CN109254258A - 一种针对多端口s参数测试装置的完全校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对多端口S参数测试装置的完全校准方法，属于校准领域。本发明方法首先设置端口使用的校准件；其次，针对使用者的设计及多端口S参数测试装置的硬件特性，进行直通方法、直通测量、校准方法等信息的提取计算，并生成校准连接、测量信息，然后利用校准测量信息计算全部端口的误差项，最后测量被测件并修正测量值；此方法特点是校准连接的步骤少，以n端口为例，最少可仅连接n+2个标准，且实现所有端口的系统误差计算。
Description
技术领域
本发明属于校准领域，具体涉及一种针对多端口S参数测试装置的完全校准方法。
背景技术
矢量网络分析仪测试的被测件端口数越来越多，针对多端口器件的测试，会使用多端口S参数测试装置。测试装置通常以矢量网络分析仪为基础，使用开关矩阵进行扩展。针对此类测试装置的校准，通常使用双端口校准完成两两端口校准，然后连接被测件，对被测件进行两两端口测试。此种方式要么不能实现完全端口校准，无法消除各端口间的串扰影响，降低测试精度；要么测量连接步骤多，测量过程复杂。
现有方案均以两端口校准为基础，以6端口校准为例：
方案1：进行端口1、2校准，端口3、4校准，进行5、6端口校准，并提取端口1、2，端口3、4，端口5、6的系统误差，然后测量被测件，利用端口1、2的误差项修正S11、S12、S21、S22；利用利用端口3、4的误差项修正S33、S34、S43、S44；利用利用端口5、6的误差项修正S55、S56、S65、S66。
方案2：进行端口1、2、3、4、5、6的单端口校准，然后两两端口连接，提取全部系统误差，然后测量被测件，利用修正测量值。
方案1中未实现全部系统误差的获取，如端口2、3的直通误差；
方案2中需要每个单端口均实现单端口校准，且直通均需连接，连接步骤多。
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多端口S参数测试装置的完全校准方法，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：
一种针对多端口S参数测试装置的完全校准方法，包括如下步骤：
步骤1：设置端口校准信息，具体包括如下步骤：
步骤1.1：进行校准端口的设置；
步骤1.2：进行各端口校准接头的设置；
步骤1.3：进行各校准接头对应校准件的设置；
步骤2：处理端口校准件；
步骤3：处理直通校准件；
步骤4：对端口i、j，依据是否需要连接适配器及是否为同一参考接收机，处理直通方法，具体包括如下步骤：
步骤4.1：若端口i、j不需要适配器即可连接端口i、端口j或者使用同一参考接收机，则设置端口i、j直通方法为ADAP_Insert；
步骤4.2：若端口i、j需要适配器才可连接端口i、端口j且不使用同一参考接收机，则设置端口i、j直通方法为ADAP_NonInsert；
步骤5：对端口i、j，依据直通方法和是否为同一参考接收机，处理直通是否测量，具体包括如下步骤：
步骤5.1：若端口i、j未设置直通是否测量，且直通方法为ADAP_Insert且不使用同一参考接收机，则设置为测量直通Thru_Meas；并根据已构成Thru_Meas的端口，进行计算直通处理；
计算直通处理过程，若端口i、j为Thru_Meas，端口j、k为Thru_Meas，且端口i、k未设置是否测量，则设置端口i、k为计算直通Thru_Comp；
步骤5.2：若端口i、j未设置直通是否测量，且直通方法为ADAP_NonInsert，则设置为测量直通Thru_Meas；并根据已构成Thru_Meas的端口，进行计算直通处理；
步骤5.3：若端口i、j未设置直通是否测量，且直通方法为ADAP_Insert且使用同一参考接收机，则设置为测量直通Thru_Meas；并根据已构成Thru_Meas的端口，进行计算直通处理；
步骤6：对端口i、j，依据直通是否测量和是否为同一参考接收机，处理校准方法，具体包括如下步骤：
步骤6.1：若端口i、j直通为Thru_Meas且不使用同一参考接收机，则设置校准方法默认为CAL_SOLT，并可修改为CAL_QSOLT(i＝>j)或CAL_QSOLT(j＝>i)；
步骤6.2：若端口i、j直通为Thru_Meas且使用同一参考接收机，或者直通为Thru_Comp，则设置校准方法为CAL_SOLT，并不可修改；
步骤7：对端口i、j，依据校准方法和直通是否测量，创建连接信息，具体包括如下步骤：
步骤7.1：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(i＝>j)，若端口i连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口i、连接短路器到端口i、连接负载器到端口i；创建直通连接信息为连接端口i、j；设置端口j连接信息已创建；
步骤7.2：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(j＝>i)，若端口j连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口j、连接短路器到端口j、连接负载器到端口j；创建直通连接信息为连接端口i、j；设置端口i连接信息已创建；
步骤7.3：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_Insert，若端口i连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口i、连接短路器到端口i、连接负载器到端口i；若端口j连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口j、连接短路器到端口j、连接负载器到端口j；创建直通连接信息为连接端口i、j；
步骤7.4：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_NonInsert，若端口i连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口i、连接短路器到端口i、连接负载器到端口i；若端口j连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口j、连接短路器到端口j、连接负载器到端口j；创建直通连接信息为连接适配器到端口i、j；
步骤8：依据连接信息进行各标准的连接，并记录测量值；
步骤9：对端口i、j，依据校准方法、直通方法和直通是否测量，计算系统误差项，具体包括如下步骤：
步骤9.1：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(i＝>j)，若端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用QSOLT校准方法得到端口i、j其余误差项；
步骤9.2：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(j＝>i)，若端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用QSOLT校准方法得到端口i、j其余的误差项；
步骤9.3：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_Insert，若端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差；若端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口i、j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用SOLT校准方法得到端口i、j直通的误差项；
步骤9.4：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_NonInsert，若端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差；若端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口i、j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用SOLR校准方法得到端口i、j直通的误差项；
步骤9.5：若端口i、j直通为Thru_Comp，查找额外端口k，根据端口i、j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，及端口i、k和端口k、j的直通误差项，利用简化直通校准方法得到端口i、j的直通误差项；
其中，端口k满足条件：端口i、端口k的直通误差项已计算，端口k、端口j的直通误差项已计算；
步骤10：测量被测件；
步骤11：修正被测件的测量值。
本发明所带来的有益技术效果：
本发明方法首先设置端口使用的校准件；其次，针对使用者的设计及多端口S参数测试装置的硬件特性，进行直通方法、直通测量、校准方法等信息的提取计算，并生成校准连接、测量信息，然后利用校准测量信息计算全部端口的误差项，最后测量被测件并修正测量值；此方法特点是校准连接的步骤少，以n端口为例，最少可仅连接n+2个标准，且实现所有端口的系统误差计算。
附图说明
图1为以矢量网络分析仪为基础的S参数测试装置框图。
图2为一种针对多端口S参数测试装置的完全校准方法的流程图。
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：
一种针对多端口S参数测试装置的完全校准方法，其流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤1：设置端口校准信息，具体包括如下步骤：
步骤1.1：进行校准端口的设置；
步骤1.2：进行各端口校准接头的设置；
步骤1.3：进行各校准接头对应校准件的设置；
步骤2：处理端口校准件；
步骤3：处理直通校准件；
步骤4：对端口i、j，依据是否需要连接适配器及是否为同一参考接收机，处理直通方法，具体包括如下步骤：
步骤4.1：若端口i、j不需要适配器即可连接端口i、端口j或者使用同一参考接收机，则设置端口i、j直通方法为ADAP_Insert；
步骤4.2：若端口i、j需要适配器才可连接端口i、端口j且不使用同一参考接收机，则设置端口i、j直通方法为ADAP_NonInsert；
步骤5：对端口i、j，依据直通方法和是否为同一参考接收机，处理直通是否测量，具体包括如下步骤：
步骤5.1：若端口i、j未设置直通是否测量，且直通方法为ADAP_Insert且不使用同一参考接收机，则设置为测量直通Thru_Meas；并根据已构成Thru_Meas的端口，进行计算直通处理；
计算直通处理过程，若端口i、j为Thru_Meas，端口j、k为Thru_Meas，且端口i、k未设置是否测量，则设置端口i、k为计算直通Thru_Comp；
步骤5.2：若端口i、j未设置直通是否测量，且直通方法为ADAP_NonInsert，则设置为测量直通Thru_Meas；并根据已构成Thru_Meas的端口，进行计算直通处理；
步骤5.3：若端口i、j未设置直通是否测量，且直通方法为ADAP_Insert且使用同一参考接收机，则设置为测量直通Thru_Meas；并根据已构成Thru_Meas的端口，进行计算直通处理；
步骤6：对端口i、j，依据直通是否测量和是否为同一参考接收机，处理校准方法，具体包括如下步骤：
步骤6.1：若端口i、j直通为Thru_Meas且不使用同一参考接收机，则设置校准方法默认为CAL_SOLT，并可修改为CAL_QSOLT(i＝>j)或CAL_QSOLT(j＝>i)；
步骤6.2：若端口i、j直通为Thru_Meas且使用同一参考接收机，或者直通为Thru_Comp，则设置校准方法为CAL_SOLT，并不可修改；
步骤7：对端口i、j，依据校准方法和直通是否测量，创建连接信息，具体包括如下步骤：
步骤7.1：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(i＝>j)，若端口i连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口i、连接短路器到端口i、连接负载器到端口i；创建直通连接信息为连接端口i、j；设置端口j连接信息已创建；
步骤7.2：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(j＝>i)，若端口j连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口j、连接短路器到端口j、连接负载器到端口j；创建直通连接信息为连接端口i、j；设置端口i连接信息已创建；
步骤7.3：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_Insert，若端口i连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口i、连接短路器到端口i、连接负载器到端口i；若端口j连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口j、连接短路器到端口j、连接负载器到端口j；创建直通连接信息为连接端口i、j；
步骤7.4：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_NonInsert，若端口i连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口i、连接短路器到端口i、连接负载器到端口i；若端口j连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口j、连接短路器到端口j、连接负载器到端口j；创建直通连接信息为连接适配器到端口i、j；
步骤8：依据连接信息进行各标准的连接，并记录测量值；
步骤9：对端口i、j，依据校准方法、直通方法和直通是否测量，计算系统误差项，具体包括如下步骤：
步骤9.1：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(i＝>j)，若端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用QSOLT校准方法得到端口i、j其余误差项；
步骤9.2：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(j＝>i)，若端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用QSOLT校准方法得到端口i、j其余的误差项；
步骤9.3：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_Insert，若端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差；若端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口i、j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用SOLT校准方法得到端口i、j直通的误差项；
步骤9.4：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_NonInsert，若端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差；若端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口i、j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用SOLR校准方法得到端口i、j直通的误差项；
步骤9.5：若端口i、j直通为Thru_Comp，查找额外端口k，根据端口i、j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，及端口i、k和端口k、j的直通误差项，利用简化直通校准方法得到端口i、j的直通误差项；
其中，端口k满足条件：端口i、端口k的直通误差项已计算，端口k、端口j的直通误差项已计算；
步骤10：测量被测件；
步骤11：修正被测件的测量值。
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)
1.一种针对多端口S参数测试装置的完全校准方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：设置端口校准信息，具体包括如下步骤：
步骤1.1：进行校准端口的设置；
步骤1.2：进行各端口校准接头的设置；
步骤1.3：进行各校准接头对应校准件的设置；
步骤2：处理端口校准件；
步骤3：处理直通校准件；
步骤4：对端口i、j，依据是否需要连接适配器及是否为同一参考接收机，处理直通方法，具体包括如下步骤：
步骤4.1：若端口i、j不需要适配器即可连接端口i、端口j或者使用同一参考接收机，则设置端口i、j直通方法为ADAP_Insert；
步骤4.2：若端口i、j需要适配器才可连接端口i、端口j且不使用同一参考接收机，则设置端口i、j直通方法为ADAP_NonInsert；
步骤5：对端口i、j，依据直通方法和是否为同一参考接收机，处理直通是否测量，具体包括如下步骤：
步骤5.1：若端口i、j未设置直通是否测量，且直通方法为ADAP_Insert且不使用同一参考接收机，则设置为测量直通Thru_Meas；并根据已构成Thru_Meas的端口，进行计算直通处理；
计算直通处理过程，若端口i、j为Thru_Meas，端口j、k为Thru_Meas，且端口i、k未设置是否测量，则设置端口i、k为计算直通Thru_Comp；
步骤5.2：若端口i、j未设置直通是否测量，且直通方法为ADAP_NonInsert，则设置为测量直通Thru_Meas；并根据已构成Thru_Meas的端口，进行计算直通处理；
步骤5.3：若端口i、j未设置直通是否测量，且直通方法为ADAP_Insert且使用同一参考接收机，则设置为测量直通Thru_Meas；并根据已构成Thru_Meas的端口，进行计算直通处理；
步骤6：对端口i、j，依据直通是否测量和是否为同一参考接收机，处理校准方法，具体包括如下步骤：
步骤6.1：若端口i、j直通为Thru_Meas且不使用同一参考接收机，则设置校准方法默认为CAL_SOLT，并可修改为CAL_QSOLT(i＝>j)或CAL_QSOLT(j＝>i)；
步骤6.2：若端口i、j直通为Thru_Meas且使用同一参考接收机，或者直通为Thru_Comp，则设置校准方法为CAL_SOLT，并不可修改；
步骤7：对端口i、j，依据校准方法和直通是否测量，创建连接信息，具体包括如下步骤：
步骤7.1：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(i＝>j)，若端口i连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口i、连接短路器到端口i、连接负载器到端口i；创建直通连接信息为连接端口i、j；设置端口j连接信息已创建；
步骤7.2：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(j＝>i)，若端口j连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口j、连接短路器到端口j、连接负载器到端口j；创建直通连接信息为连接端口i、j；设置端口i连接信息已创建；
步骤7.3：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_Insert，若端口i连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口i、连接短路器到端口i、连接负载器到端口i；若端口j连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口j、连接短路器到端口j、连接负载器到端口j；创建直通连接信息为连接端口i、j；
步骤7.4：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_NonInsert，若端口i连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口i、连接短路器到端口i、连接负载器到端口i；若端口j连接信息未创建，则创建端口连接信息为连接开路器到端口j、连接短路器到端口j、连接负载器到端口j；创建直通连接信息为连接适配器到端口i、j；
步骤8：依据连接信息进行各标准的连接，并记录测量值；
步骤9：对端口i、j，依据校准方法、直通方法和直通是否测量，计算系统误差项，具体包括如下步骤：
步骤9.1：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(i＝>j)，若端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用QSOLT校准方法得到端口i、j其余误差项；
步骤9.2：若端口i、j校准方法为CAL_QSOLT(j＝>i)，若端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用QSOLT校准方法得到端口i、j其余的误差项；
步骤9.3：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_Insert，若端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差；若端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口i、j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用SOLT校准方法得到端口i、j直通的误差项；
步骤9.4：若端口i、j直通为Thru_Meas，且直通方法为ADAP_NonInsert，若端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口i的方向性、反射跟踪、源匹配误差；若端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差未计算，则计算端口j的方向性、反射跟踪、源匹配误差；根据端口i、j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，利用SOLR校准方法得到端口i、j直通的误差项；
步骤9.5：若端口i、j直通为Thru_Comp，查找额外端口k，根据端口i、j的方向性、反射跟踪、源匹配误差，及端口i、k和端口k、j的直通误差项，利用简化直通校准方法得到端口i、j的直通误差项；
其中，端口k满足条件：端口i、端口k的直通误差项已计算，端口k、端口j的直通误差项已计算；
步骤10：测量被测件；
步骤11：修正被测件的测量值。
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| CN109254258A true CN109254258A (zh) | 2019-01-22 |
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