CN108845182B - 一种应用于夹具参数提取的相位计算方法 - Google Patents

一种应用于夹具参数提取的相位计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于夹具参数提取的相位计算方法，属于测试技术领域，包括如下步骤：由各频点S参数的实部、虚部得到相位值；对各频点S参数的相位进行线性展开；对相位进行阈值判断；计算相位变化的斜率；利用0频下相位，计算偏置相位；计算开平方的相位。本发明不需预先知道夹具的延时，不需要人为输入参数用于求解，减少了测试步骤，提高了测试效率。

Description

一种应用于夹具参数提取的相位计算方法
技术领域
本发明属于测试技术领域，具体涉及一种应用于夹具参数提取的相位计算方法。
背景技术
随着电子信息技术的发展，器件的封装形式、接口类型也日益增多。使用网络分析仪进行这类器件的测试时，就需要引入夹具。所以在测试过程中需要消除夹具的影响。现有技术通过时域分析的方式可以进行夹具参数的快速提取，但是在提取参数过程中需要S参数的开平方处理。对于复数的开平方，需要判断其相位，通常情况下是人为输入延时值来确定。
现在连接器日益增多，测试需求也增多。面对各种不同的器件、连接器，需要制作专门的夹具以便连接到矢量网络仪端口上。无论是使用TRL校准还是使用时域方式，计算过程中都需要对S参数进行开平方处理，此时会得到幅值相同、相位不同的两个根。所以求解问题集中在夹具相位的处理上。直接处理，得到的夹具相位参数存在两个问题：1、相位是折叠的，即相位在+180°到-180°之间，直接开平方后，相位会在+90°到-90°之间折叠；2、第一个频点对应的初始相位的偏置量未知，所以开平方后，缺少偏置量部分。针对上述问题，现有解决方案是人为输入夹具的延时参数，然后根据延时参数计算出对应的相位，然后判断开平方后的数值。缺点是需要预先知道夹具的延时且需要人为输入。由于夹具本身难以测量，所以无法准确得到夹具的延时。且人为输入过程增加了操作步骤，降低了测试效率。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种应用于夹具参数提取的相位计算方法，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：
一种应用于夹具参数提取的相位计算方法，包括以下步骤：
步骤1：由各频点S参数的实部、虚部得到相位值，计算公式如下：
其中，为S参数相位值；a为S参数实部数据；b为S参数虚部数据；
步骤2：对各频点S参数的相位进行线性展开；
其中，是周期扩展的相位；是原始相位；i为频点，i＝2,…,N；N为最后一个频点；j为周期数；
步骤3：对步骤2中的相位进行阈值判断；
计算前一频点的线性化相位与当前频点的周期扩展相位之差，记作Δi：
其中，i为频点，i＝2,…,N；N为最后一个频点；
当相位差值Δi大于阈值δ时，周期数j增加1，当前频点线性相位等于周期扩展相位加2π；
当相位差值Δi小于负阈值-δ时，周期数j减小1，当前频点线性相位等于周期扩展相位减2π；
其中，为线性化的相位；是周期扩展的相位；Δi为相位差值；δ为相位差阈值；i为频点，i＝2,…,N；N为最后一个频点；j为周期数；
步骤4：计算相位变化的斜率；
由于相位线性变化，所以利用第一个频点的线性化相位和最后一个频点的线性化相位计算相位变化的斜率k：
其中，k为线性相位变化的斜率；分别为最后一个频点和第一个频点的线性相位；fN、f1分别为最后一个频点和第一个频点的频率；N为最后一个频点；
步骤5：利用0频下相位，计算偏置相位；
由于相位线性变化，所以：
其中，k为线性相位变化的斜率；为第一个频点的偏置相位；为频率0时的相位；f1为第一个频点的频率；f0为频率0时的频率；
由于f0＝0，且直流时被测件对应相位为0，即所以，对所有频点相位增加偏置：
其中，为第t个频点的偏置相位；ft为第t个频点的频率；k为线性相位变化的斜率；分别为最后一个频点和第一个频点的线性相位；fN、f1分别为最后一个频点和第一个频点的频率；t为频点，t＝1,…,N；N为最后一个频点；
步骤6：计算开平方的相位；
将步骤5中的偏置相位除以2即得到开平方的相位。
本发明所带来的有益技术效果：
本发明不需预先知道夹具的延时，不需要人为输入参数用于求解，减少了测试步骤，提高了测试效率。
附图说明
图1为夹具相位处理流程图。
图2为相位的线性展开流程图。
图3为相位的关系示意图。
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：
本发明提出了一种在提取夹具数据中对相位进行补偿的方法。
具体处理流程如图1所示：
1、由各频点S参数的实部、虚部得到相位值，计算公式如下：
其中，为S参数相位值；a为S参数实部数据；b为S参数虚部数据。
2、对各频点S参数的相位值进行线性展开(其流程如图2所示)。
由于经上述方式计算的相位，总是在±180°之间的，无法反应器件的真实相位变化，所以需要将相位进行线性展开：
其中，是周期扩展的相位值；是原始相位值；i为频点，i＝2,…,N；N为最后一个频点；j为周期数。
然后，对相位进行阈值判断。计算前一频点的线性化相位与当前频点的周期扩展相位之差，记作Δi：
其中，Δi为相位差值；为前一频点的线性化的相位；是当前频点的周期扩展相位；i为频点，i＝2,…,N；N为最后一个频点。
当相位差值Δi大于阈值δ时，周期数j增加1，当前频点线性相位等于周期扩展相位加2π；
当相位差值Δi小于负阈值-δ时，周期数j减小1，当前频点线性相位等于周期扩展相位减2π。
其中，为线性化的相位；是周期扩展的相位；Δi为相位差值；δ为相位差阈值；i为频点，i＝2,…,N；N为最后一个频点；j为周期数。
3、计算相位变化的斜率。
由于相位线性变化，所以利用第一个频点的线性化相位和最后一个频点的线性化相位计算相位变化的斜率k：
其中，k为线性相位变化的斜率；分别为最后一个频点和第一个频点的线性相位；fN、f1分别为最后一个频点和第一个频点的频率；N为最后一个频点。
4、计算偏置相位。
由于相位线性变化，所以：
其中，k为线性相位变化的斜率；为第一个频点的偏置相位；为频率0时的相位；f1为第一个频点的频率；f0为频率0时的频率。
由于f0＝0。且直流时被测件对应相位为0，即所以，对所有频点相位增加偏置：
其中，为第t个频点的偏置相位；ft为第t个频点的频率；k为线性相位变化的斜率；分别为最后一个频点和第一个频点的线性相位；fN、f1分别为最后一个频点和第一个频点的频率；t为频点，t＝1,…,N；N为最后一个频点。
5、计算开平方的相位。
将偏置相位除以2即得到开平方的相位。
通过上述过程，实现了对相位开平方的正负号补偿处理，计算效果如图3所示。
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)

1.一种应用于夹具参数提取的相位计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：由各频点S参数的实部、虚部得到相位值，计算公式如下：
其中，为S参数相位值；a为S参数实部数据；b为S参数虚部数据；
步骤2：对各频点S参数的相位进行线性展开；
其中，是周期扩展的相位；是原始相位；i为频点，i＝2,…,N；N为最后一个频点；j为周期数；
步骤3：对步骤2中的相位进行阈值判断；
计算前一频点的线性化相位与当前频点的周期扩展相位之差，记作Δi：
其中，i为频点，i＝2,…,N；N为最后一个频点；
当相位差值Δi大于阈值δ时，周期数j增加1，当前频点线性相位等于周期扩展相位加2π；
当相位差值Δi小于负阈值-δ时，周期数j减小1，当前频点线性相位等于周期扩展相位减2π；
其中，为线性化的相位；是周期扩展的相位；Δi为相位差值；δ为相位差阈值；i为频点，i＝2,…,N；N为最后一个频点；j为周期数；
步骤4：计算相位变化的斜率；
由于相位线性变化，所以利用第一个频点的线性化相位和最后一个频点的线性化相位计算相位变化的斜率k：
其中，k为线性相位变化的斜率；分别为最后一个频点和第一个频点的线性相位；fN、f1分别为最后一个频点和第一个频点的频率；N为最后一个频点；
步骤5：利用0频下相位，计算偏置相位；
由于相位线性变化，所以：
其中，k为线性相位变化的斜率；为第一个频点的偏置相位；为频率0时的相位；f1为第一个频点的频率；f0为频率0时的频率；
由于f0＝0，且直流时被测件对应相位为0，即所以，对所有频点相位增加偏置：
其中，为第t个频点的偏置相位；ft为第t个频点的频率；k为线性相位变化的斜率；分别为最后一个频点和第一个频点的线性相位；fN、f1分别为最后一个频点和第一个频点的频率；t为频点，t＝1,…,N；N为最后一个频点；
步骤6：计算开平方的相位；
将步骤5中的偏置相位除以2即得到开平方的相位。
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