CN108562769B - 一种针对差分夹具的s参数提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对差分夹具的S参数提取方法，属于测试技术领域。本发明基于直通夹具的S参数、时域参数及平衡参数转换实现对差分夹具的S参数提取，进而可通过多端口夹具去嵌入来去除测试时差分夹具的影响，本发明实现的差分夹具S参数提取方法，需要的直通夹具简单，测量过程简单，提取结果精度高，并可实现对包含远端串扰等全部夹具参数的提取。

Description

一种针对差分夹具的S参数提取方法

技术领域

本发明属于测试技术领域，具体涉及一种针对差分夹具的S参数提取方法。

背景技术

随着数字电路及通信技术的发展，各种差分器件和差分连接器日益增多。针对此类器件的S参数测试通常使用同轴接头的矢量网络分析仪，但是此类差分器件通常不是标准的同轴接头。这就需要引入夹具，将差分器件的接头与网络仪的接头进行连接。

使用矢量网络分析仪测量被测件需要进行校准，但是校准通常在同轴接头进行。差分夹具虽然实现了被测件与矢量网络分析仪的连接，但也进入了测量误差。

针对差分器件的S参数测试，由于夹具的引入而带来测量误差。

现有消除夹具带来误差的方法，主要有TRL校准、端口延伸。

TRL校准，通过制作专门的直通、反射、传输线标准，并结合网络仪的校准功能，实现对夹具参数的去嵌。端口延伸，通过设置夹具的延时和损耗，来消除夹具的延时和损耗的影响。TRL校准精度高，但是针对差分夹具存在多种缺点：1、无法消除差分夹具引入的远端串扰等远端误差；2、TRL校准件需要特殊定制；3、校准过程复杂；4、对操作人员技术水平要求高。端口延伸方法简单，但是针对差分夹具存在多种缺点：1、同样无法消除差分夹具引入的串扰；2、无法消除端口不匹配带来的影响；3、校准精度低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种针对差分夹具的S参数提取方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种针对差分夹具的S参数提取方法，包括如下步骤：

步骤1：测量直通夹具的全部S参数，如公式(1)所示；

步骤2：利用公式(4)，将直通夹具的S参数转换为平衡参数；

平衡参数与S参数的转换关系如下：

其中，S为差分器件的S参数表示，如公式(1)所示；S_MM为差分器件的平衡参数表示，如公式(2)所示；为变换矩阵；

其中，S_MM为差分器件的平衡参数表示；S_dd为差分器件的差分模式参数；S_dc为差分器件的差分到共模参数；S_cd为差分器件的共模到差分参数；S_cc为差分器件的共模模式参数；

步骤3：将直通夹具的平衡参数拆分为如公式(3)所示的各模式下的矩阵；

步骤4：对四个模式矩阵中的反射参数S_xy11、S_xy22和传输参数S_xy21、S_xy12进行时域变换，其中，x取值为d或c；y取值为d或c；

步骤5：对四个模式矩阵中的反射参数S_xy11、S_xy22进行时域加门处理，得到加门后的反射参数

步骤6：利用公式(9)、公式(10)，计算夹具A、夹具B在四个模式下的全部参数：

根据时域变换得到的反射参数即为夹具A、B的反射参数：

假定，可得：

步骤7：将计算后的参数整合，即将夹具A和夹具B在四个模式下的参数，通过公式(4)，转化为夹具A、夹具B的S参数，即单侧差分夹具的S参数。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明基于直通夹具的S参数、时域参数及平衡参数转换实现对差分夹具的S参数提取，进而可通过多端口夹具去嵌入来去除测试时差分夹具的影响，本发明实现的差分夹具S参数提取方法，需要的直通夹具简单，测量过程简单，提取结果精度高，并可实现对包含远端串扰等全部夹具参数的提取。本发明仅需要差分的直通夹具及测量其S参数，剩余为算法处理，不会出现TRL需要多个标准件，且校准过程复杂的问题；因为是得到夹具A、B的所有S参数，所以包含差分夹具的匹配、传输、串扰，不会产生TRL和端口延伸的信息丢失问题。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为夹具及被测件连接关系示意图。

图3为构造后的直通夹具示意图。

图4为时域变换后的反射参数示意图。

图5为时域变换后的传输参数示意图。

图6为xy模式的信号流图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

一、提取流程(如图1所示)，包括如下步骤：

步骤1：测量直通夹具的全部S参数，如公式(1)所示；

步骤2：利用公式(4)，将直通夹具的S参数转换为平衡参数；

平衡参数与S参数的转换关系如下：

其中，S为差分器件的S参数表示，如公式(1)所示；S_MM为差分器件的平衡参数表示，如公式(2)所示；为变换矩阵；

其中，S_MM为差分器件的平衡参数表示；S_dd为差分器件的差分模式参数；S_dc为差分器件的差分到共模参数；S_cd为差分器件的共模到差分参数；S_cc为差分器件的共模模式参数。

步骤3：将直通夹具的平衡参数拆分为如公式(3)所示的各模式下的矩阵；

步骤4：对四个模式矩阵中的反射参数S_xy11、S_xy22和传输参数S_xy21、S_xy12进行时域变换，其中，x取值为d或c；y取值为d或c；

步骤5：对四个模式矩阵中的反射参数S_xy11、S_xy22进行时域加门处理，得到加门后的反射参数

步骤6：利用公式(9)、公式(10)，计算夹具A、夹具B在四个模式下的其余参数；

根据时域变换得到的反射参数即为夹具A、B的反射参数：

假定，可得：

步骤7：将计算后的参数整合，即将夹具A和夹具B在四个模式下的参数，通过公式(4)，转化为夹具A、夹具B的S参数，即单侧差分夹具的S参数。

二、参数转换

夹具及被测件连接关系如图2所示。

将差分夹具的两部分S_A和S_B，构造成差分的直通夹具，如图3所示。

测量构造后的直通夹具，得到整体的S参数：

差分器件可以使用平衡参数进行表示：

其中，S_MM为差分器件的平衡参数表示；S_dd为差分器件的差分模式参数；S_dc为差分器件的差分到共模参数；S_cd为差分器件的共模到差分参数；S_cc为差分器件的共模模式参数。

具体有各模式参数有如下表示：

平衡参数与S参数的转换关系如下：

其中，S_MM为差分器件的平衡参数表示，如公式(2)所示；S为差分器件的S参数表示，如公式(1)所示；为变换矩阵。

三、时域处理

四个模式矩阵中的反射参数S_xy11和传输参数S_xy21，其中，x取值为d或c；y取值为d或c。在-1ns到5ns之间，Kaiser Bessel窗参数设置为8，进行低通模式的时域变换，并将转换后的参数转换为阻抗格式，得到反射的时域参数T_xy11和传输的时域参数T_xy21。

如图4和图5所示，反射和传输的时域参数均存在峰值，将T_xy11和T_xy21的峰值分别记做P1、P2。并对反射参数S_xy11进行加门处理，门的中心位置为P1，跨度为P2-P1，得到加门的反射参数同理，可得到

四、计算剩余夹具参数

由图6可知，将xy模式下的矩阵分解为夹具A、夹具B两个部分，并用信号流图表示：

由上图可知：

其中，根据时域变换得到的反射参数即为夹具A、B的反射参数：

假定，可得：

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种针对差分夹具的S参数提取方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：测量直通夹具的全部S参数，如公式(1)所示；

步骤2：利用公式(4)，将直通夹具的S参数转换为平衡参数；

平衡参数与S参数的转换关系如下：

其中，S为差分器件的S参数表示，如公式(1)所示；S_MM为差分器件的平衡参数表示，如公式(2)所示；为变换矩阵；

其中，S_MM为差分器件的平衡参数表示；S_dd为差分器件的差分模式参数；S_dc为差分器件的差分到共模参数；S_cd为差分器件的共模到差分参数；S_cc为差分器件的共模模式参数；

步骤3：将直通夹具的平衡参数拆分为如公式(3)所示的各模式下的矩阵；

步骤4：对四个模式矩阵中的反射参数S_xy11、S_xy22和传输参数S_xy21、S_xy12进行时域变换，其中，x取值为d或c；y取值为d或c；

步骤5：对四个模式矩阵中的反射参数S_xy11、S_xy22进行时域加门处理，得到加门后的反射参数

步骤6：利用公式(9)、公式(10)，计算夹具A、夹具B在四个模式下的全部参数：

根据时域变换得到的反射参数即为夹具A、B的反射参数：

假定，可得：

步骤7：将计算后的参数整合，即将夹具A和夹具B在四个模式下的参数，通过公式(4)，转化为夹具A、夹具B的S参数，即单侧差分夹具的S参数。