CN110967573B - 集成矢量网络分析仪 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及集成矢量网络分析仪，更具体地说，本申请涉及一种测试仪器，包括用于测试被测装置(DUT)的嵌入式矢量网络分析仪(VNA)电路，所述测试仪器包括：第一接收器，所述第一接收器被配置用于通过第一耦合装置接收入射射频(RF)信号；第二接收器，所述第二接收器被配置用于通过第二耦合装置接收反射的RF信号；用于连接至互连的测试端口；RF源，所述RF源被配置用于在所述校准阶段期间生成所述入射RF信号；以及处理单元，所述处理单元被编程用于至少部分地基于由所述第一接收器接收的所述入射RF信号和由所述第二接收器接收的所反射的RF信号来确定所述互连的S参数，所述S参数补偿当在所述测试阶段中测试所述DUT的所述至少一个参数时由所述互连引入的误差。

Description

集成矢量网络分析仪
技术领域
本发明涉及集成矢量网络分析仪。
背景技术
矢量网络分析仪(VNA)是一种用于表征网络装置的射频(RF)测试设备，例如，就散射参数(S参数)而言，用于设计、测试和/或校准的目的。由VNA表征的网络装置可以包括被测装置(DUT)，以及DUT与用于测试所述DUT的VNA之间的互连。所述互连可以被实现为电缆、探针、固定装置、滤波器或能够在DUT与VNA之间传递信号的其他电气部件。电缆或其他连接器化部件的两端都具有用于连接至DUT和VNA的连接器。探针的一端具有连接器，而另一端具有一个或多个探针尖端。连接器可以连接至VNA，并且所述一个或多个探针尖端可以用于临时接触DUT中的电路，但是可以使用相反的布置。固定装置的一端具有连接器，而另一端上具有接口，其中所述接口可能是非标准的并且因此难以进行校准。固定装置类似于探针，但连接点不在电路周围移动。VNA能够提供网络装置的振幅测量结果和相位测量结果两者。
VNA可以与诸如信号源(信号发生器)、频谱分析仪和示波器等其他RF测试仪器结合使用。例如，当使用另一个RF测试仪器来测量DUT时，例如由于互连和设备漂移而引入了测量误差。可以将简单的VNA与RF测试仪器组合，以便提供误差校正和高级测量能力。例如，可以使用VNA测量结果来均衡互连、校正源平坦度、测量失配、测量增益、对准源之间的相位、以及校正外部测试系统前置放大器。
例如，当RF测试仪器通过电缆(或其他互连)连接至DUT时，需要消除由电缆引入的误差。常规地，这可以通过将电缆与RF测试仪器断开并将电缆连接至VNA、使用VNA对电缆执行测量以确定误差、将电缆与VNA断开并重新连接至RF测试仪器、以及手动将由VNA确定的误差加载到RF测试仪器中以便可以校正由RF测试仪器对DUT执行的后续测量来实现。因此，为了准确的测量结果，使用VNA来移除电缆的影响，例如，通过测量电缆并且然后从由RF测试仪器获得的所测量数据中去嵌入相关的电缆测量结果。这个过程是耗时且低效的，特别是对于不熟练的用户。
附图说明
当与附图一起阅读时，从以下详细说明中最好地理解代表性实施方案。在适用和实践的任何地方，相似的附图标记指代相似的元件。
图1是根据代表性实施方案的包括通用矢量网络分析仪(VNA)模块的测试系统的简化框图。
图2是根据代表性实施方案的包括嵌入在RF信号发生器中的VNA电路的测试系统的简化框图。
图3是根据代表性实施方案的包括嵌入在示波器中的VNA电路的测试系统的简化框图。
图4是根据代表性实施方案的包括嵌入在频谱分析仪中的VNA电路的测试系统的简化框图。
图5是根据代表性实施方案的示出了使用通用VNA或嵌入式VNA电路对测试系统进行校准的方法的简化流程图。
图6是根据代表性实施方案的包括通用VNA模块的测试系统的简化框图，其中转换开关连接至一个接收器。
图7是根据代表性实施方案的包括通用VNA模块的测试系统的简化框图，其中转换开关连接至两个接收器。
发明内容
本发明提供一种测试仪器，包括用于测试被测装置(DUT)的嵌入式矢量网络分析仪(VNA)电路；一种矢量网络分析仪(VNA)模块，所述VNA模块可连接至不同类型的测试仪器；以及一种使用连接至测试仪器的矢量网络分析仪(VNA)模块或嵌入在所述测试仪器中的嵌入式VNA电路来对测试系统进行校准的方法，所述测试系统包括在校准阶段期间可连接至校准装置并且在测试阶段期间可连接至被测装置(DUT)的互连。
具体实施方式
本发明包括以下实施方案：
1.一种测试仪器，包括用于测试被测装置(DUT)的嵌入式矢量网络分析仪(VNA)电路，所述测试仪器包括：
第一接收器，所述第一接收器被配置用于通过第一耦合装置接收入射射频(RF)信号；
第二接收器，所述第二接收器被配置用于通过第二耦合装置接收反射的RF信号；
用于连接至互连的测试端口，其中，所述互连在期间表征所述互连的校准阶段中可连接在校准装置与所述测试端口之间，并且在期间测试所述DUT的至少一个参数的测试阶段中可连接在所述DUT与所述测试端口之间；
RF源，所述RF源被配置用于在所述校准阶段期间生成所述入射RF信号；以及
处理单元，所述处理单元被编程用于至少部分地基于由所述第一接收器接收的所述入射RF信号和由所述第二接收器接收的所反射的RF信号来确定所述互连的S参数，所述S参数补偿当在所述测试阶段中测试所述DUT的所述至少一个参数时由所述互连引入的误差。
2.项1的测试仪器，其中，在所述校准阶段期间，所述第一接收器测量通过所述互连提供给所述校准装置的所述入射RF信号的相位和振幅，并且所述第二接收器测量由所述互连和所述校准装置反射、并通过所述测试端口接收的所反射的RF信号的相位和振幅，并且
其中，所述处理单元进一步被编程用于通过基于所述入射RF信号和所反射的RF信号的所测量相位和振幅确定所述互连的S参数来在所述校准阶段期间表征所述互连，并且创建存储所确定的S参数和S参数校正项的用户校准文件，所述S参数校正项用于在所述测试阶段期间测量所述互连末端的S参数。
3.项1的测试仪器，其中所述测试仪器是包括所述RF源的RF信号发生器，并且其中，所述嵌入式VNA电路包括所述第一接收器和所述第二接收器、以及所述第一耦合装置和所述第二耦合装置并且不包括所述RF源。
4.项3的测试仪器，其中所述RF信号发生器在所述测试阶段期间通过所述测试端口和所述互连向所述DUT提供激励信号。
5.项1的测试仪器，其中所述测试仪器是频谱分析仪，并且其中，所述嵌入式VNA电路包括所述第一接收器和所述第二接收器、所述第一耦合装置和所述第二耦合装置、所述RF源、以及用于耦合来自所述RF源的所述入射RF信号的第三耦合器。
6.项1的测试仪器，其中所述测试仪器是包括所述第一接收器和所述第二接收器的示波器，并且其中，所述嵌入式VNA电路包括所述第一耦合装置和所述第二耦合装置、所述RF源、以及用于耦合来自所述RF源的所述入射RF信号的第三耦合装置并且不包括所述第一接收器和所述第二接收器。
7.项1的测试仪器，其中所述第一耦合装置和所述第二耦合装置以双向耦合器来实现。
8.项1的测试仪器，其中每个所述第一耦合装置和所述第二耦合装置都包括耦合器、耦合线结构、组合器、双工器、分路器、平衡-不平衡变换器、桥接器、或电阻分压器中的一个。
9.项6的测试仪器，其中所述第三耦合装置包括耦合器、耦合线结构、组合器、开关、双工器、分路器、平衡-不平衡变换器、桥接器、或电阻分压器中的一个。
10.项1的测试仪器，其中直通连接在所述测试端口与另一个测试仪器的另一个测试端口之间，所述另一个测试仪器包括另一个嵌入式VNA电路和另一个RF源，
其中，所述RF源在所述另一个测试仪器中的所述另一个RF源关闭时提供所述RF信号，并且所述另一个嵌入式VNA电路测量由所述RF源经由所述直通提供的所述RF信号的相位，
其中，所述另一个RF源在所述RF源关闭时提供另一个RF信号，并且所述嵌入式VNA电路测量由所述另一个RF源经由所述直通提供的所述另一个RF信号的相位，并且
其中，对所测量的相位进行比较，并且对所述RF源和所述另一个RF源中的一个进行相位调整，使得所测量的相位匹配。
11.项1的测试仪器，其中至少部分地在工厂校准期间确定的工厂S参数校正项被存储在所述嵌入式VNA电路的存储器中，所述处理电路至少部分地基于所存储的工厂S参数校正项来确定所述互连的S参数。
12.项1的测试仪器，其中每个所述第一接收器和所述第二接收器都包括超外差式接收器。
13.项1的测试仪器，其进一步包括：
输入测试端口，所述输入测试端口可连接至所述DUT的输出端口；以及
第一转换开关，所述第一转换开关具有：第一位置，用于将所述第二接收器连接至所述第二耦合装置以在所述校准阶段期间通过所述第二耦合器接收所反射的RF信号；以及第二位置，用于将所述第二接收器连接至所述输入测试端口以在所述测试阶段期间响应于激励信号而接收由所述DUT输出的响应信号。
14.项1的测试仪器，其进一步包括：
第一输入测试端口，所述第一输入测试端口可连接至所述DUT的电气部件与输入端口之间的双向耦合器；
第二输入测试端口，所述第二输入测试端口可连接至所述双向耦合器；
第一转换开关，所述第一转换开关具有：第一位置，用于将所述第一接收器连接至所述第一耦合装置以在所述校准阶段通过所述第一耦合装置接收所述入射RF信号；以及第二位置，用于将所述第一接收器连接至所述第一输入测试端口以在所述测试阶段响应于激励信号而接收来自所述电气部件的输出信号；以及
第二转换开关，所述第二转换开关具有：第一位置，用于将所述第二接收器连接至所述第二耦合装置以在所述校准阶段通过所述第二耦合装置接收所反射的RF信号；以及第二位置，用于将所述第二接收器连接至所述第二输入测试端口以在所述测试阶段响应于所述电气部件的输出信号而接收来自所述DUT的响应信号。
15.项14的测试仪器，其中，由所述电气部件和所述双向耦合器引入的振幅误差和相位误差在所述测试阶段期间通过所述处理单元基于所述校准阶段来确定和校正。
16.一种矢量网络分析仪(VNA)模块，所述VNA模块可连接至不同类型的测试仪器，所述VNA模块包括：
用于连接至测试仪器的RF端口，其中，所述测试仪器是所述不同类型的测试仪器之一；
用于连接至互连的测试端口，其中，所述互连在期间表征所述互连的校准阶段中可连接至校准装置，并且在期间使用所述测试仪器测试被测装置(DUT)的至少一个参数的测试阶段中连接至所述DUT；
第一接收器，所述第一接收器被配置用于通过第一耦合装置接收入射射频(RF)信号的一部分；
第二接收器，所述第二接收器被配置用于通过第二耦合装置接收反射的RF信号的一部分；以及
内部RF源，所述内部RF源被配置用于在所述校准阶段期间通过第三耦合装置提供所述入射RF信号，
其中，所述处理单元至少部分地基于由所述第一接收器接收的所述入射RF信号和由所述第二接收器接收的所反射的RF信号来确定S参数校正项，并基于所述S参数校正项来确定所述互连的S参数。
17.项16的VNA模块，其中所述测试仪器应用所述互连的S参数来补偿当在所述测试阶段中测试所述DUT的所述至少一个参数时由所述互连引入的误差。
18.项16的VNA模块，其中所述第一耦合装置和所述第二耦合装置以双向耦合器来实现。
19.项16的VNA模块，其中每个所述第一耦合装置和所述第二耦合装置都包括耦合器、耦合线结构、组合器、双工器、分路器、平衡-不平衡变换器、桥接器、或电阻分压器中的一个，并且
其中所述第三耦合装置包括耦合器、耦合线结构、组合器、开关、双工器、分路器、平衡-不平衡变换器、桥接器、或电阻分压器中的一个。
20.一种使用连接至测试仪器的矢量网络分析仪(VNA)模块或嵌入在所述测试仪器中的嵌入式VNA电路来对测试系统进行校准的方法，所述测试系统包括在校准阶段期间可连接至校准装置并且在测试阶段期间可连接至被测装置(DUT)的互连，所述方法包括：
在所述校准阶段期间生成射频(RF)信号作为入射信号；
通过第一接收器测量所述入射信号，所述第一接收器通过第一耦合装置接收所述入射信号，所述入射信号在所述校准阶段期间通过测试端口和连接至所述测试端口的所述互连被提供给所述校准装置；
通过第二接收器测量反射的信号，所述第二接收器通过第二耦合装置接收所反射的信号，所反射的信号是在所述校准阶段期间所述入射信号通过所述互连和所述测试端口从所述互连和所述校准装置反射的部分；
使用所测量的入射信号和所测量的反射的信号来确定S参数校正项；
至少使用所确定的S参数校正项来确定所述互连的S参数，所述S参数表示由所述互连引入的误差；以及
在测试所述DUT时自动应用所述互连S参数来校正在所述测试阶段期间由所述互连引入的误差，
其中，在每个所述校准阶段和所述测试阶段期间，所述互连连接至所述测试端口。
在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的说明性实施方案，以便提供对根据本教导的实施方案的透彻理解。然而，对于受益于本公开文本的人员来说，显而易见的是，根据本教导的偏离本文公开的具体细节的其他实施方案仍在所附权利要求的范围内。此外，可以省略对众所周知的装置及方法的描述，以免模糊对示例性实施方案的描述。此类方法和装置在本教导的范围内。
通常，应当理解，如在本说明书和所附的权利要求中所使用的，术语“一个/一种”和“该”包括单数和复数指示物，除非上下文以另外的方式清楚地指明。因此，例如，“装置”包括一个装置和多个装置。
如说明书和所附权利要求中所使用的，除了其普通含义之外，术语“实质”或“实质上”是指在可接受的限度或程度内。例如，“基本上删除”意味着本领域技术人员会认为删除是可接受的。作为另一个例子，“基本上移除”意味着本领域技术人员会认为移除是可接受的。
如说明书和所附权利要求中所使用的，除了其普通含义之外，术语“大约”意指在本领域普通技术人员可接受的限度或量内。例如，“大致相同”意味着本领域普通技术人员会认为被比较的项目是相同的。
各种代表性实施方案通常提供包括集成VNA功能的系统和方法，以克服使用常规VNA对DUT执行RF测试的缺点。在实施方案中，集成VNA功能由通用VNA模块提供，所述模块测量电缆和/或其他测试固定装置的S参数并且自动将所测量的S参数加载到RF测试仪器中以执行测试，同时在整个测试过程中保持连接至RF测试仪器。优点是不必在RF端口处物理地连接和断开VNA模块。或者，一旦获得S参数，VNA电路系统就可以与RF测试仪器断开。VNA模块是通用的，因为其与各种类型的RF测试仪器兼容而无需进行修改。
在其他实施方案中，集成VNA功能由嵌入在RF测试仪器(例如，RF信号发生器、频谱分析仪、示波器)中的VNA电路系统提供，其中VNA电路系统再次测量电缆和/或其他测试固定装置的S参数并且自动将所测量的S参数数据加载到RF测试仪器中以执行测试。优点是不必在校准与测试之间的RF端口处物理地连接和断开VNA电路系统。VNA电路系统是嵌入式的，因为其与RF测试仪器电路系统永久地互连、容纳在同一个机箱中、并可通过同一个前面板进行访问。在所有实施方案中，RF测试仪器和VNA模块/VNA电路系统因此能够确定系统中的误差，对测量结果和/或信号进行调整以补偿(抵消)在DUT测试期间的这些误差。
图1是根据代表性实施方案的包括通用VNA模块的测试系统的简化框图。
参考图1，测试系统100包括测试仪器108、电缆104、以及连接在测试仪器108与电缆104之间的通用VNA模块105。例如，电缆104可以是同轴电缆。值得注意的是，为了方便起见，本文描述了电缆104，但是应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，可以包括任何其他类型的互连(例如，探针或固定装置)来代替电缆104。测试仪器108可以由各种类型的RF测试仪器实现，例如，诸如RF信号发生器、频谱分析仪或示波器，但是在不脱离本教导的范围的情况下可以结合其他类型的RF测试仪器。
电缆104可连接至校准装置160和被测装置(DUT)170，所述校准装置用于在校准阶段期间对测试系统100进行校准(例如，用于S参数校准)，所述被测装置在校准阶段之后的测试阶段期间将由测试系统100进行测试。电缆104可以分别手动连接至校准装置160和DUT170中的每一个并与之断开以进行校准和测试，例如，同时保持连接至VNA模块105。出于解释的目的，电缆104被示出为连接至校准装置160以对测试系统100进行校准，如下面所讨论的。校准装置160可以是机械校准标准，例如诸如开路/短路/负载套件(load kit)。可替代地，校准装置160可以是电气校准标准，诸如可从Keysight Technologies,Inc.获得的ECal模块，所述标准可以是包含在测量结果校准期间自动切换到位的电子标准的固态和/或机械校准解决方案，用于与机械校准基本上相同的目的。ECal模块可以是内部校准单元，用于帮助校准S参数，例如，以便校正接收器漂移并简化外部校准要求。而且，VNA模块105可以包括特定的功率校准电路系统，以进一步简化和缩短校准阶段。功率校准电路系统可以包括用于校准接收器的已知良好电源。
VNA模块105包括用于连接至测试仪器108的RF端口(第一端口)101，以及用于经由电缆104在校准阶段中连接至校准装置160或在测试阶段中连接至DUT 170的测试端口(第二端口)102。VNA模块105进一步包括第一接收器110、第二接收器120和内部RF源130、以及第一耦合装置115、第二耦合装置125和第三耦合装置135。例如，第一耦合装置115和第二耦合装置125可以是单独的耦合器，或者可以一起实现为双向耦合器。而且，第一耦合装置115和第二耦合装置125中的每一个可以是各种类型的耦合装置中的一种，例如诸如耦合器、耦合线结构、组合器、双工器、分路器、平衡-不平衡变换器、桥接器、或电阻分压器。而且，第三耦合装置135可以是例如耦合器、耦合线结构、组合器、开关、双工器、分路器、平衡-不平衡变换器、桥接器、或电阻分压器。
第一接收器110被配置用于通过第一耦合装置115接收和测量入射RF信号的(耦合的)一部分，并且第二接收器120被配置用于通过第二耦合装置125接收和测量反射的RF信号的(耦合的)一部分。即，第一接收器110和第二接收器120分别测量入射RF信号和反射的RF信号的前进波和反向波。在所描绘的实施方案中，入射RF信号由内部RF源130经由第三耦合装置135提供并且通过测试端口102输出，并且反射的RF信号响应于电缆104和校准装置160或DUT 170之一对入射RF信号的反射而通过电缆104被反射到测试端口102。
在各种实施方案中，VNA模块105还可以包括分别与第一接收器110和第二接收器120中的一个或两个相关联的一个或多个转换开关(图1中未示出)，以提供例如在前面板处对第一接收器110和第二接收器120中的一个或两个的外部访问。所述一个或多个转换开关使VNA模块105能够进行更复杂的测量，诸如测量DUT 170的增益以及校正连接在测试端口102与DUT 170之间的外部前置放大器、耦合器等。此类一个或多个转换开关同样可以包括在嵌入式VNA电路和/或测试仪器中，诸如下面讨论的嵌入式VNA电路205、305和405。
可以选择性地激活内部RF源130。即，内部RF源130被激活以在校准期间提供入射RF信号(例如，测试电缆104或其他测试固定装置的影响)。在经由电缆104对DUT 170进行实际测试(这由测试仪器108执行)期间，可以不激活内部RF源130。例如，在测试DUT 170期间需要单个RF源的情况下，其通常由测试仪器108中的RF源提供，虽然在不脱离本教导的范围的情况下，在测试DUT 170期间可以使用内部RF源130。
在不脱离本教导的情况下，第一接收器110和第二接收器120可以由各种类型的RF接收器实现。例如，第一接收器110和第二接收器120可以是超外差式接收器，在这种情况下，第一接收器110可以包括第一混频器和第一模数转换器(ADC)(未示出)，并且第二接收器120可以包括第二混频器和第二ADC(未示出)。第一接收器110和第二接收器120可以共享公共本地振荡器(LO)源(未示出)，所述公共本地振荡器源生成提供给第一混频器和第二混频器的LO信号，以分别用于对接收的入射RF信号部分和接收的反射的RF信号部分进行下变频。可替代地，第一接收器110和第二接收器120可以包括单独的LO源。在其他配置中，第一接收器110和第二接收器120可以分别包括第一采样器和第二采样器(未示出)来代替第一混频器和第二混频器。在仍其他配置中，第一接收器110和第二接收器120可以是不包括混频器或采样器的直接转换的高频RF接收器。
VNA模块105包括VNA处理单元(或控制器)140和VNA存储器150。VNA存储器150可以存储可由VNA模块105的VNA处理单元140执行的计算机程序和/或计算机软件。而且，测试仪器108包括(例如，不包括在VNA模块105中的)处理单元145和存储器155。存储器155可以存储可由处理单元145执行的计算机程序和/或计算机软件。在实施方案中，在不脱离本教导的范围的情况下，处理单元145和存储器155可以包括在与测试仪器108分开的个人计算机(PC)或工作站(统称为外部PC)中。例如，在执行计算机程序和/或软件时，处理单元145可以使得执行下面参考图5描述的方法中的各个步骤。
VNA处理单元140可以控制特定于VNA模块105的操作，诸如控制内部RF源130的操作，包括打开/关闭内部RF源130以及设置内部RF源130的频率和调制(例如，用于频率扫描或步进)。VNA处理单元140还可以经由例如在VNA模块105与测试仪器108之间的校准端口(未示出)来控制通信接口(诸如通用串行总线(USB)接口)，以实现数据交换，包括来自第一接收器110和第二接收器120的原始测量数据和/或来自工厂校准的VNA模块105校准数据。在实施方案中，VNA处理单元140可以与处理单元145相同，并且VNA存储器150可以与存储器155相同。
通常，VNA处理单元140和处理单元145中的每一个都可以使用软件、固件、硬接线逻辑电路或其组合由一个或多个计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其组合实现。具体地，计算机处理器可以由硬件、固件或软件架构的任何组合构成并且可以包括用于存储允许其执行各种功能的可执行软件/固件可执行代码的存储器(例如，易失性和/或非易失性存储器)，诸如VNA存储器150和存储器155。在实施方案中，计算机处理器可以包括例如执行操作系统的中央处理单元(CPU)。用户输入/输出接口(未示出)可以包括在VNA处理单元140和/或处理单元145中，以供用户控制操作。
VNA存储器150和存储器155中的每一个可以包括存储装置，包括计算机可读介质。计算机可读介质包含可以存储可由计算装置的处理器执行的指令的任何非暂态存储介质。计算机可读介质的例子包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、硬盘驱动器(HDD)、USB驱动器、光盘等。来自电缆104和/或DUT 170的各种表征和校准结果和表征的数据可以存储在存储器155中和/或显示在显示器(未示出)上。表征可以包括例如电缆104的S参数以及相对于电缆104的末端的S参数校正项。关于电缆104的表征和校准结果的全部或部分也可以存储在VNA存储器150中，但不是必须的。而且，VNA存储器150可以将在工厂校准期间确定的工厂校准数据存储在VNA模块105的工厂校准文件中。工厂校准文件可以包括例如通过VNA模块105的损耗、以及测试端口102处的S参数校正项和功率校正项。VNA模块105的设置可能随时间(例如，数周或数月)漂移，因此用户可能需要通过将校准装置160直接连接至测试端口102并执行S参数校准来周期性地在测试端口102处执行VNA模块校准，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。
为了通过测试仪器108执行对DUT 170的适当测试，首先在校准阶段对测试系统100进行校准。通常，VNA模块105执行测量，所述测量可以由例如在测试仪器108或外部PC中的处理单元145上运行的程序和/或计算机可执行指令来控制。因此，在各种实施方案中，处理单元145控制校准阶段中的校准过程，包括收集测量数据、计算校正值、以及将结果存储在测试仪器108和/或外部PC的存储器155中。
必须对电缆104(或其他互连)进行表征，以便可以例如通过测试仪器108移除在测试DUT 170期间由电缆104引入的误差的影响，以确保准确性。即，处理单元145可以使用来自第一接收器110和第二接收器120的测量结果(例如，S参数测量)来表征电缆104，并确定电缆104的S参数。应用S参数来校正由电缆104引入的误差，如下面所讨论的。处理单元145可以将表征信息存储在存储器155中，所述表征信息包括电缆的S参数和相对于电缆末端的S参数校正项。然后，处理单元145可以在测试DUT 170期间应用电缆的S参数以补偿由电缆104引入的误差。通常，通过利用校准装置160执行校准来确定相对于电缆104的末端的S参数校正项，并且通过组合来自用户校准的S参数校正项和来自工厂校准的S参数校正项(例如，确定其间的差异)来确定电缆104的S参数，如上面所讨论的。
更具体地，校准过程包括将电缆104(或其他互连)的一端连接至测试端口102，并且将电缆104的另一端连接至校准装置160，以便执行S参数校准。如果电缆104已经连接至DUT 170，则其可以与DUT 170断开并重新连接至校准装置160，同时保持连接至VNA模块105的测试端口102。出于解释的目的，可以假设校准装置160是具有开路、短路和负载标准的手动校准标准。每个标准依次连接至电缆104，并且第一接收器110和第二接收器120测量所连接的标准。例如，VNA处理单元140可以在很宽的频率范围内步进由内部RF源130提供的RF信号的频率，并且第一接收器110和第二接收器120可以分别响应于步进频率而测量入射RF信号和反射的RF信号。可替代地或另外地，处理单元145可以在很宽的频率范围内步进由内部RF源130提供的RF信号的频率。
入射RF信号和反射的RF信号的测量结果由处理单元(诸如处理单元145(或VNA处理单元140))来校正。即，入射RF信号和反射的RF信号分别由第一接收器110和第二接收器120的ADC测量，并被转换成描述所测量的RF信号的振幅/相位对。用户使用校准装置160(例如，外部标准)执行的用户校准导致了用于校正电缆104的末端处的S参数测量结果的S参数校正项的创建。通过使用来自工厂校准和用户校准的S参数校正项，可以计算电缆104的S参数。来自用户校准的S参数校正项也可以用于例如在测试阶段期间校正DUT170的S11的测量结果。
在测量了标准(例如，开路、短路、负载)之后，处理单元145将使用S参数来提供和/或更新用户校准文件。在实施方案中，存储来自工厂校准的信息的工厂校准文件可以被存储在代替或除了存储器155之外的VNA存储器150中。用户校准文件包括参照电缆104的末端的S参数校正项以及电缆104的S参数。工厂校准文件包括参照测试端口102的S参数校正项、第一接收器110和第二接收器120的绝对功率校准、以及VNA模块105的VNA直通路径的S参数(VNA直通路径的S参数不包括在嵌入式VNA电路的工厂校准文件中，例如，下面参考图2至图4所讨论的)。用户校准文件和工厂校准文件可以自动存储在测试仪器108中的存储器155中，以供在测试阶段中的对DUT 170的后续测试期间使用。在实施方案中，工厂校准文件可以被存储在代替或除了存储器155之外的VNA存储器150中。因此，由电缆104引起的误差由处理单元145计算并被存储在存储器155中，用于在测试DUT 170期间校正性能。此外，在电缆104的末端处的VNA模块105的校准由处理单元145执行并被存储在存储器155中。如果测试仪器108需要DUT 170的匹配，则VNA模块105能够测量这个信息。
为了执行对DUT 170的实际测试，将电缆104重新连接至DUT 170，并且测试仪器108发起测试。测试仪器108的处理单元145将访问用户校准文件中的信息(例如存储在存储器155中的信息)，以使用电缆104的S参数来自动校正由电缆104引入的误差。例如，当测试仪器108是RF信号发生器时，将改变由RF信号发生器中的RF源生成的一个或多个RF信号的振幅和相位以校正这个误差。当测试仪器108是示波器或频谱分析仪时，将修改从DUT 170接收的测量信号以校正这个误差。VNA模块105可以在测试阶段期间保持连接在测试仪器108与电缆104之间，这简化了用户断开和重新连接部件所需的动作。然而，如果需要，例如当使用高功率装置作为源来测试DUT 170时，可以断开VNA模块105。
如上所提及，在替代性实施方案中，VNA功能可以嵌入在测试仪器本身中，而不是由单独的VNA模块提供，如上面所讨论的。即，VNA电路可以嵌入在测试仪器内的测试仪器电路中、而不是已经存在于测试仪器中，其中VNA电路仅包括VNA功能所需的那些电气部件。
图2是根据代表性实施方案的包括嵌入在RF信号发生器中的VNA电路的测试系统的简化框图。
参考图2，测试系统200包括测试仪器208和电缆104(或其他互连)，其中测试仪器208包括嵌入式VNA电路205。测试仪器208是RF信号发生器，但是为了方便起见仅描绘了RF信号发生器的用于执行VNA功能所需的部件。应当理解，测试仪器208可能需要附加部件(由省略号指示)以执行RF信号发生器的功能，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。
如上面所讨论的，电缆104在校准阶段期间可连接至校准装置160，并且在校准阶段之后的测试阶段期间可连接至DUT 170。电缆104可以分别手动连接至校准装置160和DUT170中的每一个并与之断开以进行校准和测试，例如，同时保持连接至测试仪器208。出于解释的目的，电缆104被示出为连接至校准装置160以对测试系统200进行校准。测试仪器208包括用于经由电缆104在校准阶段中连接至校准装置160并且在测试阶段中连接至DUT 170的测试端口102。由于嵌入式VNA电路205嵌入在测试仪器208中，因此不需要RF端口。
在所描绘的实施方式中，由虚线框指示的嵌入式VNA电路205包括第一接收器110和第二接收器120、以及第一耦合装置115和第二耦合装置125，所述耦合装置可以是例如单独的耦合器或者可以一起实现为双向耦合器。嵌入式VNA电路205不包括内部RF源，因为作为RF信号发生器的测试仪器208已经包括有用于生成RF信号的RF源230。嵌入式VNA电路205还可以不包括单独的处理单元或存储器，所述处理单元或存储器也已经作为处理单元245和存储器255存在于RF源中。然而，在实施方案中，在不脱离本教导的范围的情况下，处理单元245可以使用多个计算机处理器来实现，其中的一个或多个计算机处理器可以专用于控制嵌入式VNA电路205。
第一接收器110被配置用于通过第一耦合装置115接收入射RF信号的(耦合的)一部分，并且第二接收器120被配置用于通过第二耦合装置125接收反射的RF信号的(耦合的)一部分。在所描绘的实施方案中，入射RF信号由测试仪器208的RF源230提供并且通过测试端口102输出，并且反射的RF信号响应于电缆104和校准装置160或DUT 170之一对入射RF信号的反射而通过电缆104被反射到测试端口102。RF源230在校准期间提供入射RF信号(例如，确定电缆104或其他互连的影响)，并且在测试DUT 170期间提供入射RF信号。
测试仪器208的处理单元245和存储器255与(参考图1详细讨论的)处理单元145和存储器155基本上相同，以实现并控制校准阶段和测试阶段。如上面所讨论的，在不脱离本教导的范围的情况下，处理单元245和/或存储器255以及相关联的功能可以全部或部分地由外部PC提供。在校准阶段之后并且在测试阶段之前，用户改变电缆104从校准装置160到DUT 170的连接。存储器250可以存储可由处理单元240执行的计算机程序和/或计算机软件。例如，在执行计算机程序和/或软件时，处理单元240可以使得执行下面参考图5描述的方法中的各个步骤。
为了通过测试仪器208执行对DUT 170的适当测试，首先在校准阶段对测试系统200进行校准。例如，对电缆104(或其他互连)进行表征，以便可以移除在测试仪器208测试DUT 170期间由电缆104引入的误差的影响，以确保准确性。即，响应由RF源230提供的不同频率下的入射RF信号，处理单元245可以例如使用基于校准装置160的S参数确定的用户校准文件和工厂校准文件来表征电缆104。处理单元245还可以确定电缆104的S参数，所述S参数可以用于补偿在测试DUT 170期间将由电缆104引入的误差。
校准过程包括将电缆104(或其他固定装置)的一端连接至测试仪器208的测试端口102，并将电缆104的另一端连接至校准装置160。如果电缆104已经连接至DUT 170，则其可以与DUT 170断开并重新连接至校准装置160，同时保持连接至测试端口102。出于解释的目的，可以假设校准装置160是具有开路、短路和负载标准的手动校准标准。每个标准依次连接至电缆104，并且处理单元245测量所连接的标准，例如通过使RF源230在很宽的频率范围内步进由RF源230提供的RF信号的频率。第一接收器110和第二接收器120响应于步进频率而测量分别由第一接收器110和第二接收器120接收的入射RF信号和反射的RF信号。
类似于上面的讨论，存储器255可以包含用户校准文件和工厂校准文件。工厂校准文件包括例如第一接收器110和第二接收器120的在工厂校准期间确定的S参数校正项和绝对功率校正项。通过使用来自用户校准文件和工厂校准文件的S参数校正项，可以计算电缆104的影响(其提供电缆104的S参数)。电缆104的S参数用于补偿由电缆损耗/相位误差引起的误差，例如，其可以补偿在测试阶段中到DUT 170的源输出信号或来自DUT 170的测量信号。来自用户校准文件的S参数校正项也可以用于例如在测试阶段期间校正DUT 170的S11的测量结果(DUT匹配的测量结果)。处理单元245可以校正测量信号，并将校正后的测量信号进行比率，以计算与不同频率、以及振幅和相位相对应的S参数组。
即，在测量了标准(例如，开路、短路、负载)之后，处理单元245将使用测量结果来确定用户校准文件(其被存储在存储器255中)中的与电缆104的末端处的校正后测量结果相对应的S参数校正项。此外，处理单元245将使用用户校准文件和工厂校准文件中的S参数校正项来计算电缆104的S参数。然后，在测试阶段中的对DUT 170的后续测试期间，可以由处理单元245使用用户校准文件。为了执行测试，将电缆104重新连接至DUT 170，并且测试仪器208发起测试，所述测试包括RF源230生成经由电缆104提供给DUT 170的另一个入射(测试)RF信号。处理单元245访问用户校准文件，以使用电缆104的S参数来自动校正由电缆104引入的误差。例如，将改变由RF源230生成的一个或多个RF信号的振幅和相位以校正这个误差。
图3是根据代表性实施方案的包括嵌入在示波器中的VNA电路的测试系统的简化框图。
参考图3，测试系统300包括测试仪器308和电缆104(或其他互连)，其中测试仪器308包括嵌入式VNA电路305。测试仪器308是示波器，但是为了方便起见仅描绘了示波器的用于执行VNA功能所需的部件。应当理解，测试仪器308可能需要附加部件(由省略号指示)以执行示波器的功能，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。
如上面所讨论的，电缆104在校准阶段期间可连接至校准装置160，并且在校准阶段之后的测试阶段期间可连接至DUT 170。电缆104可以分别手动连接至校准装置160和DUT170中的每一个并与之断开以进行校准和测试，例如，同时保持连接至测试仪器308。出于解释的目的，电缆104被示出为连接至校准装置160以对测试系统300进行校准。测试仪器308包括用于经由电缆104在校准阶段中连接至校准装置160并且在测试阶段中连接至DUT 170的测试端口102。由于嵌入式VNA电路305嵌入在测试仪器308中，因此不需要RF端口。
在所描绘的实施方案中，由虚线框指示的嵌入式VNA电路305包括第一耦合装置115、第二耦合装置125、第三耦合装置135和内部RF源130。嵌入式VNA电路305不包括第一接收器和第二接收器，因为作为示波器的测试仪器308已经包括有由说明性第一接收器310和第二接收器320指示的多个接收器。嵌入式VNA电路305还可以不包括处理单元或存储器，所述处理单元或存储器也已经作为处理单元345和存储器355存在于示波器中。然而，在实施方案中，在不脱离本教导的范围的情况下，处理单元345可以使用多个计算机处理器来实现，其中的一个或多个计算机处理器可以专用于控制嵌入式VNA电路305。
在所描绘的实施方案中，在校准阶段期间，第一接收器310被配置用于通过第一耦合装置115接收入射RF信号的(耦合的)一部分，并且第二接收器320被配置用于通过第二耦合装置125接收反射的RF信号的(耦合的)一部分。由于示波器通常不包括RF源，因此入射RF信号由嵌入式VNA电路305的内部RF源130提供。入射RF信号通过测试端口102输出，并且反射的RF信号响应于电缆104和校准装置160或DUT 170之一对入射RF信号的反射而通过电缆104被反射到测试端口102。
测试仪器308的处理单元345和存储器355与(参考图1详细讨论的)处理单元145和存储器155基本上相同，以实现并控制校准阶段和测试阶段。如上面所讨论的，在不脱离本教导的范围的情况下，处理单元345和/或存储器355以及相关联的功能可以全部或部分地由外部PC提供。在校准阶段之后并且在测试阶段之前，用户改变电缆104从校准装置160到DUT 170的连接。存储器355可以存储可由处理单元345执行的计算机程序和/或计算机软件。例如，在执行计算机程序和/或软件时，处理单元345可以使得执行下面参考图5描述的方法中的各个步骤。
为了通过测试仪器308执行对DUT 170的适当测试，首先在校准阶段对测试系统300进行校准。例如，对电缆104(或其他互连)进行表征，以便可以移除在测试仪器308测试DUT 170期间由电缆104引入的误差的影响，以确保准确性。即，响应由内部RF源130提供的不同频率下的入射RF信号，处理单元345可以例如使用基于校准装置160的S参数测量结果确定的用户校准文件和工厂校准文件来确定电缆104的S参数。处理单元345还可以使用电缆104的S参数来补偿在测试DUT 170期间将由电缆104引入的误差。
校准过程包括将电缆104(或其他互连)的一端连接至测试仪器308的测试端口102，并将电缆104的另一端连接至校准装置160。如果电缆104已经连接至DUT 170，则其可以与DUT 170断开并重新连接至校准装置160，同时保持连接至测试端口102。出于解释的目的，可以假设校准装置160是具有开路、短路和负载标准的手动校准标准。每个标准依次连接至电缆104，并且第一接收器310和第二接收器320测量所连接的标准，其中处理单元345使内部RF源130在很宽的频率范围内步进由内部RF源130提供的RF信号的频率。第一接收器310和第二接收器320响应于步进频率而分别接收和测量入射RF信号和反射的RF信号。
在测量了标准(例如，开路、短路、负载)之后，处理单元345将使用测量结果来确定保存在用户校准文件(其被存储在存储器355中)中的相对于电缆104的末端的S参数校正项。此外，处理单元245将使用用户校准文件和工厂校准文件中的S参数校正项来计算电缆104的S参数。然后，在测试阶段中的对DUT 170的后续测试期间，可以由处理单元345使用用户校准文件。即，为了执行测试，将电缆104重新连接至DUT 170，并且测试仪器308发起测试，所述测试包括接收由DUT 170输出的RF信号(例如，由DUT 170生成，或者响应于经由电缆104输入到DUT 170的激励信号(未示出))。处理单元345访问用户校准文件，以使用电缆104的S参数来自动校正由电缆引入的误差。例如，将修改从DUT 170接收的所测量的RF信号以校正这个误差。
图4是根据代表性实施方案的包括嵌入在示波器中的VNA电路的测试系统的简化框图。
参考图4，测试系统400包括测试仪器408和电缆104(或其他互连)，其中测试仪器408包括嵌入式VNA电路405。测试仪器408是频谱分析仪，但是为了方便起见仅描绘了频谱分析仪的用于执行VNA功能所需的部件。应当理解，测试仪器408可能需要附加部件(由省略号指示)以执行频谱分析仪的功能，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。
如上面所讨论的，电缆104在校准阶段期间可连接至校准装置160，并且在校准阶段之后的测试阶段期间可连接至DUT 170。电缆104可以分别手动连接至校准装置160和DUT170中的每一个并与之断开以进行校准和测试，例如，同时保持连接至测试仪器408。出于解释的目的，电缆104被示出为连接至校准装置160以对测试系统400进行校准。测试仪器408包括用于经由电缆104在校准阶段中连接至校准装置160并且在测试阶段中连接至DUT 170的测试端口102。由于嵌入式VNA电路405嵌入在测试仪器408中，因此不需要RF端口。
在所描绘的实施方案中，由虚线框指示的嵌入式VNA电路405包括第一接收器110、第二接收器120和内部RF源130、以及第一耦合装置115、第二耦合装置125和第三耦合装置135。第一接收器110被配置用于通过第一耦合装置115接收入射RF信号的(耦合的)一部分，并且第二接收器120被配置用于通过第二耦合装置125接收反射的RF信号的(耦合的)一部分。在所描绘的实施方案中，入射RF信号由内部RF源130经由第三耦合装置135提供并且通过测试端口102输出，并且反射的RF信号响应于电缆104和校准装置160或DUT 170之一对入射RF信号的反射而通过电缆104被反射到测试端口102。嵌入式VNA电路405可以不包括处理单元或存储器，所述处理单元或存储器已经作为处理单元445和存储器455存在于频谱分析仪中。然而，在实施方案中，在不脱离本教导的范围的情况下，处理单元445可以使用多个计算机处理器来实现，其中的一个或多个计算机处理器可以专用于控制嵌入式VNA电路405。
在所描绘的实施方案中，在校准阶段期间，第一接收器110被配置用于通过第一耦合装置115接收入射RF信号的(耦合的)一部分，并且第二接收器120被配置用于通过第二耦合装置125接收反射的RF信号的(耦合的)一部分。由于频谱分析仪通常不包括RF源，因此入射RF信号由嵌入式VNA电路405的内部RF源130提供。入射RF信号通过测试端口102输出，并且反射的RF信号响应于电缆104和校准装置160或DUT 170之一对入射RF信号的反射而通过电缆104被反射到测试端口102。
测试仪器408的处理单元445和存储器455与(参考图1详细讨论的)处理单元145和存储器155基本上相同，以实现并控制校准阶段和测试阶段。如上面所讨论的，在不脱离本教导的范围的情况下，处理单元445和/或存储器455以及相关联的功能可以全部或部分地由外部PC提供。在校准阶段之后并且在测试阶段之前，用户改变电缆104从校准装置160到DUT 170的连接。存储器4550可以存储可由处理单元445执行的计算机程序和/或计算机软件。例如，在执行计算机程序和/或软件时，处理单元445可以使得执行下面参考图5描述的方法中的各个步骤。
为了通过测试仪器408执行对DUT 170的适当测试，首先在校准阶段对测试系统400进行校准。例如，对电缆104(或其他互连)进行表征，以便可以移除在测试仪器408测试DUT 170期间由电缆104引入的误差的影响，以确保准确性。即，响应由内部RF源130提供的不同频率下的入射RF信号，处理单元445可以例如使用基于校准装置160的S参数确定和/或更新的用户校准文件和工厂校准文件来表征电缆104。处理单元445还可以确定电缆104的S参数，所述S参数补偿在测试DUT 170期间将由电缆104引入的误差。
校准过程包括将电缆104(或其他互连)的一端连接至测试仪器408的测试端口102，并将电缆104的另一端连接至校准装置160。如果电缆104已经连接至DUT 170，则其可以与DUT 170断开并重新连接至校准装置160，同时保持连接至测试端口102。出于解释的目的，可以假设校准装置160是具有开路、短路和负载标准的手动校准标准。每个标准依次连接至电缆104，并且第一接收器110和第二接收器120测量所连接的标准，其中处理单元445使内部RF源130在很宽的频率范围内步进由内部RF源130提供的RF信号的频率。第一接收器和第二接收器响应于步进频率而分别接收和测量入射RF信号和反射的RF信号。
在测量了标准(例如，开路、短路、负载)之后，处理单元445将使用S参数来确定和/或更新与电缆104相对应的用户校准文件(其被存储在存储器455中)。然后，在测试阶段中的对DUT 170的后续测试期间，可以由处理单元440使用用户校准文件。即，为了执行测试，将电缆104重新连接至DUT 170，并且测试仪器408发起测试，所述测试包括接收由DUT 170输出的RF信号(例如，由DUT 170生成，或者响应于经由电缆104输入到DUT 170的激励信号(未示出))。处理单元445访问用户校准文件，以便例如使用电缆104的S参数来自动校正由电缆引入的误差。例如，将修改从DUT 170接收的所测量的RF信号以校正这个误差。
根据各种实施方案，简化了各种测试仪器进行的校准和测试。例如，用户不使用单独的仪器(例如，独立的和/或外部的VNA)来测量测试系统的一部分(例如，电缆或其他互连)中的误差。此外，由于测试系统中已经集成了VNA功能，因此无论是作为先前连接的VNA模块还是作为嵌入式VNA电路，都不需要拆卸测试系统(例如，将测试仪器与电缆或其他固定装置分开)以便测量和检测单独部件中的误差。即，简化了校准过程，因为所述过程是自动的，并且电缆不需要与测试系统断开并重新连接至测试系统。因此，测量结果通常更准确，并且测试系统的重新校准更容易。而且，用户无需在校准阶段期间将由独立的和/或外部的VNA采集的测量数据手动传输到测试仪器(例如，RF信号发生器、示波器或频谱分析仪)中，以实现在测试阶段期间进行误差校正。而且，实施方案提供了RF源校正，诸如功率失配校正以及多个源之间的相位对准。
图5是根据代表性实施方案的示出了使用通用VNA模块或嵌入式VNA电路对测试系统进行校准的方法的简化流程图。如上所提及，图5的各个步骤可以实现为例如存储在计算机可读介质上并且分别可由处理单元145、245、345和445执行的计算机程序和/或软件，如上面所讨论的。
参考图5，提供了一种用于使用连接至测试系统的测试仪器的通用VNA模块或者嵌入在测试仪器中的嵌入式VNA电路来对测试系统进行校准的方法。测试系统包括可在校准阶段期间连接至校准装置并且可在测试阶段期间连接至DUT的互连(例如，电缆、探针、测试固定装置)。
在框S511中，在校准阶段期间生成RF信号作为入射信号。RF信号可以由VNA模块或嵌入式VNA电路中的RF源产生，或者由测试仪器中的RF源产生(例如，当测试仪器是RF信号发生器时)。RF信号由RF源在处理单元控制下生成或者由专用于VNA模块或嵌入式VNA电路的处理单元(例如，VNA处理单元140)生成。
在框S512中，由第一接收器测量入射信号，所述第一接收器通过第一耦合装置接收入射信号。在校准阶段期间，通过测试端口以及连接至所述测试端口的互连将入射信号提供给校准装置。在框S513中，由第二接收器测量反射信号，所述第二接收器通过第二耦合装置接收反射信号。反射信号是在校准阶段期间入射信号通过测试端口从互连和校准装置反射的部分。第一接收器和第二接收器的测量结果是前进波和反向波。
在框S514中使用入射信号测量结果和反射信号测量结果来确定S参数校正项。即，前进波和反向波被处理单元校正和比率，以计算相对于互连的末端的S参数校正项。例如，所述校正项与用于校准的标准无关。在不脱离本教导的范围的情况下，可以通过第一接收器和第二接收器进行其他类型的测量。
在框S515中使用S参数校正项来确定互连的S参数。互连的S参数表示在传递RF信号时由互连引入的误差。可以(自动地)将互连的S参数校正项和S参数提供给测试仪器。在框S516中，互连的S参数校正项和S参数由测试仪器中的处理单元自动应用，同时测试DUT以校正在测试阶段期间由互连引入的误差。如上面所讨论的，互连可以在校准阶段和测试阶段中的每一个期间连接至测试端口，从而消除了为了常规校准和测试要由用户执行的必须断开和重新连接互连和/或单独VNA的步骤。
根据实施方案简化了用于对测试系统进行校准的各种技术。例如，针对互连的影响，一种技术用于校正测试系统(包括VNA模块或嵌入式VNA电路)。首先，用户将校准装置(例如，校准标准)连接至VNA模块的测试端口或者VNA电路所嵌入的测试仪器的测试端口。接下来，用户将互连连接至测试端口，并将校准装置连接至电缆的另一端。处理单元使用1端口测量技术来计算电缆的S参数。一旦计算出S参数，测试仪器就从测量系统中去嵌入S参数，这校正了源输出功率/相位和所测量的功率相位(例如，当测试仪器是示波器或频谱分析仪时)。
另一种技术用于测量和显示DUT的失配。在校准之后，这组S参数校正项允许VNA模块或嵌入式VNA电路准确地测量互连的末端的S参数S11。一旦互连连接至DUT，就可以根据所测量的S参数校正项来启用VNA模块或嵌入式VNA电路，以准确地测量S参数S11等于DUT失配。
另一种技术用于校准RF源的输出的振幅和相位(例如，当测试仪器是RF信号发生器时)。例如，校准振幅和相位可以用于校正随温度和时间变化的源误差。首先，使用标准VNA技术来校准VNA模块或嵌入式VNA电路的S参数和功率，例如，使用校准标准以及使用功率计的功率校准，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。然后，第一接收器和第二接收器可以用于校准RF源的绝对输出功率。例如，互连首先连接至负载或连接至将要测量的DUT。使用负载还是DUT取决于多种因素，诸如使用负载(对于50欧姆系统为50欧姆)。接下来，RF源被打开，并且第一接收器和第二接收器可以用于准确地计算输出功率，这提供了对RF源的功率校准。VNA模块或嵌入式VNA电路可以用作矢量频谱分析仪，例如，用于测量来自RF源的经调制信号。所测量信号中的误差可以用于对RF源信号进行数字化预失真以移除调制误差，从而校准RF源的经调制输出振幅和相位平坦度。
另一种技术用于测量DUT的失配，并通过组合上述技术来调平(平坦化)RF源的输出。相应地，VNA模块或嵌入式VNA电路可以用于调平RF源输出并校正当前DUT失配的输出(振幅和相位)。
另一种技术用于对准两个RF源之间的相位。已知的直通连接在对应于第一测试仪器的第一VNA模块/嵌入式VNA电路的测试端口与对应于第二测试仪器的第二VNA模块/嵌入式VNA电路的测试端口之间。因此，第一和第二VNA模块/嵌入电路中的每一个都能够对准相应RF源的相对输出相位。常规地，为了对准两个RF源，将对2端口VNA进行校准并将其连接至这两个RF源。将测量来自这两个RF源的信号，并且然后将所测量的RF信号的相位进行比较并调整以匹配。相反，本实施方案是VNA模块/嵌入式VNA电路中自动的且自包含的。即，已知的直通连接在这两个RF源之间，其中直通是“已知的”，因为其是使用例如VNA来测量的。第一RF源提供信号，同时第二RF源关闭，因此第二RF源的VNA模块/嵌入式VNA电路可以用于测量由第一RF源经由直通提供的信号的相位。由于直通是已知的，因此可以通过减去直通的相位在第一RF源的测试端口处计算所述第一RF源的相位。然后，关闭第一RF源并打开第二RF源以提供信号。然后，第一RF源的VNA模块/嵌入式VNA电路用于测量所述第一RF源的测试端口处的相位。对这两个测量的相位进行比较，并且可以对这两个RF源中的一个进行相位调整，使得这两个测量的相位匹配。
如上所提及，一个或多个转换开关可以包括在测试系统中。例如，第一接收器和第二接收器可以包括转换开关，以便为更复杂的测量提供外部访问。图6和图7是描述如图1所示的包括转换开关的测试系统的框图。更具体地，图6是根据代表性实施方案的包括通用VNA模块的测试系统的简化方框图，其中转换开关连接至一个接收器；并且图7是根据代表性实施方案的包括通用VNA模块的测试系统的简化框图，其中转换开关连接至两个接收器。图6中所示的单个转换开关可以用于测量DUT增益，并且图7中所示的多个转换开关可以用于校正外部电气部件(例如，诸如前置放大器)。在不脱离本教导的范围的情况下，图6和图7中所示的转换开关配置同样可以包括在嵌入式VNA电路和/或测试仪器中，诸如下面讨论的嵌入式VNA电路205、305和405。
参考图6，测试系统600包括连接在测试仪器(诸如经由RF端口101的RF测试仪器108(图6中未示出))与经由测试端口102的DUT 170之间的VNA模块605。VNA模块605与上面参考图1讨论的VNA模块105相同，其中添加了连接在第二接收器120与第二耦合装置125之间的转换开关122，以选择性地将第二接收器120路由到前面板。
转换开关122具有第一位置，用于将第二接收器120连接至第二耦合装置125以在校准阶段期间通过第二耦合装置125接收所反射的RF信号的一部分。在校准阶段期间，校准装置(图6中未示出)(诸如校准装置160)经由测试端口102连接至VNA模块605，以便能够确定S参数校正项，如上所述。值得注意的是，校准可以进一步包括连接测试端口102与输入测试端口103之间的已知互连以提供传输校准，使得后续增益测量结果是准确的。转换开关122具有第二位置，用于将第二接收器120连接至输入测试端口103以在测试阶段期间响应于激励信号而接收由虚线指示的由DUT 170输出的响应信号。在测试阶段期间，激励信号可以由连接至RF端口101的RF信号发生器生成，并且例如通过测试端口102被提供给DUT 170。
参考图7，测试系统700包括连接在经由RF端口101的测试仪器(图7中未示出)与经由测试端口102的DUT 170之间的VNA模块705。测试系统700进一步包括在测试阶段期间串联连接在测试端口102与DUT 170之间的电气部件173(例如，前置放大器)和双向耦合器175。VNA模块705与上面参考图1讨论的VNA模块105相同，其中添加了连接在第一接收器110与第一耦合装置115之间的第一转换开关112、以及连接在第二接收器120与第二耦合装置125之间的第二转换开关122，其中第一转换开关112和第二转换开关122分别选择性地将第一接收器110和/或第二接收器120路由到前面板。
第一转换开关112具有第一位置，用于将第一接收器110连接至第一耦合装置115以在校准阶段期间通过第一耦合装置115接收入射RF信号的一部分。第一转换开关112具有第二位置，用于将第一接收器110连接至输入测试端口109以在测试阶段期间响应于激励信号而接收由实线指示的从电气部件173输出的输出信号。第二转换开关122具有第一位置，用于将第二接收器120连接至第二耦合装置125以在校准阶段期间通过第二耦合装置125接收所反射的RF信号的一部分。转换开关122具有第二位置，用于将第二接收器120连接至输入测试端口103以在测试阶段期间响应于来自电气部件173的输出信号而接收由虚线指示的来自DUT 170的反射信号。
在校准阶段期间，校准装置(图7中未示出)(诸如校准装置160)经由测试端口102连接至VNA模块705，以便能够确定S参数校正项，如上所述。在测试阶段期间，激励信号可以由连接至RF端口101的RF信号发生器生成，并且例如通过测试端口102被提供给DUT 170。如上面所讨论的，来自电气部件173和双向耦合器175的误差以与RF源的振幅和相位基本上相同的方式被校正。电气部件173和双向耦合器175可以在校准期间连接至测试端口102，并且在随后测量DUT 170时保持连接。在所描绘的实施方案中，当电气部件173是前置放大器时，例如，测试仪器(例如，测试仪器108)是RF源，因为示波器和频谱分析仪将无法通过前置放大器向后测量。
本领域技术人员理解，根据本教导的许多变体都是可行的并且仍然在所附权利要求的范围内。在检查本文的说明书、附图和权利要求之后，这些和其他变体对于本领域普通技术人员将变得清楚。因此，本发明仅受所附权利要求的精神和范围限制。

Claims (10)

1.一种测试仪器，包括用于测试被测装置(DUT)的嵌入式矢量网络分析仪(VNA)电路，所述测试仪器包括：
第一接收器，所述第一接收器被配置用于通过第一耦合装置接收入射射频(RF)信号；
第二接收器，所述第二接收器被配置用于通过第二耦合装置接收反射的RF信号；
用于连接至互连的测试端口，其中，所述互连在校准阶段中连接在校准装置与所述测试端口之间，在所述校准阶段期间表征所述互连，并且所述互连在测试阶段中连接在所述DUT与所述测试端口之间，在所述测试阶段期间测试所述DUT的至少一个参数；
RF源，所述RF源被配置用于在所述校准阶段期间生成所述入射RF信号；以及
处理单元，所述处理单元被编程用于至少部分地基于由所述第一接收器接收的所述入射RF信号和由所述第二接收器接收的所反射的RF信号来确定特定于所述互连的互连S参数，且当在所述测试阶段中测试所述DUT的所述至少一个参数时，应用所述互连S参数来补偿由所述互连引入的误差。
2.权利要求1的测试仪器，其中，在所述校准阶段期间，所述第一接收器测量通过所述互连提供给所述校准装置的所述入射RF信号的相位和振幅，并且所述第二接收器测量由所述互连和所述校准装置反射、并通过所述测试端口接收的所反射的RF信号的相位和振幅，并且
其中，所述处理单元进一步被编程用于通过基于所述入射RF信号和所反射的RF信号的所测量相位和振幅确定所述互连的互连S参数来在所述校准阶段期间表征所述互连，并且创建存储所确定的互连S参数和S参数校正项的用户校准文件，所述S参数校正项用于在所述测试阶段期间测量所述互连末端的互连S参数。
3.权利要求1的测试仪器，其中所述测试仪器是包括所述RF源的RF信号发生器，并且其中，所述嵌入式VNA电路包括所述第一接收器和所述第二接收器、以及所述第一耦合装置和所述第二耦合装置并且不包括所述RF源，并且
其中，所述RF信号发生器在所述测试阶段期间通过所述测试端口和所述互连向所述DUT提供激励信号。
4.权利要求1的测试仪器，其中所述测试仪器是频谱分析仪，并且其中，所述嵌入式VNA电路包括所述第一接收器和所述第二接收器、所述第一耦合装置和所述第二耦合装置、所述RF源、以及用于耦合来自所述RF源的所述入射RF信号的第三耦合装置。
5.权利要求1的测试仪器，其中所述测试仪器是包括所述第一接收器和所述第二接收器的示波器，并且其中，所述嵌入式VNA电路包括所述第一耦合装置和所述第二耦合装置、所述RF源、以及用于耦合来自所述RF源的所述入射RF信号的第三耦合装置并且不包括所述第一接收器和所述第二接收器。
6.权利要求1的测试仪器，其中直通连接在所述测试端口与另一个测试仪器的另一个测试端口之间，所述另一个测试仪器包括另一个嵌入式VNA电路和另一个RF源，
其中，所述RF源在所述另一个测试仪器中的所述另一个RF源关闭时提供所述入射RF信号，并且所述另一个嵌入式VNA电路测量由所述RF源经由所述直通提供的所述RF信号的相位，
其中，所述另一个RF源在所述RF源关闭时提供另一个入射RF信号，并且其它嵌入式VNA电路测量由所述另一个RF源经由所述直通提供的所述另一个入射RF信号的相位，并且
其中，对所测量的相位进行比较，并且对所述RF源和所述另一个RF源中的一个进行相位调整，使得所测量的相位匹配。
7.权利要求1的测试仪器，其进一步包括：
输入测试端口，所述输入测试端口连接至所述DUT的输出端口；以及
第一转换开关，所述第一转换开关具有：第一位置，用于将所述第二接收器连接至所述第二耦合装置以在所述校准阶段期间通过所述第二耦合装置接收所反射的RF信号；以及第二位置，用于将所述第二接收器连接至所述输入测试端口以在所述测试阶段期间响应于激励信号而接收由所述DUT输出的响应信号。
8.权利要求1的测试仪器，其进一步包括：
第一输入测试端口，所述第一输入测试端口连接至所述DUT的电气部件与输入端口之间的双向耦合器；
第二输入测试端口，所述第二输入测试端口连接至所述双向耦合器；
第一转换开关，所述第一转换开关具有：第一位置，用于将所述第一接收器连接至所述第一耦合装置以在所述校准阶段通过所述第一耦合装置接收所述入射RF信号；以及第二位置，用于将所述第一接收器连接至所述第一输入测试端口以在所述测试阶段响应于激励信号而接收来自所述电气部件的输出信号；以及
第二转换开关，所述第二转换开关具有：第一位置，用于将所述第二接收器连接至所述第二耦合装置以在所述校准阶段通过所述第二耦合装置接收所反射的RF信号；以及第二位置，用于将所述第二接收器连接至所述第二输入测试端口以在所述测试阶段响应于所述电气部件的输出信号而接收来自所述DUT的响应信号，
其中，由所述电气部件和所述双向耦合器引入的振幅误差和相位误差在所述测试阶段期间通过所述处理单元基于所述校准阶段来确定和校正。
9.一种矢量网络分析仪(VNA)模块，所述VNA模块能够连接至不同类型的测试仪器，所述VNA模块包括：
用于连接至测试仪器的RF端口，其中，所述测试仪器是所述不同类型的测试仪器之一；
用于连接至互连的测试端口，其中，所述互连在校准阶段中连接至校准装置，在所述校准阶段期间表征所述互连，并且在测试阶段中连接至被测装置(DUT)，在所述测试阶段期间使用所述测试仪器测试所述被测装置(DUT)的至少一个参数；
第一接收器，所述第一接收器被配置用于通过第一耦合装置接收入射射频(RF)信号的一部分；
第二接收器，所述第二接收器被配置用于通过第二耦合装置接收反射的RF信号的一部分；以及
内部RF源，所述内部RF源被配置用于在所述校准阶段期间通过第三耦合装置提供所述入射RF信号，
其中，处理单元至少部分地基于由所述第一接收器接收的所述入射RF信号和由所述第二接收器接收的所反射的RF信号来确定S参数校正项，并基于所述S参数校正项来确定特定于所述互连的互连S参数。
10.一种使用连接至测试仪器的矢量网络分析仪(VNA)模块或嵌入在所述测试仪器中的嵌入式VNA电路来对测试系统进行校准的方法，所述测试系统包括在校准阶段期间连接至校准装置并且在测试阶段期间连接至被测装置(DUT)的互连，所述方法包括：
在所述校准阶段期间生成射频(RF)信号作为入射信号；
通过第一接收器测量所述入射信号，所述第一接收器通过第一耦合装置接收所述入射信号，所述入射信号在所述校准阶段期间通过测试端口和连接至所述测试端口的所述互连被提供给所述校准装置；
通过第二接收器测量反射的信号，所述第二接收器通过第二耦合装置接收所反射的信号，所反射的信号是在所述校准阶段期间所述入射信号通过所述互连和所述测试端口从所述互连和所述校准装置反射的部分；
使用所测量的入射信号和所测量的反射的信号来确定S参数校正项；
至少使用所确定的S参数校正项来确定特定于所述互连的互连S参数，所述互连S参数表示由所述互连引入的误差；以及
在测试所述DUT时自动应用所述互连S参数来校正在所述测试阶段期间由所述互连引入的误差，
其中，在每个所述校准阶段和所述测试阶段期间，所述互连连接至所述测试端口。
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