这两个表面（例如导电表面或平面12和周期性结构的平面，即，由波纹状结构27的销或脊的自由外端形成的平面）不得分开多于所传输信号的波长的四分之一或者必须分开少于四分之一波长。这在上述出版物中彻底描述，尤其诸如在E. Rajo-Iglesias, P.-S. Kildal的题目为“Numerical studies of bandwidth of parallelplate cut-off realized by bed of nails, corrugations and mushroom-type EBGfor use in gap waveguides”, IET Microwaves, Antennas & Propagation，2011年3月，第5卷，第3期，第282-289页中。
特定实施例中的周期性结构27（参见图4）包括具有例如具有0.15λ x0.15λ的尺寸和 0.15-0.25λ的高度的横截面的销27的阵列。通过提供界面（由界面的一侧上的所述导电表面12和界面的另一侧上的周期性结构27形成），防止功率通过与例如VNA波导33互连的校准器连接器元件波导23和校准波导结构（也参见图3）之间的间隙29泄漏。
根据本发明，通过使用包括周期性结构27的表面和导电表面12的组合，或在两个表面之间各自设置有周期性结构（参见例如图3B），可以因此在不必使表面机械接触的情况下连接波导，这继而消除对任何紧固构件（诸如螺钉或类似物）连接表面的需要，在已知装置中此需要如上所述是需要的，并且除了针对每一校准标准件的校准以外。
通过承认表面12,27之间的间隙或至少不需要任何机械紧固来保持表面接触，包含多个标准件的板元件10和校准器连接器元件20A,20B可以相对于彼此以可移动方式布置，使得对于借助于波导连接器元件30A,30B连接到校准器连接器元件20A,20B的波导，并且通过校准器连接器元件20A,20B和包含多个校准标准件的板10相对于彼此的位移，借助于校准波导开口111, 112, 113, 114, 115提供的不同校准标准件可以应用于波导33。这些波导可以说是自动、机械切换的，在不同校准标准件的应用之间不需要任何附接/拆除，而是频带的所有校准标准件都可以自动运行。
在图1中所示的实施例中，板单元10可借助于马达13（例如，电马达）的致动在支撑壳体内移动（仅示意性地示出，因为应清楚，适于控制板元件的线性移动（图1中的箭头T）的马达13可以以不同方式提供，并且其可以是许多不同种类的马达）。马达13借助于控制单元14控制，以借助于校准波导结构111, 112, 113, 114, 115（或由校准波导结构111, 112,113, 114, 115形成）按任何所期望次序一个接一个地自动地将连接到波导连接器元件30A,30B的校准器连接器元件20A,20B连接到不同的校准标准件。因此，经由波导连接器元件30A,30B的VNA的端口将连接到不同校准标准件，而不必从校准器连接器元件20A,20B断开波导连接器元件30A,30B。
因此，可以自动实施整个或部分校准序列，而无需操作员的参与，这是非常有利的。在此实施例中，波导连接器元件30A,30B仅需要由螺钉25或类似物紧固到校准器连接器元件20A,20B一次，以用于借助多个标准件实施整个校准序列。在有利实施例中，在板元件10上提供具有不同延迟和匹配负载的校准标准件短线、偏移短线、直通（贯通）线。这些校准标准件的组合用于不同校准程序以及校准质量验证和保证。
应清楚，在替代实施例中，校准波导结构（校准标准件）可以具有任何其它合适横截面，例如圆形。在一些实施例中，校准器连接器元件可以包括例如在矩形与圆形波导之间的过渡。还应清楚，校准标准件可以是圆形或矩形的等，而不管校准器连接器元件或波导连接器元件是包括圆形波导还是矩形波导。
当然，本发明不限于上述校准标准件，而是额外地或单独地同样适用于其它校准标准件，或不限于这些校准标准件中的仅一部分。
在包括校准套件的校准装置中，优选地针对不同频带提供具有不同周期性结构和不同大小的波导开口的不同校准器连接器元件20A,20B，因为针对不同频带需要不同尺寸的周期性结构。
图2是从图1的校准装置100上方的视图，其示出具有导电表面12,12的可移动板元件10和校准器连接器元件20A, 20B的具有销26的周期性结构27相对于彼此的布置，得在其间提供间隙29,29。在有利实施例中，波导连接器元件30A,30B借助于螺钉25,25连接到校准器连接器元件20A,20B，但是替代性地还可以使用除螺钉以外的其它紧固构件。
出于更清楚示出可移动板元件10的具有导电表面12,12的部分和校准器连接器元件20A，20B的具有周期性结构27,27（此处包括多个销26）的部分的目的，图3是图2中指示为B的截面的放大图。可以看见相应板元件导电表面12,12与周期性结构27,27之间的间隙29,29，并且允许间隙29的事实（由于波导界面的一侧上的周期性结构27（在用虚线指示的VNA波导与校准器连接器元件波导之间）和另一侧上的导电表面12）使得表面12,27之间能够产生相对位移，也如上所述。
图3A是具有包括多个销或突出元件26的周期性结构27的校准器连接器元件20A和具有导电表面12和空气间隙29的板元件10的示意性横截面侧视图。
图3B是一替代实施例的示意性横截面侧视图，其中校准器连接器元件20A"包括多个具有第一高度的销或突出元件261"，并且板元件10" 的导电表面12"也包括多个销或突出元件262"，此处具有与校准器连接器元件20A"的销或突出元件261"相同的高度。因此，由设置在校准器连接器元件20A"和板元件10"两者上的每一多个销或突出元件261",262"形成两个周期性结构271",272"，以便在其间形成空气间隙29"，因此形成两个组销或突出元件。在一些实施例中，这两组中的销或突出元件具有相同高度，每一销或突出元件具有对应于形成所期望阻带所需的销或突出元件的总长度的一半的长度。
在又其它替代实施例中，不同高度用于不同组的销或突出元件或者波纹（未示出）。在又其它替代实施例中，销或突出元件或者波纹的长度或高度在相应组内变化（未示出），只要彼此面向布置或相对布置的销、突出元件或波纹的总长度对应于所期望阻带所需的长度。突出元件的此类布置公开于相同申请人于2015年9月24日提交的题目为“Waveguide and transmission lines in gaps between parallel conductingsurfaces”的欧洲专利申请EP15186666.2中。
图4是示出校准器连接器元件20A的透视图，其包括具有周期性结构27的法兰，该周期性结构27在波导23周围包括多个正方形销26，此处具有为(0.15λ)2的横截面尺寸和0.15-0.25λ的高度。如上所述，任何合适种类的销或波纹的宽度或横截面尺寸/高度由待被实施测量/校准的频带确定。频带越高，尺寸越小，并且尺寸随波长呈线性按比例调整；频率越高，波长λ越小，并且尺寸越小。应清楚，对于一频带，λ是对应频带的中心频率的波长。在图4中，示出提供用于紧固构件25（参见图2）以供连接到波导连接器元件（参见图2）的螺纹孔34（可以是通孔或不是通孔），和用于对准销以确保校准器连接器元件与板元件（即，波导）之间的对准的孔35。
图5是示出另一替代校准器连接器元件20A1的透视图，其包括具有周期性结构271的法兰，该周期性结构271包括在波导开口231周围具有多个与凹槽261同心布置的波纹的波纹状结构。在图5中，还示出用于紧固构件25（参见图2）以供连接到波导连接器元件（参见图2）的孔34，和用于对准销的孔35。
应清楚，在又其它替代实施例中，周期性结构还可以通过以不同方式布置的波纹设置在校准器连接器元件和板元件中的任一者或两者上。
图6是一替代实施例的示意性图解，其中板元件10'改为适于相对于校准器连接器元件20A',20B'实施旋转平移，该校准器连接器元件20A',20B'连接到波导连接器元件30A',30B'，从而形成例如VNA的端口。在此实施例中，板元件10'为圆形的，并且包括校准标准件的校准波导结构111',112',113',114',115',116'（校准波导结构111'未明确示出，因为波导连接器元件20B'在图6中连接到其）不是沿着细长板的纵向延伸部以线性方式布置，而是分布和布置在距具有导电表面12',12'的圆形板元件10'的外边缘一距离处。类似于图1中所示的实施例，波导连接器元件30A',30B'借助于紧固构件25（例如螺钉或螺栓）紧固到校准器连接器元件20A',20B'。控制单元（未示出）控制板元件10'通过中心轴（未示出）的旋转移动和不同校准标准件的应用序列等，如还参考例如图1所述的。在所有其它方面中，校准装置100'的结构和功能类似于参考图1-4所述的那些。
图7示出连接装置，其包括在两侧上具有周期性或准周期性结构的校准连接器元件20C"，称为法兰间隙适配器（adapter），其仅包括表面，因此无法兰。这使得可避免螺钉，即使在将VNA端口的法兰30A"连接到校准连接器元件20C"和将DUT或单独校准标准件30C''的法兰30C"连接到校准连接器元件20C"的相对侧时。图7中的11"指示DUT或校准标准件的端口，而33"指示VNA端口。校准连接器元件20C"的外环35"确保校准连接器元件的经纹理化表面与30A",30C"的法兰表面之间的良好限定的间隙。
校准连接器元件20C"的两侧上的间隙29A",29B"形成在其周期性结构27",27"与导电表面12",12"之间。
类似元件具有与前述实施例中相同的参考编号，但是具有双撇号，并且在本文中将不进一步论述，但是应清楚，例如就考虑其形状、尺寸、周期性结构和位置等而言，其可以以相同方式变化。
因此，这些校准连接器元件或法兰间隙适配器也是可以在测量时例如借助对准销（如上文在图4,5中提及）安装在相应校准标准件与VNA-端口之间并且在VNA-端口与DUT-端口之间的自由元件。因此，在此情况下，可以使用现有校准标准件，而不需要任何紧固构件，并且仅需要对准销。实际上，可以移除法兰螺钉或螺栓，并且仅需要对准销或类似物。
因此，可以借助对准销确保对准，而轴向公差因法兰间隙适配器的经纹理化表面不是很关键。然后，我们还可以使用普通校准套件，以便不像在其它所示出实施例中那样需要专门板12。借助于此类法兰间隙适配器，允许使用现有的单独校准标准件，这非常有利，并且能够借助现有的单独校准标准件实现更容易和更简单校准。
应注意，表面之间的间隙描述为间隙，并且其可以是小间隙。然而，该间隙还可以是零。要点是，由于在两个表面之间不需要任何电接触，因此不需要任何螺钉或类似物来确保电接触。
应清楚，校准器连接器元件可以具有不同形状和尺寸，并且还应清楚，板元件可以具有不同形状和尺寸，并且应再进一步清楚，可以以不同方式提供相对运动，从而允许板上的不同标准件在校准器连接器元件与板之间的自动连接。
在一个有利实施例中，存在四个端口、而非两个，校准装置例如适于与4-端口VNA一起使用，并且包括四个校准连接器元件。
还应清楚，本发明并不限于任何特定类型的校准器、校准或波导连接器元件或连接器位置或板元件形状、周期性结构的类型、周期性结构例如在校准器连接器元件和/或板元件上的位置、材料等，但是这些特征可在所附权利要求书的范围内自由变化。
而且，可以通过不同构件以不同方式提供驱动和控制功能。特定来说，经由此处表示为控制单元的部件计算机控制板元件的移动，和因此到不同校准标准件的连接（包括校准标准件的选择、序列等）。
因此，优选地，校准程序由计算机实施，该计算机控制校准序列、对波导区段（校准器连接器元件）的存在进行所需校正、计算校准系数并将其传送到VNA。
应清楚，控制功能可以由外部控制单元或单独控制单元提供，例如如图1中示意性地所示的。替代性地，用于控制校准程序（例如校准序列）的控制功能可以由VNA自身的控制功能执行。
应清楚，还在其它方面中，本发明可以以许多不同方式变化。例如出于测试目的或任何其它目的，本发明构思还可以通常用于实施波导测量或者适合的波导互连。
特别地，本发明的优点是提供一种容易制作、安装、控制并且尤其容易操作的校准装置。
另外，本发明的优点是提供一种有助于现有的校准标准件的使用的连接装置。

Claims (27)

1.一种用于校准分析或测量仪器的校准装置(100,100')，其包括多个校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20A1;20")，所述多个校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20A1;20")允许分析或测量仪器连接到其上，
其特征在于，其包括具有多个校准波导结构(111,112,113,114,115;111',112',113',114',115',116')的板元件(10;10';10")，所述多个校准波导结构包括多个不同校准标准件，所述板元件(10;10';10")在其多侧上设置有导电表面(12;12';12")，每一校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20")和/或所述板元件(10")的所述导电表面包括具有周期性或准周期性结构(27;27';271",272";271)的表面，每一校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20";20A1)能连接到所述板元件(10;10';10"），以使当所述校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20";20A1)定位在所述校准波导结构(111,112,113,114,115;111',112',113',114',115',116')处时所述导电表面(12;12';12")和所述校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20";20A1)的表面形成波导界面，所述板元件(10;10';10")和所述校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20";20A1)然后相对于彼此布置，使得一个或多个间隙(29;29';29")形成在其间，从而允许所述校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20";20A1)和所述板元件(10;10';10")能相对于彼此移动，并且所述校准装置(100;100')还包括驱动单元(13)和控制单元(14)或适于与驱动单元(13)和控制单元(14)通信，以用于控制所述板元件(10;10';10")和/或所述校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20";20A1)的移动以及所述校准器连接器元件到不同校准波导结构(111,112,113,114,115;111',112',113',114',115',116')的连接，从而允许分析或测量仪器的波导(33)到所述不同校准标准件的互连，该分析或测量仪器连接到包括波导(23)的校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20";20A1)。
2.根据权利要求1所述的校准装置(100;100')，其特征在于，所述间隙(29;29;29")或每一间隙(29;29;29")小于待校准/测量的波导信号的对应波导频带的波长或中心频率波长的四分之一。
3.根据权利要求1或2所述的校准装置(100;100')，其特征在于，其包括适于布置在所述板元件(10;10';10")的相对侧上的至少两个校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20";20A1)。
4.根据权利要求3所述的校准装置(100;100')，其特征在于，其包括四个校准器连接器元件。
5.根据权利要求1所述的校准装置(100;100')，其特征在于，每一校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B',20";20A1)适于包括波导(33)的波导连接器元件(30A,30B;30A',30B')借助于紧固元件到其的可释放连接，和借助于配合对准销和对准孔(35)进行对准。
6.根据权利要求1所述的校准装置(100)，其特征在于，所述板元件(10;10")包括细长板元件，所述校准波导结构(111,112,113,114,115)沿着所述板元件(10)的纵向延伸部布置在一排中，并且所述板元件(10)适于借助于所述驱动单元(13)可移动以实施线性平移移动，以使每一校准器连接器元件(20A,20B;20";20A1)可以按如由所述控制单元(14)控制的任何所确定序列定位在所述校准波导结构(111,112,113,114,115)中的每一者处。
7.根据权利要求1所述的校准装置(100')，其特征在于，所述板元件(10')包括圆形板元件，所述校准波导结构(111',112',113',114',115,116')布置在距所述圆形板元件(10')的周边一距离处，并且所述板元件(10')适于借助于驱动构件(13)可移动以实施旋转移动，以使每一校准器连接器元件(20A',20B';20A1)可以按如由所述控制单元(14)控制的任何所确定序列定位在所述校准波导结构(111',112',113',114',115,116')中的每一者处。
8.根据权利要求1所述的校准装置(100;100')，其特征在于，一个或多个所述周期性或准周期性结构(27;271",272"包括具有正方形横截面的多个销或突出元件(26;261",262")。
9.根据权利要求8所述的校准装置(100;100')，其特征在于，所述销或突出元件(26;261",262"）具有0.15λ x 0.15λ的横截面尺寸，λ是对应波导的中心频率的波长，并且其具有所述波长的0.15-0.25λ的高度。
10.根据权利要求1所述的校准装置(100;100')，其特征在于，所述周期性或准周期性结构包括具有圆形横截面的多个销或突出元件。
11.根据权利要求10所述的校准装置(100;100')，其特征在于，所述销或突出元件具有0.15-0.25λ的高度，λ是对应波导的中心频率的波长。
12.根据权利要求1所述的校准装置(100;100')，其特征在于，一个或多个所述周期性或准周期性结构包括波纹状表面或能为在所述表面之间的所述间隙(29;29';29")中传播的任何波提供截止的任何其它周期性或准周期性结构。
13.根据权利要求1所述的校准装置(100;100')，其特征在于，每一校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20A1)包括具有周期性或准周期性结构(27,27';271)的表面，并且所述板元件(10;10')包括平滑导电表面(12,12')。
14.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，每一校准器连接器元件(20A")包括具有周期性或准周期性结构(271")的表面，所述周期性或准周期性结构(271")包括第一组销或突出元件(261")，并且所述板元件(10")包括具有周期性或准周期性结构(272")的导电表面(12")，所述周期性或准周期性结构(272")包括第二组销或突出元件(262")，所述第一组中的每一销或突出元件(261")被布置成诸如面向所述第二组中的销或突出元件(262")。
15.根据权利要求14所述的校准装置，其特征在于，所述第一和第二组中的所述销或突出元件(261";262")的长度或高度相同，各自具有形成所期望阻带所需的总长度的大致一半，或者所述第一和第二组中的所述销或突出元件的长度或高度不同和/或所述第一和第二组内的所述销或突出元件的长度或高度分别不同，两个彼此面向的销或突出元件的总长度实质上对应于形成所期望阻带所需的所述总长度。
16.根据权利要求1所述的校准装置(100;100')，其特征在于，其包括具有多个校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20A1)组的校准套件，每一组包括多个校准器连接器元件，其包括具有适于特定频带的尺寸的周期性或准周期性结构。
17.根据权利要求1所述的校准装置(100;100')，其特征在于，其适用于缩写为VNA的矢量网络分析仪的校准和质量验证。
18.根据权利要求17所述的校准装置(100;100')，其特征在于，借助于校准装置的外部计算机或由与所述VNA通信的所述VNA的计算机提供所述控制单元的控制功能。
19.根据权利要求1所述的校准装置(100;100')，其特征在于，其适于自动操作。
20.一种用于在校准和测量期间连接到分析或测量仪器的装置，
其特征在于，其包括定位在两个接合波导法兰(30A",30C")之间的呈在其中具有波导孔(23")的盘或板形式的校准连接器元件(20C")，从而允许所述两个接合波导法兰之间的非接触式连接，所述两个接合波导法兰中的一者是所述分析或测量仪器的端口，并且另一者是波导校准标准件或被测试设备的端口，
所述校准连接器元件(20C")包括两个表面，在其每一侧上具有一表面，所述两个表面中的每一者在所述波导孔(23")周围具有周期性或准周期性结构(27A",27B")， 从而形成第一和第二周期性或准周期性结构，
所述校准连接器元件(20C")能以一种方式连接在所述波导法兰(30A",30C")之间，使得在其每一侧上间隙(29A",29B")形成在所述周期性或准周期性结构(27A",27B")与对应法兰(30A",30C")的平滑表面之间，
从而，允许所述分析或测量仪器的波导(33")与波导校准标准件(11")或包括波导端口的被测试设备的可互换非接触式互连。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述间隙(29A",29B")小于对应波导频带的波长或中心频率波长的四分之一。
22.根据权利要求20-21中的任一项所述的装置，其特征在于，所述周期性或准周期性结构(27")包括具有正方形、矩形或圆形横截面的多个销、突出元件或柱(26")。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述销、突出元件或柱(26")具有0.15λx0.15λ的横截面尺寸，λ是对应波导的中心频率的波长，并且其具有所述波长的0.15与0.25λ之间的高度。
24.根据权利要求20-21中的任一项所述的装置，其特征在于，所述周期性或准周期性结构包括波纹状表面或者能为在所述周期性或准周期性结构与所述波导法兰(30A",30C")之间的所述间隙(29A",29B")中传播的任何波提供截止的任何其它周期性或准周期性结构(27")。
25.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，其适于与现有的波导校准标准件一起使用。
26.一种用于校准分析或测量仪器的方法，其包括多个校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20A1)，所述多个校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20A1)允许分析或测量仪器连接到其，
其特征在于，所述方法按任何次序包括以下步骤：
-提供连接到包括校准波导结构(111,112,113,114,115;111',112',113',114',115,116')的板元件(10;10')的多个校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20A1)，所述校准波导结构(111,112,113,114,115;111',112',113',114',115,116')包括布置在所述板元件(10;10')中的多个不同校准标准件，所述板元件(10;10')在其多个侧上设置有导电表面(12;12')，其中每一校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';22";20A1)包括具有周期性或准周期性结构(27;271";27')的表面和/或所述板元件(10")的所述导电表面(12")包括周期性或准周期性结构(272")，以使间隙(29;29';29")分别设置在导电表面(12;12')与周期性结构(27)之间或在校准器连接器元件(20A")的周期性结构(271",272")与所述板元件(10")之间，从而形成波导界面；
-将相应波导连接器元件(30A,30B;30A',30B')借助于紧固构件(25)连接到校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20";20A1)，以使分析或测量工具或仪器的波导(33)连接到校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20";20A1)波导(23)；并且其还包括以下步骤：
-借助于驱动构件(13)和控制单元(14)通过使所述板元件(10;10';10")和/或所述校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20")相对于彼此以可控制方式驱动来实施校准序列，以使所选择校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20";20A1)将自动从一个校准波导结构(111,112,113,114,115;111',112',113',114',115,116')移动到另一校准波导结构，从而允许波导(23,33)到不同校准波导结构(111,112,113,114,115;111',112',113',114',115,116')的可控互连，以便能在无操作员干预的情况下自动实施包括针对不同校准标准件的校准的整个校准序列。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述板元件(10;10')的所述导电表面(12;12')之间的所述间隙小于待测量信号的波长或对应波导频带的中心频率波长的四分之一，并且所述方法还包括以下步骤：
-根据待校准信号的频带，通过选择包括周期性结构的校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20A1)来选择校准器连接器元件(20A,20B;20A',20B';20A1)，所述周期性结构具有适于所述频带的销或波纹的尺寸。
CN201680019928.1A 2015-04-08 2016-04-04 用于微波分析或测量仪器的校准装置和方法 Active CN107533122B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1550412-9 2015-04-08
SE1550412 2015-04-08
PCT/SE2016/050277 WO2016163932A1 (en) 2015-04-08 2016-04-04 A calibration arrangement and a method for a microwave analyzing or measuring instrument

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107533122A CN107533122A (zh) 2018-01-02
CN107533122B true CN107533122B (zh) 2020-10-20

Family

ID=57071953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680019928.1A Active CN107533122B (zh) 2015-04-08 2016-04-04 用于微波分析或测量仪器的校准装置和方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10534061B2 (zh)
EP (1) EP3281024B1 (zh)
JP (1) JP6778695B2 (zh)
KR (1) KR20170134697A (zh)
CN (1) CN107533122B (zh)
WO (1) WO2016163932A1 (zh)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6748716B2 (ja) 2015-11-17 2020-09-02 ギャップウェーブス アーベー 自己接地型の壁面設置可能なボウタイアンテナ装置、同アンテナ装置のペタル、及びその製造方法
DE112017000573B4 (de) 2016-01-29 2024-01-18 Nidec Corporation Wellenleitervorrichtung und Antennenvorrichtung mit der Wellenleitervorrichtung
JP2019047141A (ja) 2016-03-29 2019-03-22 日本電産エレシス株式会社 マイクロ波ｉｃ導波路装置モジュール、レーダ装置およびレーダシステム
DE112017001257T5 (de) 2016-04-05 2018-11-29 Nidec Corporation Wellenleitervorrichtung und Antennen-Array
JP2019054315A (ja) 2016-04-28 2019-04-04 日本電産エレシス株式会社 実装基板、導波路モジュール、集積回路実装基板、マイクロ波モジュール、レーダ装置およびレーダシステム
JP6999271B2 (ja) * 2017-01-17 2022-01-18 住友電気工業株式会社 評価方法
CN108695585B (zh) 2017-04-12 2021-03-16 日本电产株式会社 高频构件的制造方法
CN208093762U (zh) 2017-04-14 2018-11-13 日本电产株式会社 缝隙天线装置以及雷达装置
DE112018002020T5 (de) 2017-05-11 2020-01-09 Nidec Corporation Wellenleitervorrichtung und antennenvorrichtung mit der wellenleitervorrichtung
PL232563B1 (pl) * 2017-08-03 2019-06-28 Inst Agrofizyki Im Bohdana Dobrzanskiego Polskiej Akademii Nauk Złącze linii współosiowych lub falowodowych oraz sposób ich łączenia
JP7294608B2 (ja) 2017-08-18 2023-06-20 ニデックエレシス株式会社 アンテナアレイ
JP2019105541A (ja) * 2017-12-13 2019-06-27 日本無線株式会社 誘電体材料の定数測定装置
JP7298808B2 (ja) 2018-06-14 2023-06-27 ニデックエレシス株式会社 スロットアレイアンテナ
CN109298367B (zh) * 2018-11-19 2020-11-03 北京无线电计量测试研究所 一种波导传输相位标准器及设计方法
CN111446530A (zh) 2019-01-16 2020-07-24 日本电产株式会社 波导装置、电磁波锁定装置、天线装置以及雷达装置
CN110988767A (zh) * 2019-10-25 2020-04-10 浙江铖昌科技有限公司 一种基于熔融石英衬底的太赫兹在片校准件制造方法
JP7333518B2 (ja) * 2019-12-24 2023-08-25 オリンパス株式会社 導波管の接続構造、導波管コネクタ、及び、導波管ユニット
CN113253177A (zh) * 2020-02-13 2021-08-13 广东博智林机器人有限公司 基于矢量网络分析仪的校准方法、装置、设备和存储介质
JP7201129B2 (ja) * 2020-05-28 2023-01-10 株式会社村田製作所 プローブおよび該プローブを備えるコネクタ検査装置
CN111983540B (zh) * 2020-08-28 2024-02-02 中电科思仪科技股份有限公司 一种高精度太赫兹超短波长校准件的制备方法及校准件
US11757166B2 (en) 2020-11-10 2023-09-12 Aptiv Technologies Limited Surface-mount waveguide for vertical transitions of a printed circuit board
US11901601B2 (en) 2020-12-18 2024-02-13 Aptiv Technologies Limited Waveguide with a zigzag for suppressing grating lobes
US11749883B2 (en) 2020-12-18 2023-09-05 Aptiv Technologies Limited Waveguide with radiation slots and parasitic elements for asymmetrical coverage
US11444364B2 (en) 2020-12-22 2022-09-13 Aptiv Technologies Limited Folded waveguide for antenna
US11616306B2 (en) 2021-03-22 2023-03-28 Aptiv Technologies Limited Apparatus, method and system comprising an air waveguide antenna having a single layer material with air channels therein which is interfaced with a circuit board
US20220368373A1 (en) * 2021-05-04 2022-11-17 SAGE Millimeter, Inc. Waveguide component for high frequency testing
US11962085B2 (en) 2021-05-13 2024-04-16 Aptiv Technologies AG Two-part folded waveguide having a sinusoidal shape channel including horn shape radiating slots formed therein which are spaced apart by one-half wavelength
US11616282B2 (en) 2021-08-03 2023-03-28 Aptiv Technologies Limited Transition between a single-ended port and differential ports having stubs that match with input impedances of the single-ended and differential ports
CN116381467B (zh) * 2023-06-05 2023-09-01 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） 双端口近场探头非对称补偿方法、装置、设备和存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5854559A (en) * 1996-11-20 1998-12-29 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method and apparatus for testing microwave devices and circuits in a controlled environment
EP2363719A1 (en) * 2010-02-12 2011-09-07 ATE Systems, Inc Method and apparatus for calibrating a test system for measuring a device under test
CN102243294A (zh) * 2010-05-14 2011-11-16 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种地基微波辐射计的非线性定标方法及装置
CN203800153U (zh) * 2014-04-24 2014-08-27 成都锦江电子系统工程有限公司 一种自定位窄边电桥波导
CN104488134A (zh) * 2012-06-18 2015-04-01 加普韦夫斯公司 用于THz应用的间隙波导结构

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4959614A (en) * 1989-08-03 1990-09-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus for determining microwave characteristics of superconductive materials using a resonant cavity and calibration waveguides
US5587934A (en) * 1993-10-21 1996-12-24 Wiltron Company Automatic VNA calibration apparatus
JP3412353B2 (ja) * 1995-08-31 2003-06-03 株式会社村田製作所 非放射性誘電体線路部品の特性測定用治具および非放射性誘電体線路部品の特性測定方法
US6188968B1 (en) 1998-05-18 2001-02-13 Agilent Technologies Inc. Removing effects of adapters present during vector network analyzer calibration
US6218845B1 (en) 1999-09-17 2001-04-17 Raytheon Company Slotline calibration standard kit for network analyzer and calibration method using same
US6844738B2 (en) * 2001-12-10 2005-01-18 Intel Corporation Coaxial radio frequency adapter and method
US7019535B2 (en) * 2002-09-16 2006-03-28 Agilent Technologies, Inc. Method and system for calibrating a measurement device path and for measuring a device under test in the calibrated measurement device path
US8803638B2 (en) * 2008-07-07 2014-08-12 Kildal Antenna Consulting Ab Waveguides and transmission lines in gaps between parallel conducting surfaces
US8952770B2 (en) 2012-06-21 2015-02-10 Oml, Inc. Self keying and orientation system for a repeatable waveguide calibration and connection
EP3147994B1 (en) * 2015-09-24 2019-04-03 Gapwaves AB Waveguides and transmission lines in gaps between parallel conducting surfaces

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5854559A (en) * 1996-11-20 1998-12-29 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method and apparatus for testing microwave devices and circuits in a controlled environment
EP2363719A1 (en) * 2010-02-12 2011-09-07 ATE Systems, Inc Method and apparatus for calibrating a test system for measuring a device under test
CN102243294A (zh) * 2010-05-14 2011-11-16 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种地基微波辐射计的非线性定标方法及装置
CN104488134A (zh) * 2012-06-18 2015-04-01 加普韦夫斯公司 用于THz应用的间隙波导结构
CN203800153U (zh) * 2014-04-24 2014-08-27 成都锦江电子系统工程有限公司 一种自定位窄边电桥波导

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
New Microstrip Gap Waveguide on Mushroom-Type EBG for Packaging of Microwave Components;Elena Pucci 等;《IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS》;20120331;第22卷(第3期);第129-131页 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20180113187A1 (en) 2018-04-26
KR20170134697A (ko) 2017-12-06
WO2016163932A1 (en) 2016-10-13
EP3281024A4 (en) 2019-01-23
EP3281024A1 (en) 2018-02-14
JP2018511058A (ja) 2018-04-19
JP6778695B2 (ja) 2020-11-04
EP3281024B1 (en) 2020-02-12
US10534061B2 (en) 2020-01-14
CN107533122A (zh) 2018-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107533122B (zh) 用于微波分析或测量仪器的校准装置和方法
US7532014B2 (en) LRL vector calibration to the end of the probe needles for non-standard probe cards for ATE RF testers
JP2012515347A (ja) 被試験デバイスの高周波分析
TWI627417B (zh) 向量網路功率計
US9041498B1 (en) Mechanically short multi-carriage tuner
US20050256658A1 (en) Multi-port scattering parameter calibration system and method
Kellermeier et al. Self-calibration technique for characterization of integrated THz waveguides
Moallem et al. A Non-Contact Submillimeter-Wave $ S $-Parameters Measurement Technique for Multiport Micromachined Devices
Horibe et al. Complete characterization of rectangular waveguide measurement standards for vector network analyzer in the range of millimeter and sub-millimeter wave frequencies
Kang Free-space unknown thru measurement using planar offset short for material characterization
Hoffmann et al. Comparison of 1.85 mm line reflect line and offset short calibration
US11774475B2 (en) Dual directional asymmetric coupler with a shared through-line
Ren et al. Contactless Flanges and Rail System for mm Wand THz Testing
US20220368373A1 (en) Waveguide component for high frequency testing
Drobakhin A novel approach to six-port reflectometer analysis
US6218845B1 (en) Slotline calibration standard kit for network analyzer and calibration method using same
Kishikawa et al. Evaluation of complex residual error in vector network analyzer measurement system in the range of millimeter-wave and submillimeter-wave frequencies
Horibe Improvement of Measurement Uncertainty of THz Waveguide Vector Network Analyzers
Lu et al. Planar Scanning Measurement System of Material Properties Based on Free Space Method
Ren et al. Contactless Flange Made the Sub-THz VNA Calibration and Testing Faster and More Accurate
Skinner et al. Benchmarking electronic calibration of USB-enabled network analysers
EP2244096A1 (de) Kalibrierverfahren für das Testen von HF-Modulen
Kato et al. Improvement of Broadband Characterization of Dielectric Waveguide at the $ Ka $-Band by Using TRL Calibration Method
Ridler et al. New primary reference standard for vector network analyser calibration at millimetre wavelengths in coaxial line
Kato et al. Validity evaluation of application of TRL calibration method to dielectric waveguide measurement by electromagnetic simulation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant