DE10004628A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Analyse von Mehrkanalbauteilen sowie zugehöriges Kalibrierungsverfahren - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung, die in der Lage ist, ein drei oder mehr Kanäle aufweisendes Mehrkanalbauteil mit verbesserter Effizienz und Genauigkeit zu analysieren. Die Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung enthält dabei eine Signalquelle zur Zuführung eines Prüfsignals zu einem der Anschlüsse eines zu prüfenden Mehrkanalbauteils (DUT); eine Vielzahl von Prüfkanälen, die es ermöglicht, alle Anschlüsse des Mehrkanalprüflings (DUT) mit einem entsprechenden Prüfkanal zu verbinden; eine Vielzahl von Meßeinheiten zum Messen von Signalen von den entsprechenden Prüfkanälen; eine Referenzsignal-Meßeinheit zum Messen des Prüfsignals zur Erzeugung von Referenzdaten; eine Vielzahl von Abschlußwiderständen, von jeder jeweils einem der Prüfkanäle zugeordnet ist; und Schaltmittel zur wahlweisen Zuführung des Prüfsignals zu einem der Prüfkanäle (Eingabeprüfkanal) und zum Unterbrechen der Verbindung des Abschlußwiderstands mit dem Eingabeprüfkanal und gleichzeitigem Verbinden der abschlußwiderstände mit allen anderen Prüfkanälen; wobei Parameter des Mehrkanalsprüflings ermittelt werden, ohne daß die Verbindungen zwischen den Prüfkanälen und den Anschlussen des Bauteilprüflings verändert werden, während mit Hilfe der Schaltmittel jeweils ein anderer Prüfkanal ausgewählt wird, bis alle Prüfkanäle als Eingabeprüfkanal herangezogen wurden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Analyse der Eigenschaften eines drei oder mehr Anschlüsse (Kanäle) aufweisenden Mehrkanal­ bauteils und insbesondere eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren zur Analyse von Mehrkanalbauteilen sowie ein Ka­ librierungsverfahren für die Mehrkanalbauteil-Analy­ sevorrichtung, die eine Messung verschiedener Parameter des Mehrkanalbauteils mit hoher Effizienz und einem großen Aussteuerbereich ermöglichen, ohne daß dabei Verbindungen zwischen dem zu prüfenden Mehrkanalbauteil und der Analysevorrichtung verändert werden müßten.

Zur Analyse der Eigenschaften von in verschiedenen Da­ tenübertragungssystemen verwendeten Übertragungsbautei­ len oder Übertragungsbauelementen (Bauteilprüflingen) werden häufig Netzwerkanalysatoren eingesetzt. Ein Netzwerkanalysator gewinnt verschiedene Prüfparameter, die beispielsweise einer Übertragungsfunktion, den Re­ flexionseigenschaften und (im folgenden als "Streuparameter S" bzw. "S-Parameter" bezeichneten) Phaseneigenschaften eines Bauteilprüflings entsprechen. Derartige S-Parameter sind bereits bekannt und werden durch Beobachtung der durch eine vom Netzwerkanalysator kommendes Zeitablenkfrequenzsignal ausgelösten Antwort­ frequenz (Spannung und Phase) des Bauteilprüflings er­ mittelt.

Ein Netzwerkanalysator umfaßt üblicherweise zwei Kanäle, nämlich einen Eingabe- und einen Ausgabekanal. Der Eingabekanal sendet ein Zeitablenkfrequenzsignal (Prüfsignal) an den Bauteilprüfling, während der Ausgabekanal das Antwortausgangssignal vom Bauteilprüf­ ling empfängt. Der Eingabekanal und der Ausgabekanal des Netzwerkanalysators sind üblicherweise so ausge­ legt, daß jeder Kanal durch einen Schaltvorgang im Netzwerkanalysator in den jeweils anderen Kanal umge­ schaltet werden kann. Ein Beispiel für den schemati­ schen Aufbau eines solchen Netzwerkanalysators läßt sich dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 entnehmen.

Der Aufbau sowie die Arbeitsweise des Netzwerkanalysa­ tors gemäß Fig. 1 werden im folgenden kurz erläutert. Ein Netzwerkanalysator 10 weist zwei Eingabe/Ausgabe- Kanäle P1 und P2 auf, die mit Richtungsbrücken (bzw. Richtungskopplern) 11 bzw. 12 verbunden sind. Die Brüc­ ken 11 und 12 dienen jeweils als Signaltrennungsschal­ tung. Ein von einem Signalgenerator 15 geliefertes Prüfsignal wird je nach Stellung eines Umschalters 13 entweder der Brücke 11 oder der Brücke 12 zugeführt. Das Prüfsignal (Zeitablenkfrequenzsignal) wird von dem ausgewählten Kanal P1 bzw. P2 an den Bauteilprüfling geleitet. Das Prüfsignal vom Signalgenerator 15 wird außerdem auch als ein Referenzsignal ins Innere des Netzwerkanalysators geleitet. Im einzelnen werden dabei dieses Referenzsignal und das Eingabesignal von der Brücke 11 bzw. 12 Frequenzwandlern 17, 18 und 19 zuge­ führt, durch die sie in Signale mit niedrigerer Fre­ quenz umgewandelt werden.

Das in seiner Frequenz umgewandelte Eingabesignal und das Referenzsignal werden sodann jeweils durch entspre­ chende A/D-Wandler 21, 22 bzw. 23 in digitale Signale umgewandelt. Diese digitalen Signale werden von einem Signalprozessor (DSP) 25 verarbeitet, um S-Parameter des Bauteilprüflings zu gewinnen. Die S-Parameter oder aus diesen S-Parametern gewonnene weitere Daten werden von einer Anzeigeeinheit 29, die durch eine der Gesamtkontrolle des Systems dienenden Zentralverarbeitungseinheit CPU 28 gesteuert wird, in verschiedenen Formaten angezeigt.

Die Bauteilprüflinge, bei denen es sich beispielsweise um Bauelemente handelt, wie sie in Datenübertragungs­ elementen und -systemen eingesetzt werden, weisen manchmal jedoch nicht nur zwei, sondern drei oder mehr Anschlüsse auf (und werden dann im folgenden ggf. als "Mehrkanalbauteile" bezeichnet). Zur Messung der S-Pa­ rameter der Mehrkanalbauteile kann der Zweikanal-Netz­ werkanalysator mit einer mit drei oder mehr Kanälen ausgestatteten S-Parameter-Prüfgruppe kombiniert wer­ den. Ein entsprechendes Beispiel ist in Fig. 2 darge­ stellt, wobei ein Dreikanalbauteilprüfling mit einer Dreikanal-S-Parameter-Prüfgruppe verbunden ist, die drei Kanäle aufweist.

Bei Verwendung der Dreikanal-Prüfgruppe gemäß Fig. 2 wird die Prüfgruppe vorzugsweise kalibriert, ehe der Bauteilprüfling mit den Prüfkanälen 90, 92 und 94 ver­ bunden wird, um so eine sehr genaue Prüfung des Bau­ teilprüflings zu ermöglichen. Ein derartiges Kalibrie­ rungsverfahren wird üblicherweise durchgeführt, indem man eine bestimmte Zweikanal-Kalibriergruppe zwischen den Prüfkanälen 90 und 92, zwischen den Prüfkanälen 92 und 94 und zwischen den Prüfkanälen 94 und 90 einsetzt. Sodann wird der Bauteilprüfling mit der Prüfgruppe ver­ bunden und die S-Parameter werden gemessen.

Das Verfahren zur Messung der S-Parameter des Dreika­ nalbauteils mit Hilfe des herkömmlichen Netzwerkanaly­ sators wird im folgenden genauer erläutert. Das Block­ schaltbild gemäß Fig. 3 zeigt ein Beispiel für einen Netzwerkanalysator zum Prüfen von Dreikanalbauteilen. Der in Fig. 3 dargestellte Netzwerkanalysator 200 ent­ hält eine Dreikanal-Prüfgruppe und arbeitet daher in derselben Weise, wie das Beispiel gemäß Fig. 2.

Der Netzwerkanalysator 200 umfaßt eine Signalquelle 210, die ein Zeitablenkfrequenzsignal liefert, Umschal­ ter 212, 214, 216, 218 und 220, die jeweils mit zwei (durch den Kreis 1 und den Kreis 2 symbolisierten) Schaltkreisen ausgestattet sind, eine Empfangsschaltung 222 und drei Richtungsbrücken (Richtungskopplern) 230, 232 und 234. Die Empfangsschaltung 222 enthält ihrer­ seits drei Meßeinheiten 224, 226 und 228. Somit ent­ spricht die Empfangsschaltung 222 gemäß Fig. 3 den Fre­ quenzwandlern 17, 18, 19, den A/D-Wandlern 21, 22, 23 sowie dem Signalprozessor 25 gemäß Fig. 1. Die Meßein­ heit 228 dient zur Messung eines Signalpegels der Si­ gnalquelle 210, d. h. eines Referenzsignalpegels "R". Die anderen Meßeinheiten 224 und 226 dienen zur Messung des Signalpegels der Ausgangssignale (Durchgangssignal und/oder Reflexionssignal) vom Bauteilprüfling. Bei diesem Beispiel werden auf das Spannungsverhältnis zwi­ schen den Meßeinheiten 224 und 228 gestützte Meßergeb­ nisse als "Messung A" und auf das Spannungsverhältnis zwischen den Meßeinheiten 226 und 228 gestützte Meßer­ gebnisse als "Messung B" bezeichnet.

In der Tabelle gemäß Fig. 4 sind verschiedene Arten von S-Parametern sowie Schaltungseinstellungen und die An­ zahl von Signalzeitablenkungsvorgängen beim Prüfen der S-Parameter des Dreikanalbauteils 300 durch den Netz­ werkanalysator gemäß Fig. 3 dargestellt. Die Bezeichnun­ gen SW1 bis SW5 in Fig. 4 entsprechen jeweils den Um­ schaltern 212 bis 220. Wenn der Schaltkreis (Kreis 1 bzw. Kreis 2) im Umschalter auf "EIN" gestellt wird, so ist der Umschalter mit einem Pfad zu anderen Schaltbau­ teilen verbunden, während er bei einer Einstellung auf "AUS" durch einen Abschlußwiderstand mit der Masse ver­ bunden ist.

Das Dreikanalbauteil (DUT) 300 wird mit Prüfkanälen 240, 242 und 244 des Netzwerkanalysators 200 verbunden. Zuerst werden die Umschalter so eingestellt, daß das Prüfsignal durch den Prüfkanal 240 dem Bauteilprüfling 300 zugeführt wird. Bei dieser Einstellung mißt der Netzwerkanalysator 200 S-Parameter S11, S21 und S31 des Bauteil-Prüflings 300. So wird beispielsweise zur Mes­ sung des S-Parameters S11 das Prüfsignal (Zeitablenkfrequenzsignal) 210 dem Bauteilprüfling 300 über den Umschalter 212 (SW1) und den Prüfkanal 240 zu­ geführt. Gleichzeitig empfängt die Meßeinheit 224 durch die Richtungsbrücke 230 und den Umschalter 216 (SW3) zur Durchführung der "Messung A" ein Reflexionssignal von einem Eingabeanschluß (1) des Bauteilprüflings 300 und die Meßeinheit 226 empfängt durch die Brücke 232 und die Umschalter 218 (SW4) und 220 (SW5) zur Durch­ führung der "Messung B" zum Messen des S-Parameters S21 ein Durchgangssignal von einem Anschluß (2) des Bau­ teilprüflings 300. Die S-Parameter S11 und S21 können auf diese Weise durch eine einzige Zeitverzögerung des Prüfsignals 210 gemessen werden.

Zur Messung des S-Parameters S31 wird ein Durchgangs­ signal vom Anschluß (3) des Bauteilprüflings gemessen, während das Prüsignal 210 durch den Prüfkanal 240 an den Anschluß (1) des Bauteilprüflings 300 geleitet wird. Der Umschalter SW5 schaltet dabei so um, daß das Durchgangssignal vom Anschluß (3) des Bauteilprüflings 300 über die Richtungsbrücke 234 und den Umschalter 220 von der Meßeinheit 226 empfangen wird. Wie bereits er­ wähnt, muß zur Messung der S-Parameter S11, S21 und S31 das Zeitablenkfrequenzsignal dem Anschluß (1) zweimal zugeführt werden, wie sich dies der linken Spalte in Fig. 4 entnehmen läßt.

In ähnlicher Weise mißt der Netzwerkanalysator 200 durch Zuführung des Prüfsignals zum Anschluß (2) des Bauteilprüflings 300 die S-Parameter S12, S22 und S32 des Bauteilprüflings 300 in den in der mittleren Spalte der Fig. 4 gezeigten Einstellungen. Darüber hinaus mißt der Netzwerkanalysator 200 die S-Parameter S13, S23 und S33 des Bauteilprüflings 300 in den in der rechten Spalte der Fig. 4 gezeigten Einstellungen. Somit werden im genannten Verfahren alle S-Parameter unter den er­ wähnten Bedingungen gemessen.

Bei Messungen durch die Dreikanal-Prüfgruppe gemäß Fig. 2 oder den Dreikanal-Netzwerkanalysator 200 gemäß Fig. 3 besteht allerdings das Problem, daß die Genauig­ keit bei Messungen an einem Dreikanalbauteilprüfling selbst nach Durchführung eines Kalibrierungsverfahrens zwischen zwei Prüfkanälen (Zweikanal-Kalibrierung) nicht ausreichend groß ist. Im einzelnen erfolgt eine Zweikanal-Kalibrierung zwischen den Prüfkanälen 90 und 92 (240 und 242), den Prüfkanälen 92 und 94 (242 und 244) und den Prüfkanälen 94 und 90 (244 und 240) vor dem Prüfen des Bauteilprüflings. Allerdings können bei dem genannten Kalibrierungsverfahren zwar Fehlerkoeffi­ zienten zwischen zwei Prüfkanälen eliminiert werden; es erfolgt jedoch keine vollständige Kalibrierung hin­ sichtlich der Fehlerkoeffizienten im dritten Prüfkanal. So wird beispielsweise bei der Kalibrierung zwischen den Prüfkanälen 90 und 92 (240 und 242) ein Fehler am Prüfkanal 94 in dieser Einstellung nicht gemessen.

Darüber hinaus besteht ein weiteres, bei der Messung der S-Parameter mit Hilfe der herkömmlichen, oben be­ schriebenen Prüfgruppen und Netzwerkanalysatoren 200 auftretendes Problem darin, daß hierbei eine vollstän­ dige Durchführung der Messung beträchtliche Zeit in An­ spruch nimmt. Wie sich der Tabelle gemäß Fig. 4 entneh­ men läßt, muß beispielsweise zur Messung jeder Gruppe aus drei S-Parametern das Zeitablenkprüfsignal dem Bau­ teilprüfling zweimal zugeführt werden. Um alle neun S- Parameter zu erhalten, ist es also nötig, die Prüfsi­ gnal-Ablenkung sechsmal zu wiederholen, was die voll­ ständige Messung zeitaufwendig macht.

Darüber hinaus tritt auch ein Problem im Hinblick auf Signalverluste auf, d. h. im Hinblick auf den Meßaus­ steuerbereich. Da beim Beispiel gemäß Fig. 3 der Um­ schalter 218 mit den Umschaltern 216 bzw. 220 zur Über­ tragung des vom Bauteilprüfling kommenden Signals in Reihe geschaltet ist, kommt es zu einem Signalverlust, ehe das Signal die Meßeinheiten 224 bzw. 226 erreicht. Ein derartiger Signalverlust verringert den Meßaussteu­ erbereich bzw. die Meßgenauigkeit im Netzwerkanalysa­ tor.

Beim Prüfen des Dreikanalbauteilprüflings (DUT) mit Hilfe eines Zweikanal-Netzwerkanalysators (siehe Fig. 5A) oder mit Hilfe einer Zweikanal-Prüfgruppe (siehe Fig. 5B) muß der dritte Anschluß des Bauteilprüf­ lings mit einem einen bekannten Wert aufweisenden Ab­ schlußwiderstand verbunden werden. Vor der Messung der S-Parameter erfolgt die Zweikanal-Kalibrierung zwischen zwei Prüfkanälen P1 und P2 (Q1 und Q2). Danach werden zwei Kanäle des Bauteilprüflings mit den Prüfkanälen des Netzwerkanalysators (Fig. 5A) bzw. der Prüfgruppe (Fig. 5B) verbunden, während der verbleibende Kanal des Bauteilprüflings mit einem Widerstand R verbunden wird. In diesem Zustand werden nun die S-Parameter der beiden Kanäle des Bauteilprüflings gemessen. Danach werden die nächsten beiden Kanäle des Bauteilprüflings mit den Prüfkanälen und der Widerstand R mit dem nunmehr ver­ bleibenden Kanal des Bauteilprüflings verbunden und die S-Parameter gemessen. Indem der Vorgang in entsprechen­ der Weise nocheinmal wiederholt wird, erhält man alle S-Parameter.

Bei der beschriebenen Messung mit Hilfe des Zweikanal- Netzwerkanalysators gemäß Fig. 5A bzw. der Zweikanal- Prüfgruppe gemäß Fig. 5B müssen die Verbindungen zwi­ schen dem Bauteilprüfling und dem Netzwerkanalysator (bzw. der Prüfgruppe) sowie dem Widerstand R mehrmals manuell verändert werden. Dieses Verfahren weist also insofern einen Nachteil auf, als es kompliziert und zeitaufwendig ist. Außerdem kann es am mit dem Wider­ stand R verbundenen Kanal zu einer Reflexion kommen, wenn der Widerstand R vom Idealwert abweicht, was dann Fehler in der Messung der S-Parameter hervorruft.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Analyse von Mehrkanalbauteilen zu beschreiben, durch die eine ge­ naue Messung von Parametern eines drei oder mehr Kanäle aufweisenden Mehrkanalbauteils mit großer Effizienz und Genauigkeit erfolgen kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kalibrierungsverfahren für eine Mehrkanal­ bauteil-Analysevorrichtung zu beschreiben, das in der Lage ist, Fehlerkoeffizienten der Analysevorrichtung zu ermitteln und derartige Fehlerkoeffizienten bei Messun­ gen am Mehrkanalbauteil zu kompensieren.

Daneben besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung auch darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ana­ lyse von Mehrkanalbauteilen zu beschreiben, mit deren Hilfe verschiedene Parameter des Mehrkanalbauteils mit großer Effizienz und einem großen Aussteuerbereich ge­ messen werden können, ohne daß Änderungen an den Ver­ bindungen zwischen dem Mehrkanalbauteilprüfling und der Analysevorrichtung vorgenommen werden müßten.

Es ist außerdem eine Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, eine Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung und ein zugehöriges Kalibrierungsverfahren zu beschreiben, die eine Messung von S-Parametern eines Dreikanalbauteils mit hoher Effizienz und Genauigkeit und einem großen Aussteuerbereich ermöglichen.

Schließlich besteht eine weitere Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung darin, eine Dreikanalbauteil-Analysevor­ richtung zu beschreiben, bei der S-Parameter eines Dreikanalbauteils unter Verwendung eines Zweikanal- Netzwerkanalysators mit großer Effizienz und Genauig­ keit gemessen werden.

Zur Prüfung des drei oder mehr Kanäle aufweisenden Mehrkanalbauteils enthält die erfindungsgemäße Mehrka­ nalbauteil-Analysevorrichtung die folgenden Bestand­ teile: eine Signalquelle zur Zuführung eines Prüfsi­ gnals zu einem der Anschlüsse eines zu prüfenden Mehr­ kanalbauteils (DUT); eine Vielzahl von Prüfkanälen, die es ermöglicht, alle Anschlüsse des Mehrkanalprüflings (DUT) mit einem entsprechenden Prüfkanal zu verbinden; eine Vielzahl von Meßeinheiten zum Messen von Signalen von den entsprechenden, mit den jeweiligen Anschlüssen des Mehrkanalprüflings (DUT) verbundenen Prüfkanälen; eine Referenzsignal-Meßeinheit zum Messen des Prüfsi­ gnals zur Erzeugung von Referenzdaten hinsichtlich der mit Hilfe der Vielzahl von Meßeinheiten durchgeführten Messung der vom Prüfkanal kommenden Signale; eine Viel­ zahl von Abschlußwiderständen, von denen jeder jeweils einem der Prüfkanäle zugeordnet ist; und Schaltmittel zur wahlweisen Zuführung des Prüfsignals zu einem der Prüfkanäle (Eingabeprüfkanal) und zum Unterbrechen der Verbindung des Abschlußwiderstands mit dem das Prüfsi­ gnal empfangenden Prüfkanal (Eingabeprüfkanal) und gleichzeitigem Verbinden der Abschlußwiderstände mit allen anderen Prüfkanälen; wobei Parameter des Mehrka­ nalprüflings ermittelt werden, ohne daß die Verbindun­ gen zwischen den Prüfkanälen und den Anschlüssen des Bauteilprüflings verändert werden, während mit Hilfe der Schaltmittel jeweils ein anderer Prüfkanal ausge­ wählt wird, bis alle Prüfkanäle als Eingabeprüfkanal herangezogen wurden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind nach dem voll­ ständigen Anschließen des Bauteilprüflings keine Ände­ rungen der Verbindungen zwischen der Analysevorrichtung und dem Bauteilprüfling mehr nötig, da die erfindungs­ gemäße Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung eine Anzahl von Kanälen aufweist, die Verbindungen mit allen Kanä­ len des Mehrkanalbauteilprüflings ermöglicht. Außerdem weist die Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung an jedem (zum Empfang eines Signals vom Bauteilprüfling dienen­ den) Prüfkanal einen Abschlußwiderstand auf und jeder Abschlußwiderstand wird sowohl bei der Kalibrierung als auch bei der Messung der S-Parameter verwendet. Hier­ durch läßt sich eine genaue Messung selbst dann durch­ führen, wenn die Abschlußwiderstände nicht den Ideal­ wert aufweisen.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Be­ zugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Beispiels für den Aufbau eines zwei Prüfkanäle aufwei­ senden Netzwerkanalysators;

Fig. 2 ein Schemadiagramm eines Beispiels für eine Anordnung zur Messung eines Dreika­ nalbauteils durch Kombination eines Netz­ werkanalysators mit einer Dreikanal-Prüf­ gruppe gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild eines Beispiels für den Aufbau eines eine Drei­ kanal-Prüfgruppe enthaltenden Netz­ werkanalysators zur Analyse eines Dreika­ nalbauteils;

Fig. 4 eine Tabelle zur Darstellung verschiede­ ner S-Parameter und Schalteinstellungen usw. beim Prüfen der S-Parameter des Dreikanalbauteils mit Hilfe des Netzwerkanalysators gemäß Fig. 3;

Fig. 5A ein Schemadiagramm einer grundlegenden Anordnung zur Messung eines Dreikanalbau­ teils mit Hilfe eines Zweikanal-Netz­ werkanalysators;

Fig. 5B ein Schemadiagramm einer grundlegenden Anordnung zur Messung eines Dreikanalbau­ teils mit Hilfe einer Zweikanal-Prüf­ gruppe;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines ein erstes Aus­ führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung bil­ denden Dreikanal-Netzwerkanalysators;

Fig. 7 eine Tabelle zur Darstellung der Bezie­ hung zwischen verschiedenen Arten von S- Parametern und Schaltungseinstellungen beim Prüfen eines Dreikanalbauteils mit Hilfe der Vorrichtung gemäß Fig. 6;

Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild einer Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungs­ beispiel, bei der es sich um eine Kombi­ nation eines Dreikanal-Netzwerkanalysa­ tors und einer Dreikanal-Prüfgruppe han­ delt;

Fig. 9 eine Tabelle zur Darstellung der Meßmodi bei der Dreikanalbauteil-Analysevorrich­ tung gemäß Fig. 8;

Fig. 10(a) ein Signalflußmodell für den in der Ta­ belle gemäß Fig. 9 mit "S" bezeichneten Prüfkanal;

Fig. 10(b) ein Signalflußmodell für den in der Ta­ belle gemäß Fig. 9 mit "R" bezeichneten Prüfkanal;

Fig. 11 eine Signalflußkurve, wie sie bei der Verbindung eines Bauteilprüflings mit der Prüfgruppe der Dreikanalbauteil-Analy­ sevorrichtung gemäß Fig. 8 entsteht;

Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Darstellung eines Kalibrierungsverfahrens bei der in den Fig. 6 und 8 gezeigten erfindungsgemäßen Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung;

Fig. 13 eine Signalflußkurve der erfindungsgemä­ ßen Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung beim Kalibrierungsverfahren, wobei der Bauteilprüfling nicht angeschlossen ist;

Fig. 14 ein Blockschaltbild eines Beispiels für den grundlegenden Aufbau einer Mehrkanal­ bauteil-Analysevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, die zur Mes­ sung eines n Kanäle aufweisenden Mehrka­ nalbauteils n Prüfkanäle besitzt;

Fig. 15 ein Blockschaltbild eines Beispiels für den Aufbau einer Mehrkanalbauteil-Analy­ sevorrichtung gemäß dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiels, wobei ein Zweikanal-Netz­ werkanalysator zum Messen eines Dreika­ nalbauteils verwendet wird;

Fig. 16 eine Tabelle zur Darstellung der Meßmodi bei der in Fig. 15 dargestellten Analy­ sevorrichtung;

Fig. 17(a) ein Signalflußmodell für den in der Ta­ belle gemäß Fig. 16 mit "S" bezeichneten Prüfkanal;

Fig. 17(b) ein Signalflußmodell für den in der Ta­ belle gemäß Fig. 16 mit "R" bezeichneten Prüfkanal;

Fig. 18 eine Signalflußkurve für den in der Ta­ belle gemäß Fig. 16 mit "L" bezeichneten Prüfkanal;

Fig. 19 eine Signalflußkurve für den Meßmodus ge­ mäß Fig. 16, wobei der Bauteilprüfling an­ geschlossen ist;

Fig. 20 ein Flußdiagramm eines Kalibrierungsver­ fahrens bei der in Fig. 15 dargestellten erfindungsgemäßen Mehrkanalbauteil-Analy­ sevorrichtung (Dreikanalbauteil-Analy­ sevorrichtung) und

Fig. 21 eine Signalflußkurve der in Fig. 15 darge­ stellten Analysevorrichtung während eines Kalibrierungsverfahrens, wobei der Bau­ teilprüfling nicht angeschlossen ist.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsbei­ spiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, wobei das erste Ausfüh­ rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrkanalbauteil- Analysevorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 13 beschrieben wird und sich auf eine Dreikanalbauteil- Analysevorrichtung bezieht. Bei der Dreikanalbauteil- Analysevorrichtung gemäß Fig. 6 handelt es sich um einen Netzwerk-Analysator 100 mit einer im selben Gehäuse an­ geordneten Dreikanal-Prüfgruppe. Der Netzwerkanalysator 100 umfaßt eine Signalquelle 112, einen Spannungsteiler 114, eine Empfangsschaltung 120, welche Meßeinheiten 122, 124, 126 und 128 enthält, Umschalter 130 und 132, die jeweils zwei Schaltkreise und Abschlußwiderstände (mit normierter Impedanz) enthalten, sowie Richtungs­ brücken (bzw. -koppler) 134, 136 und 138.

Die Signalquelle 112 erzeugt ein Prüfsignal, dessen Frequenz in einem vorbestimmten Bereich in Abhängigkeit von einem von einer Zeitablenk-Kontrolleinheit 116 kom­ menden Kontrollsignal linear verändert wird. Der Span­ nungsteiler 114 teilt die Spannung des von der Signal­ quelle 112 kommenden Prüfsignals und führt das Prüfsi­ gnal durch die Umschalter 130 und 132 dem gewählten An­ schluß des Dreikanalbauteilprüflings 140 und der zur Empfangsschaltung 120 gehörenden Meßeinheit 122 zu.

Die Empfangsschaltung 120 enthält vier Meßeinheiten 122, 124, 126 und 128. Jede Meßeinheit kann, wie bei der Darstellung gemäß Fig. 1, aus einem Frequenzwandler, einem A/D-Wandler und einem Signalprozessor gebildet sein. Die Meßeinheit 122 dient zur Messung eines Si­ gnalpegels der Signalquelle 112, d. h. eines Referenzpe­ gels "R". Die anderen Meßeinheiten 124, 126 und 128 messen Signalpegel von Ausgangssignalen (Durchgangssignal und/oder Reflexionssignal) vom Drei­ kanalbauteilprüfling 140. In diesem Beispiel werden die Meßergebnisse auf der Grundlage des Spannungsver­ hältnisses zwischen den Meßeinheiten 122 und 124 als "Messung A" und die Meßergebnisse auf der Grundlage des Spannungsverhältnisses zwischen den Meßeinheiten 122 und 126 als "Messung B" bezeichnet. Außerdem werden Me­ ßergebnisse auf der Grundlage des Spannungsverhältnis­ ses zwischen den Meßeinheiten 122 und 128 als "Messung C" bezeichnet.

Jeder Umschalter 130 und 132 umfaßt zwei Schaltkreise, die in Fig. 6 durch die Kreise 1 und 2 dargestellt sind und zur wahlweisen Verbindung der Schaltung mit einem externen Signalpfad oder mit dem internen Abschlußwi­ derstand dienen. Jeder in den Umschaltern 130 und 132 vorgesehene Abschlußwiderstand ist auf die charakteri­ stische (normierte) Impedanz des Bauteilprüflings 140 und des Netzwerkanalysators von üblicherweise 50 Ohm eingestellt. Die Umschalter 130 und 132 dienen somit zur Zuführung des Prüfsignals zum ausgewählten Eingabe­ kanal des Dreikanalbauteilprüflings und zum Verbinden der anderen Kanäle des Bauteilprüflings mit Abschlußwi­ derständen.

Die Richtungsbrücken (bzw. Richtungskoppler) 134, 136 und 138 übertragen das Prüfsignal von den Umschaltern 130 und 132 zum Bauteilprüfling und ermitteln Signale vom Bauteilprüfling (Durchgangssignal und/oder Refle­ xionssignal) und leiten die ermittelten Signale an die Empfangsschaltung 120. Das ermittelte Signal von der Richtungsbrücke 134 wird dabei der Meßeinheit 124 und das ermittelte Signal von der Richtungsbrücke 136 der Meßeinheit 126 zugeführt, während das ermittelte Signal von der Richtungsbrücke 138 an die Meßeinheit 128 ge­ leitet wird.

In der Tabelle gemäß Fig. 7 sind das Verhältnis zwischen verschiedenen Arten von S-Parametern und Schaltungsein­ stellungen sowie die Anzahl der Signalzeitablenkungen beim Prüfen der S-Parameter des Dreikanalbauteilprüf­ lings 140 mit Hilfe des Netzwerkanalysators gemäß Fig. 6 dargestellt. Die Bezeichnungen SW1 und SW2 in Fig. 7 entsprechen den Umschaltern 130 bzw. 132. In der Ta­ belle bedeutet die "EIN"-Stellung des (durch den Kreis 1 bzw. 2 repräsentierten) Schaltkreises, daß der Schaltkreis mit dem externen Schaltelementen verbunden ist, während der Schaltkreis in seiner "AUS"-Stellung durch den Abschlußwiderstand mit der Masse verbunden ist.

Der Dreikanalbauteilprüfling 140 wird mit den Prüfkanä­ len 144, 146 und 148 des Netzwerkanalysators 100 ver­ bunden. Der Umschalter 130 wird nun zuerst so einge­ stellt, daß das Prüfsignal (Zeitablenkfrequenzsignal) durch die Richtungsbrücke 134 und den Prüfkanal 144 an einen Kanal (1) des Bauteilprüflings 140 geleitet wird. In dieser Einstellung mißt der Netzwerkanalysator 100 die S-Parameter S11, S21 und S31 des Bauteilprüflings 140. Die Meßeinheit 124 empfängt durch die Richtungs­ brücke 134 zur Bestimmung des S-Parameters S11 (Messung A) ein Reflexionssignal vom Kanal (1) des Bauteilprüf­ lings 140. Zur Messung des S-Parameters S21 (Messung B) empfängt die Meßeinheit 126 durch die Richtungsbrücke 136 ein Durchgangssignal vom Kanal (2) des Bauteil­ prüflings 140 und zur Messung des S-Parameters S31 (Messung C) empfängt die Meßeinheit 128 ein Durchgangs­ signal von einem Kanal (3) des Bauteilprüflings 140. Die drei S-Parameter S11, S21 und S31 werden somit gleichzeitig durch eine einzige Ablenkung des Prüfsi­ gnals ermittelt.

Danach werden die Umschalter 130 und 132 so einge­ stellt, wie dies in der Mittelspalte der Fig. 7 darge­ stellt ist, wobei das Prüfsignal (Zeitablenkfrequenzsignal) über die Richtungsbrücke 136 und den Prüfkanal 146 an den Kanal (2) des Bauteilprüf­ lings 140 geleitet wird. Bei dieser Einstellung mißt nun der Netzwerkanalysator 100 die S-Parameter S12, S22 und S32 des Bauteilprüflings 140. Die Meßeinheit 124 empfängt durch die Richtungsbrücke 134 zur Bestimmung des S-Parameters S12 (Messung A) ein Durchgangssignal vom Kanal (1) des Bauteilprüflings 140. Zur Messung des S-Parameters S22 (Messung B) empfängt die Meßeinheit 126 durch die Richtungsbrücke 136 ein Reflexionssignal vom Kanal (2) des Bauteilprüflings 140 und zur Messung des S-Parameters S32 (Messung C) empfängt die Meßein­ heit 128 ein Durchgangssignal vom Kanal (3) des Bau­ teilprüflings 140. Die drei S-Parameter S12, S22 und S32 werden somit ebenfalls gleichzeitig durch eine ein­ zige Ablenkung des Prüfsignals ermittelt.

Daraufhin werden die Umschalter 130 und 132 so einge­ stellt, wie dies der rechten Spalte in Fig. 7 zu entneh­ men ist, wobei das Prüfsignal (Ablenkfrequenzsignal) über die Richtungsbrücke 138 und den Prüfkanal 148 an den Kanal (3) des Bauteilprüflings 140 geleitet wird. Bei dieser Einstellung mißt nun der Netzwerkanalysator 100 die S-Parameter S13, S23 und S33 des Bauteilprüf­ lings 140. Die Meßeinheit 124 empfängt dabei durch die Richtungsbrücke 134 zum Messen des S-Parameters S13 (Messung A) ein Durchgangssignal vom Kanal (1) des Bau­ teilprüflings 140. Zur Messung des S-Parameters S23 (Messung B) empfängt die Meßeinheit 126 durch die Rich­ tungsbrücke 136 ein Durchgangssignal vom Kanal (2) des Bauteilprüflings 140 und zur Messung des S-Parameters S33 (Messung C) empfängt die Meßeinheit 128 über die Richtungsbrücke 138 ein Reflexionssignal vom Kanal (3) des Bauteilprüflings 140. Hierdurch werden auch die drei S-Parameter S13, S23 und S33 gleichzeitig durch eine einzige Ablenkung des Prüfsignals ermittelt.

Wie erwähnt, besitzt der Netzwerkanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung eine der Anzahl der Kanäle des Bauteilprüflings 140 entsprechende Zahl an Meßeinheiten 124, 126 und 128 (zusätzlich zur Meßeinheit 122 für das Referenzprüfsignal). Die drei Signale (ein Reflexions­ signal und zwei Durchgangssignale) von den entspre­ chenden drei Kanälen des Bauteilprüflings 140 werden gleichzeitig durch eine einzige Ablenkung des Prüfsi­ gnals bewertet. Somit lassen sich alle (neun) S-Parame­ ter des Bauteilprüflings 140 durch nur drei Ablenkungen des Prüfsignals messen. Außerdem werden die drei Si­ gnale vom Bauteilprüfling den entsprechenden Meßeinhei­ ten ohne die Hilfe von Umschaltern bzw. eine Verände­ rung der Verbindungen in den Durchgangswegen zugeführt, da jedem Kanal des Bauteilprüflings DUT jeweils ein Meßeinheit/Richtungsbrücken-Paar zugeordnet ist. Signalverluste im Durchgangsweg werden somit wesentlich verringert, wodurch man einen größeren Meßaussteuerbe­ reich erhält.

Das erfindungsgemäße Kalibrierungsverfahren wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 13 erläu­ tert. Fig. 8 zeigt in einem schematischen Blockschalt­ bild eine Dreikanal-Analysevorrichtung, bei der es sich um eine Kombination aus einem Dreikanal-Netzwerkanaly­ sator 10 und einer Dreikanal-Prüfgruppe 30 handelt. Zwar sind der Netzwerkanalysator und die Prüfgruppe beim Beispiel gemäß Fig. 8 getrennt dargestellt; der Aufbau der Vorrichtung ist jedoch demjenigen des in Fig. 6 dargestellten Netzwerkanalysators identisch, bei dem die Prüfgruppe im selben Gehäuse angeordnet ist.

Der Netzwerkanalysator 10 gemäß Fig. 8 umfaßt eine Si­ gnalquelle 12, eine Zeitablenk-Kontrolleinheit 22, drei Meßeinheiten 14, 16 und 18, eine Meßkontrolleinheit 24, eine Anzeigeeinheit 26 und eine Kontrolleinheit 28. Die Signalquelle 12 erzeugt unter der Kontrolle der Zeitab­ lenk-Kontrolleinheit 22 ein Sinuswellen-Prüfsignal. Da­ bei bilden die Signalquelle 12 und die Zeitablenk-Kon­ trolleinheit 22 beispielsweise einen Frequenz-Synthesa­ tor, wodurch ein Prüfsignal erzeugt wird, dessen Fre­ quenz sich innerhalb eines bestimmten Bereichs linear verändert (Zeitablenkung). Beim Prüfen eines Dreikanal­ bauteilprüflings (DUT) 40 wird das Prüfsignal einem durch die entsprechende Einstellung eines (zur Prüf­ gruppe 30 gehörenden) Umschalters 32 ausgewählten Kanal des Bauteilprüflings 40 zugeführt. Die Meßeinheiten 14, 16 und 18 entsprechen den Meßeinheiten 124, 126 und 128 des in Fig. 6 gezeigten Netzwerkanalysators.

Die Meßkontrolleinheit 24 kontrolliert die gesamten Ab­ läufe im Netzwerkanalysator 10 und führt dabei auch einen Kalibrierungsvorgang zur Bestimmung von Fehlerko­ effizienten bei der gesamten Analysevorrichtung und eine Kompensation der Fehlerkoeffizienten durch, um die S-Parameter des Bauteilprüflings mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Die Anzeigeeinheit 26 zeigt verschiedene Meßeinstellungen und Meßergebnisse der Prüfparameter an. Die Kontrolleinheit 28 umfaßt verschiedene Schalter bzw. Umschalter und Anzeigeelemente und dient so als Schnittstelle für das Bedienungspersonal der Vorrich­ tung.

Die Prüfgruppe 30 enthält einen Umschalter 32, drei Richtungsbrücken (Richtungskoppler) 34, 36 und 38 und drei Prüfkanäle 44, 46 und 48. Drei Kanäle des Bauteil­ prüflings (DUT) 40 sind mit den entspechenden Prüfkanä­ len durch Kabel verbunden. Der Umschalter 32 führt das Prüfsignal von der Signalquelle 12 wahlweise einem der Prüfkanäle 44, 46 oder 48 und somit einem der Kanäle des Bauteilprüflings 40 zu. Die Richtungsbrücken 34, 36 und 38 ermitteln und übertragen Signale von den zugehö­ rigen Prüfkanälen, und damit den Kanälen des Bauteil­ prüflings 40, an die entsprechenden Meßeinheiten 14, 16 bzw. 18.

Die Tabelle gemäß Fig. 9 zeigt die Meßmodi der Analy­ sevorrichtung gemäß Fig. 8. Dabei ist dieser Tabelle zu entnehmen, welcher Prüfkanal der Prüfgruppe 30 das Prüfsignal an den Bauteilprüfling liefert und welche Prüfkanäle Signale vom Bauteilprüfling empfangen. So dient beispielsweise im Modus a der Prüfkanal 44 als eine Signalquelle "S" und die Prüfkanäle 46 und 48 fun­ gieren als Empfänger "R", die die empfangenen Signale an die Meßeinheiten 16 und 18 senden. Da allerdings das Reflexionssignal vom Bauteilprüfling durch den Prüfka­ nal 44 ebenfalls von der Meßeinheit 14 empfangen wird, steht das Symbol "S" in der Tabelle letztlich sowohl für eine Signalquelle als auch einen Empfänger. Die S- Parameter S11, S21 und S31 des Bauteilprüflings werden somit im Modus a, die S-Parameter S12, S22 und S32 des Bauteilprüflings im Modus b und die S-Parameter S13, S23 und S33 des Bauteilprüflings im Modus c gemessen.

Unter Bezugnahme auf die in den Fig. 10 und 11 darge­ stellten Signalflußkurven werden nun Fehlerquellen bei den in der Tabelle gemäß Fig. 9 gezeigten Meßmodi a bis c erläutert. Fig. 10(a) zeigt ein Signalflußmodell für den in der Tabelle gemäß Fig. 9 mit "S" bezeichneten Prüfkanal, während Fig. 10(b) ein Signalflußmodell für den in der Tabelle gemäß Fig. 9 mit "R" bezeichneten Prüfkanal darstellt. Jeder Prüfkanal 44, 46 und 48 ist durch zwei Knotenpunkte angedeutet, nämlich die Knoten­ punkte 50 und 52 in Fig. 10(a) und die Knotenpunkte 54 und 56 in Fig. 10(b).

Wie sich Fig. 10(a) entnehmen läßt, wird bei dem mit der Signalquelle 12 verbundenen Prüfkanal das Prüfsignal von der Signalquelle 12 dem Knotenpunkt 50 zugeführt. Gleichzeitig wird ein Teil des Prüfsignals beispiels­ weise über die Richtungsbrücken der Prüfgruppe 30 dem anderen, im "R"-Modus befindlichen Prüfkanal zugeführt (Ed: Richtvermögen). Das Reflexionssignal vom Bauteil­ prüfling 40 ist das Eingabesignal am Reflexions-Knoten­ punkt 52. Gleichzeitig wird ein Teil des Reflexionssi­ gnals dem im "R"-Modus befindlichen Prüfkanal zugelei­ tet (Er: Reflexionsnachlauf) und ein anderer Teil des Reflexionssignals wird durch den Prüfkanal oder andere Bauteile in der Prüfgruppe 30 reflektiert und kehrt zum Eingabe-Knotenpunkt 50 zurück (Es: Quellenabgleich).

Wie sich Fig. 10(b) entnehmen läßt, empfängt bei einem nur mit der Meßeinheit verbundenen Prüfkanal, d. h. ei­ nem im "R"-Modus befindlichen Prüfkanal, die Meßeinheit ein Signal vom Bauteilprüfling. Dabei wird gleichzeitig ein Teil des Signals vom Bauteilprüfling dem Reflexi­ ons-Knotenpunkt 54 zugeführt und zum im "R"-Modus be­ findlichen Prüfkanal geleitet (Et: Durchgangsnachlauf) und ein anderer Teil des Signals wird vom Prüfkanal oder anderen Bauteilen der Prüfgruppe 30 reflektiert und kehrt zum Eingabe-Knotenpunkt 56 zurück (El: Lastabgleich).

Fig. 11 zeigt eine Signalflußkurve bei Verbindung des Bauteilprüflings mit der Prüfgruppe 30 im Meßmodus a gemäß Fig. 9. Dabei werden neun S-Parameter S11, S12, S13, S21, S22, S23, S31, S32 und S33 für den Dreikanal­ bauteilprüfling 40 bestimmt, wobei jeder Parameter ein durch komplexe Zahlen ausgedrücktes Amplitudenverhält­ nis darstellt. S21 und S31 repräsentieren die jeweili­ gen Durchgangskoeffizienten vom Prüfkanal 44 zu den Prüfkanälen 46 und 48. S11 steht für den Reflexionsko­ effizienten am Prüfkanal 44. In entsprechender Weise stehen S32 und S12 für die Durchgangskoeffizienten vom Prüfkanal 46 zu den Prüfkanälen 48 und 44 und S22 für den Reflexionskoeffizienten am Prüfkanal 46, während S13 und S23 die jeweiligen Durchgangskoeffizienten vom Prüfkanal 48 zu den Prüfkanälen 44 und 46 und S33 den Reflexionskoeffizienten am Prüfkanal 48 darstellt. Alle genannten S-Parameter können durch Messung der Spannun­ gen mit Hilfe von Meßeinheiten in den Meßmodi a bis c ermittelt werden.

Wie bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 10(a) und 10(b) erwähnt wurde und wie sich auch Fig. 11 entnehmen läßt, enthält die S-Parameter-Messung verschiedene Feh­ lerkoeffizienten (Ausdrücke). So sind beispielsweise im Meßmodus a, in dem der Prüfkanal 44 sowohl mit der Si­ gnalquelle als auch mit der Meßeinheit 14 verbunden ist, drei Fehlerkoeffizienten Ed, Es und Er vorhanden. Beim mit der Meßeinheit 16 verbundenen Prüfkanal 46 sind zwei Fehlerkoeffizienten Et und El vorhanden, wäh­ rend beim mit der Meßeinheit 16 verbundenen Prüfkanal 48 zwei Fehlerkoeffizienten Et' und El' auftreten. Dar­ über hinaus kann ein Teil des Prüfsignals von der Prüf­ signalquelle 12 innerhalb der Prüfgruppe 30 abgeleitet werden und zu den Meßeinheiten 16 und 18 gelangen, wo­ bei diese abgeleiteten Signale dann ebenfalls Fehlerko­ effizienten (Ex, Ex': Isolierung) darstellen.

Es ist somit nötig, diese Fehlerkoeffizienten (Ausdrücke) zu ermitteln und zu kompensieren, um die S- Parameter des Bauteilprüflings mit hoher Genauigkeit messen zu können. Das Flußdiagramm gemäß Fig. 12 zeigt ein Kalibrierungsverfahren bei der erfindungsgemäßen Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung. Während der Durch­ führung des Kalibrierungsverfahrens wird die Verbindung des Bauteilprüflings 40 mit den Prüfkanälen der Analy­ sevorrichtung unterbrochen. Fig. 13 zeigt eine Signal­ flußkurve der Analysevorrichtung beim Kalibrierungsver­ fahren, wobei der Bauteilprüfling nicht angeschlossen ist. In den Fig. 12 und 13 ist der mit der Signalquelle verbundene Prüfkanal als "Prüfkanal a" bezeichnet und die dem "Prüfkanal a" zugeordnete Meßeinheit wird als "Schaltkreis a" bezeichnet. Die nicht mit der Signal­ quelle verbundenen Prüfkanäle werden durch den "Prüfkanal b" bzw. den "Prüfkanal c" repräsentiert, während die den Prüfkanälen b und c zugeordneten Meß­ einheiten als "Schaltkreis b" bzw. "Schaltkreis c" be­ zeichnet sind.

Gemäß der Darstellung des Kalibrierungsverfahrens in Fig. 12 initiiert das Bedienungspersonal das Kalibrie­ rungsverfahren über die Kontrolleinheit 28 (Arbeitsschritt 100), wobei dann der Umschalter 32 der Prüfgruppe 30 einen Meßmodus auswählt (Arbeitsschritt 101). So wird beispielsweise der Meßmodus a ausgewählt, wobei dann die Signalquelle mit dem Prüfkanal 44 (Prüfkanal a) verbunden wird. Vorzugsweise wird zur Ka­ librierung eine Kalibriergruppe mit drei Einstellmög­ lichkeiten "offen", "kurzgeschlossen" und "belastet" verwendet.

Zur Messung der Fehlerkoeffizienten Ex und Ex' stellt die Meßkontrolleinheit 24 den Prüfkanal a auf "offen" und führt dem Prüfkanal a das von der Prüfsignalquelle kommende und eine bestimmte Frequenz aufweisende Prüf­ signal zu (Arbeitsschritt 102). Da der Bauteilprüfling nicht angeschlossen ist, empfängt der Prüfkanal 46 kein Signal und der Schaltkreis b (Meßeinheit 16) kann den Fehlerkoeffizienten Ex direkt messen, bei dem es sich um ein in der Prüfgruppe 30 von der Signalquelle zur Meßeinheit 16 abgeleitetes Signal handelt (Arbeitsschritt 103). In entsprechender Weise kann durch Messung eines vom Schaltkreis c (Meßeinheit 18) empfangenen Signals der Fehlerkoeffizient Ex' direkt ermittelt werden (Arbeitsschritt 104).

Beim in Fig. 12 dargestellten Kalibrierungsverfahren werden die Fehlerkoeffizienten Ed, Es und Er sodann in der im folgenden beschriebenen Weise ermittelt. Im we­ sentlichen wird zur Ermittlung dieser Fehlerkoeffizien­ ten der Prüfkanal a (Prüfkanal 44) in drei verschiedene Zustände versetzt, während ihm das Prüfsignal zugeführt wird. In jedem Zustand wird ein vom Schaltkreis a (Meßeinheit 14) empfangenes Signal bewertet, wodurch man drei Gleichungen erhält. Die Fehlerkoeffizienten Ed, Es und Er lassen sich nun durch Lösung dieser drei Gleichungen ermitteln.

Wenn beispielsweise S11 für den Reflexionskoeffizienten des Prüfkanals 44 steht, so wird die vom Schaltkreis a (Meßeinheit 14) empfangene Spannung VR11 folgendermaßen ausgedrückt:

VR11 = Ed + ErS11/(1 - EsS11) (1)

Die erwähnten drei verschiedenen Zustände bestehen üb­ licherweise im "Öffnen", "Kurzschließen" bzw. "Belasten" des Prüfkanals 44. "Belasten" bedeutet da­ bei, daß der Prüfkanal 44 mit einem die charakteristi­ sche (normierte) Impedanz der Vorrichtung von bei­ spielsweise 50 Ohm aufweisenden Abschlußwiderstand ver­ bunden wird.

Beim Verfahren gemäß Fig. 12 wird dementsprechend eine Spannung am Schaltkreis a (Meßeinheit 44) bei offenem Stromkreis des Prüfkanals a (44) gemessen. Ist der Prüfkanal offen, so weist das Reflexionssignal dieselbe Phase auf wie das Prüfsignal, d. h. S11 = 1 und die Gleichung (1) lautet dann wie folgt:

VR11 = Ed + Er/(1 - Es) (2)

Im nächsten Arbeitsschritt wird der Prüfkanal a (44) kurzgeschlossen (Arbeitsschritt 106) und eine Spannung am Schaltkreis a (Meßeinheit 44) gemessen (Arbeitsschritt 107). Ist der Prüfkanal kurzgeschlos­ sen, so weist das Reflexionssignal die dem Prüfsignal entgegengesetzte Phase auf, d. h. S11 = -1, wobei die Gleichung (1) dann folgendermaßen lautet:

VR11 = Ed - Er/(1 + Es) (3)

Im darauffolgenden Arbeitsschritt wird der Prüfkanal a (44) mit dem normierten Abschlußwiderstand verbunden (Arbeitsschritt 108) und sodann eine Spannung am Schaltkreis a (Meßeinheit 44) gemessen (Arbeitsschritt 109). Wird der Prüfkanal mit einem eine normierte (ideale) Impedanz aufweisenden Abschlußwiderstand ver­ sehen, so tritt kein Reflexionssignal auf, d. h. S11 = 0, und somit lautet die Gleichung (1) in diesem Fall wie folgt:

VR11 = Ed (4)

Die drei Fehlerkoeffizienten Ed, Es und Er lassen sich nun durch Lösung der im beschriebenen Verfahren gewon­ nenen Gleichungen (1), (2) und (3) bestimmen (Arbeitsschritt 110).

Beim Kalibrierungsverfahren gemäß Fig. 12 folgen nun Ar­ beitsschritte, in denen die Fehlerkoeffizienten Et und El bestimmt werden. Wenn die Prüfkanäle 44 und 46 in idealer Weise angeschlossen sind, beträgt ein Reflexi­ onskoeffizient an jedem dieser Prüfkanäle null, während ein Durchgangskoeffizient an jedem dieser Prüfkanäle eins (1) beträgt. In diesem Zustand werden dementspre­ chend durch die Meßeinheiten 14 und 16 die folgenden Spannungen gemessen:

VR11 = Ed + ErEl/(1 - EsEl) (5) bzw.

VR21 = Et/(1 - EsEl) (6).

Da die Fehlerkoeffizienten Ed, Er und Es aus dem be­ reits beschriebenen Arbeitsschritt 110 bekannt sind, läßt sich der Fehlerkoeffizient El mit Hilfe der Glei­ chung (5) bestimmen und auf der Grundlage dieses Ergeb­ nisses kann mit Hilfe der Gleichung (6) auch der Feh­ lerkoeffizient Et ermittelt werden.

Somit werden gemäß dem in Fig. 12 dargestellten Flußdia­ gramm die Prüfkanäle a (44) und b (46) miteinander ver­ bunden (Arbeitsschritt 111) und eine Spannung VR11 am Schaltkreis a (Meßeinheit 14) und eine Spannung VR21 am Schaltkreis b (Meßeinheit 16) gemessen (Arbeitsschritt 112). Gemäß dem Kalibrierungsverfahren werden die im beschriebenen Arbeitsschritt 110 ermittelten Fehlerko­ effizienten Ed, Es und Er in die Gleichungen (5) und (6) eingesetzt und so die Fehlerkoeffizienten Et und El für den Prüfkanal b (46) bestimmt (Arbeitsschritt 113).

In entsprechender Weise werden in den Arbeitsschritten 111 bis 113 auch die Fehlerkoeffizienten Et' und El' ermittelt. Dabei werden die Prüfkanäle a (44) und c (48) miteinander verbunden (Arbeitsschritt 114) und eine Spannung VR11 wird am Schaltkreis a (Meßeinheit 14) und eine Spannung VR31 wird am Schaltkreis c (Meßeinheit 18) gemessen (Arbeitsschritt 115). In die­ sem Zustand lauten die am Schaltkreis a (Meßeinheit 14) bzw. dem Schaltkreis c (Meßeinheit 18) gemessenen Span­ nungen wie folgt:

VR11 = Ed + ErEl'/(1 - EsEl') (7) bzw.

VR21 = Et'/(1 - EsEl') (8).

Daraufhin werden die im Arbeitsschritt 110 ermittelten Fehlerkoeffizienten Ed, Es und Er in die Gleichungen (7) und (8) eingesetzt, wodurch sich die Fehlerkoeffi­ zienten Et' und El' für den Prüfkanal c (48) bestimmen lassen (Arbeitsschritt 116).

Beim beschriebenen Verfahren erhält man die Fehlerkoef­ fizienten für den Meßmodus a (in dem das Prüfsignal dem Prüfkanal 44 zugeführt wird). Danach wird durch das Verfahren festgestellt, ob noch ein Meßmodus vorhanden ist, dessen Fehlerkoeffizienten bisher nicht bestimmt wurden (Arbeitsschritt 117). Da beim beschriebenen Bei­ spiel die Meßmodi b und c noch nicht im Hinblick auf ihre Fehlerkoeffizienten bewertet wurden, setzt das Verfahren hier wieder mit dem Arbeitsschritt 101 ein, wobei der Umschalter 32 der Prüfgruppe 30 so umgestellt wird, daß das Prüfsignal diesmal dem Prüfkanal b (46) zugeführt wird. Die Abläufe der Arbeitsschritte 101 bis 117 werden nun wiederholt, bis alle Fehlerausdrücke für die Meßmodi b und c bekannt sind. Danach ist das Kali­ brierungsverfahren abgeschlossen.

Wie sich der obigen Beschreibung entnehmen läßt, kann man alle Fehlerkoeffizienten der Dreikanal-Analysevor­ richtung für alle Meßmodi ermitteln. Wenn somit die S- Parameter des Bauteilprüflings durch Verbindung des Bauteilprüflings mit der Vorrichtung ermittelt werden, lassen sich diese Fehlerkoeffizienten bei der Berech­ nung der S-Parameter eliminieren (kompensieren).

Dementsprechend kann man die S-Parameter des Dreikanal­ bauteilprüflings 40 mit hoher Genauigkeit ermitteln. Da die erfindungsgemäße Mehrkanalbauteil-Analysevor­ richtung eine Anzahl von Kanälen aufweist, die eine Verbindung mit allen Kanälen des Mehrkanalbauteilprüf­ lings ermöglicht, ist es nicht notwendig, nach dem vollständigen Anschließen des Bauteils die Verbindungen zwischen der Analysevorrichtung und dem Bauteilprüfling zu verändern. Darüber hinaus weist die Mehrkanal-Analy­ sevorrichtung für jeden Kanal (Signalempfangskanal) einen Abschlußwiderstand auf und jeder Abschlußwider­ stand wird sowohl bei der Kalibrierung als auch bei der Messung der S-Parameter verwendet. Eine genaue Messung kann somit auch dann erzielt werden, wenn die Abschluß­ widerstände vom Idealwert abweichen.

Im Blockschaltbild gemäß Fig. 14 ist ein grundlegender Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfin­ dungsgemäßen Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung zum Messen eines n Kanäle aufweisenden Mehrkanalbauteils gezeigt. Bei diesem Beispiel weist die Mehrkanal-Analy­ sevorrichtung n Prüfkanäle P1-Pn und eine Empfangs­ schaltung 120 ₂ auf, die zum Prüfen eines Mehrkanalbau­ teils mit n Anschlüssen (Kanälen) (zusätzlich zur Meß­ einheit R für das Referenzprüfsignal) n Meßeinheiten MU1 bis MUn umfaßt. Die Mehrkanal-Analysevorrichtung gemäß Fig. 14 enthält außerdem n Richtungsbrücken (Richtungskoppler) BRG1 bis BRGn und n Umschalter SW1 bis SWn, n Abschlußwiderstände TR1 bis TRn, eine Si­ gnalquelle 112, einen Spannungsteiler 114 und eine Zeitablenk-Kontrolleinheit 116. Wie sich Fig. 14 entneh­ men läßt, ist hier trotz der erhöhten Anzahl an Prüfkanälen, Meßeinheiten, Umschaltern und Richtungs­ brücken der grundlegende Aufbau derselbe wie bei den Beispielen gemäß der Fig. 6 und 8.

Die Signalquelle 112 erzeugt ein Prüfsignal, dessen Frequenz sich innerhalb eines bestimmten Bereichs in Abhängigkeit von einem Kontrollsignal von der Zeitab­ lenk-Kontrolleinheit 116 linear verändert. Der Span­ nungsteiler 114 teilt die Spannung des von der Signal­ quelle 112 kommenden Prüfsignals auf und führt das Prüfsignal dem ausgewählten Anschluß des n-Kanal-Bau­ teilprüflings durch einen der Umschalter SW1 bis SWn zu. Die Meßeinheit R dient zur Messung eines Signalpe­ gels des von der Signalquelle 112 kommenden Prüfsi­ gnals. Die übrigen Meßeinheiten MU1 bis MUn dienen zur Messung von Signalpegeln der Ausgangssignale (Durchgangssignal und/oder Reflexionssignal) vom ent­ spechenden Kanal des Bauteilprüflings.

Jeder Umschalter SW1 bis SWn verbindet den entsprechen­ den Prüfkanal und die Richtungsbrücke entweder mit der Prüfsignalquelle 112 oder dem Abschlußwiderstand TR. Beim Messen der S-Parameter des n-Kanal-Bauteilprüf­ lings wird einem der Prüfkanäle P1 bis Pn das Prüfsi­ gnal von der Signalquelle 112 zugeführt, während alle anderen Prüfkanäle mit den Abschlußwiderständen TR ver­ bunden sind. Jeder Abschlußwiderstand TR1 bis TRn wird auf die normierte (charakteristische) Impedanz der Ana­ lysevorrichtung und des Bauteilprüflings eingestellt, die üblicherweise 50 Ohm beträgt. Die Richtungsbrücken BRG1 bis BRGn leiten die Signale (Durchgangssignal und/oder Reflexionssignal) vom Bauteilprüfling zur ent­ sprechenden Meßeinheit MU1-MUn.

Vor dem Messen der S-Parameter des Bauteilprüflings wird die Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung gemäß Fig. 14 zur Bestimmung verschiedener Fehlerkoeffizienten kalibriert. Die Fehlerkoeffizienten und das Verfahren zur Bestimmung dieser Fehlerkoeffizienten entsprechen im wesentlichen denjenigen, die bereits im Hinblick auf die Dreikanal-Analysevorrichtung beschrieben wurden. Allerdings ist die Anzahl der Fehlerkoeffizienten und S-Parameter größer als beim ersten Ausführungsbeispiel, sofern die Anzahl (n) der Kanäle des Bauteilprüflings und der Analysevorrichtung drei übersteigt.

Da die erfindungsgemäße Mehrkanalbauteil-Analysevor­ richtung eine ausreichende Anzahl an Kanälen aufweist, um mit allen Kanälen des Mehrkanalbauteils Verbindungen herzustellen, ist es nach vollständigem Anschließen des Bauteilprüflings nicht mehr nötig, die Verbindungen zwischen der Analysevorrichtung und dem Bauteilprüfling zu verändern. Darüber hinaus weist die Mehrkanalbau­ teil-Analysevorrichtung für jeden (dem Empfang von Si­ gnalen vom Bauteilprüfling dienenden) Prüfkanal einen Abschlußwiderstand auf und jeder Abschlußwiderstand wird sowohl bei der Kalibrierung als auch bei der S-Pa­ rameter-Messung verwendet. Somit können genaue Messun­ gen auch durchgeführt werden, wenn die Abschlußwider­ stände vom Idealwert abweichen.

Im Blockschaltbild gemäß Fig. 15 ist der grundlegende Aufbau eines dritten Ausführungsbeispiels der Mehrka­ nalbauteil-Analysevorrichtung zur Messung eines Dreika­ nalbauteils dargestellt. Bei diesem Beispiel stellt die Mehrkanal-Analysevorrichtung eine Kombination aus einem Zweikanal-Netzwerkanalysator und einer Dreikanal-Prüf­ gruppe dar. Der Netzwerkanalysator 310 gemäß Fig. 15 enthält eine Signalquelle 12, eine Zeitablenk-Kon­ trolleinheit 22, zwei Meßeinheiten 14 und 16, eine Meß­ kontrolleinheit 24, eine Anzeigeeinheit 26 und eine Kontrolleinheit 28. Die Signalquelle 12 erzeugt unter der Kontrolle der Zeitablenk-Kontrolleinheit 22 ein Si­ nuswellen-Prüfsignal. Heim Prüfen des Dreikanalbauteil­ prüflings (DUT) 40 wird das Prüfsignal einem durch einen Umschalter 32 (der Prüfgruppe 330) ausgewählten Kanal des Bauteilprüflings 40 zugeführt.

Die Meßkontrolleinheit 24 kontrolliert die gesamten Ab­ läufe im Netzwerkanalysator 310 und führt dabei auch ein Kalibrierungsverfahren durch, um Fehlerkoeffizien­ ten der gesamten Analysevorrichtung zu ermitteln und die Fehlerkoeffizienten zur äußerst genauen Bestimmung der S-Parameter des Bauteilprüflings zu kompensieren. Die Anzeigeeinheit 26 zeigt verschiedene Meßbedingungen und Meßergebnisse der Prüfparameter an. Die Kon­ trolleinheit 28 umfaßt verschiedene Schalter bzw. Um­ schalter und Anzeigeelemente und dient so als Schnitt­ stelle für das Bedienungspersonal der Vorrichtung.

Die Prüfgruppe 330 enthält einen Umschalter 32, drei Richtungsbrücken (Richtungskoppler) 34, 36 und 38 und drei Prüfkanäle 44, 46 und 48, einen Umschalter 150 und einen Abschlußwiderstand 152. Drei Kanäle des Bauteil­ prüflings (DUT) 40 sind mit den entspechenden Prüfkanä­ len durch Kabel verbunden. Der Umschalter 32 führt das Prüfsignal von der Signalquelle 12 wahlweise einem der Prüfkanäle 44, 46 bzw. 48 und damit einem der Kanäle des Bauteilprüflings 40 zu.

Die Richtungsbrücken 34, 36 und 38 ermitteln und über­ tragen Signale von den entsprechenden Prüfkanälen, und damit von den Kanälen des Bauteilprüflings 40, an zwei Meßeinheiten 14 und 16. Da der Netzwerkanalysator 310 nur zwei Meßeinheiten 14 und 16 aufweist, wird ein Si­ gnal von einer der Richtungsbrücken dem Abschlußwider­ stand 152 zugeführt. Das Signal wird dabei mit Hilfe des Umschalters 150 ausgewählt. Der Abschlußwiderstand 152 weist die normierte (charakteristische) Impedanz der Analysevorrichtung (und des Bauteilprüflings) auf, die üblicherweise 50 Ohm beträgt.

Die Tabelle gemäß Fig. 16 zeigt Meßmodi der Analysevor­ richtung gemäß Fig. 15. Dabei ist dieser Tabelle zu ent­ nehmen, welcher Prüfkanal der Prüfgruppe 330 das Prüf­ signal an den Bauteilprüfling 40 liefert, welche Prüfkanäle Signale vom Bauteilprüfling an die Meßein­ heiten übertragen und welcher Prüfkanal mit dem Ab­ schlußwiderstand 152 verbunden ist. So dient beispiels­ weise im Modus a der Prüfkanal 44 als eine Signalquelle "S", welche das Prüfsignal dem Bauteilprüfling zuführt und das Reflexionssignal vom Bauteilprüfling an die Meßeinheit 14 sendet. Der Prüfkanal 46 fungiert als Empfänger "R", der das empfangene Signal an die Meßein­ heit 16 sendet, und der Prüfkanal 48 dient als Last "L", wobei der entsprechende Kanal des Bauteilprüflings durch den Abschlußwiderstand 152 abgeschlossen ist. Die S-Parameter S11, S21 und S31 des Bauteilprüflings 40 werden somit im Modus a und im Modus b, die S-Parameter S12, S22 und S32 des Bauteilprüflings 40 im Modus c und im Modus d, und die S-Parameter S13, S23 und S33 des Bauteilprüflings 40 im Modus e und im Modus f gemessen.

Unter Bezugnahme auf die in den Fig. 17 bis 19 darge­ stellten Signalflußkurven werden nun Fehlerausdrücke (Koeffizienten) bei den in der Tabelle gemäß Fig. 16 ge­ zeigten Meßmodi a bis f erläutert. Fig. 17(a) zeigt ein Signalflußmodell für den in der Tabelle gemäß Fig. 16 mit "S" bezeichneten Prüfkanal, während Fig. 17(b) ein Signalflußmodell für den in der Tabelle gemäß Fig. 16 mit "R" bezeichneten Prüfkanal darstellt. Jeder Prüfka­ nal 44, 46 und 48 ist durch zwei Knotenpunkte gekenn­ zeichnet, nämlich die Knotenpunkte 50 und 52 in Fig. 17(a) und die Knotenpunkte 54 und 56 in Fig. 17(b). Da die Fehlerausdrücke in den Fig. 17(a) und 17(b) denen der Fig. 10(a) und 10(b) entsprechen, erübrigen sich insofern weitere Ausführungen.

Fig. 18 zeigt eine Signalflußkurve für den in der Ta­ belle der Fig. 16 mit "L" bezeichneten Prüfkanal, der mit dem Abschlußwiderstand 152 der Prüfgruppe 330 ver­ bunden ist. Da der Abschlußwiderstand 152 möglicher­ weise nicht einwandfrei ist, kann hier ein Teil des Si­ gnals vom Bauteilprüfling 40 zum Prüfkanal reflektiert werden (Fehlerkoeffizient Ez).

Fig. 19 zeigt eine Signalflußkurve bei Verbindung des Bauteilprüflings mit der Prüfgruppe 330 im Meßmodus a gemäß Fig. 16. Es werden neun S-Parameter S11, S12, S13, S21, S22, S23, S31, S32 und S33 für den Dreikanalbau­ teilprüfling 40 bestimmt, wobei jeder Parameter ein durch komplexe Zahlen ausgedrücktes Amplitudenverhält­ nis darstellt. Diese S-Parameter sind bereits bekannt und wurden unter Bezugnahme auf Fig. 11 erläutert. Bei der Mehrkanal-Analysevorrichtung gemäß Fig. 15 werden alle S-Parameter durch Messung der Spannungen mit Hilfe der Meßeinheiten in den Meßmodi a bis f ermittelt.

Das Flußdiagramm gemäß Fig. 20 zeigt ein Kalibrierungs­ verfahren bei der erfindungsgemäßen Mehrkanalbauteil- Analysevorrichtung (Dreikanalbauteil-Analysevorrich­ tung). Während der Durchführung des Kalibrierungsver­ fahrens ist der Bauteilprüfling 40 nicht mit den Prüfkanälen der Analysevorrichtung verbunden. Fig. 21 zeigt eine Signalflußkurve der Analysevorrichtung beim Kalibrierungsverfahren, wobei der Bauteilprüfling 40 nicht angeschlossen ist. Da das Kalibrierungsverfahren gemäß Fig. 20 demjenigen gemäß Fig. 12 ähnelt, wird es hier nur kurz erläutert.

Wenn die Kalibrierung initiiert wurde (Arbeitsschritt 400), wählt der Umschalter 32 einen Meßmodus aus (Arbeitsschritt 401). Zur Messung des Fehlerkoeffizien­ ten Ex wird der Prüfkanal a (Prüfkanal 44) geöffnet und das Prüfsignal dem Prüfkanal a zugeführt (Arbeitsschritt 402). Die Meßeinheit 16 mißt nun dem Fehlerkoeffizienten Ex (Arbeitsschritt 403).

Zur Bestimmung der Fehlerkoeffizienten Ed, Es und Er wird am Prüfkanal a ein offener Stromkreis beibehalten und die Meßeinheit 14 mißt das empfangene Signal (Arbeitsschritt 404). Der Prüfkanal a wird sodann kurz­ geschlossen (Arbeitsschritt 405) und die Meßeinheit 14 mißt wiederum das empfangene Signal (Arbeitsschritt 406). Der Prüfkanal a wird nun mit einem (normierten) Abschlußwiderstand verbunden (Arbeitsschritt 407) und die Meßeinheit 14 mißt erneut das empfangene Signal (Arbeitsschritt 408). Durch Lösung der in den beschrie­ benen Verfahrensschritten erhaltenen Gleichungen (1), (2) und (3) werden die Fehlerkoeffizienten Ed, Es und Er ermittelt (Arbeitsschritt 409).

Das Kalibrierungsverfahren gemäß Fig. 20 wird nun fort­ gesetzt, indem Arbeitsschritte zur Bestimmung der Feh­ lerkoeffizienten Et und El durchgeführt werden. Dazu werden der Prüfkanal a (Prüfkanal 44) und der Prüfkanal b (Prüfkanal 46) miteinander verbunden (Arbeitsschritt 410) und die Meßeinheit 16 mißt die Spannung des emp­ fangenen Signals (Arbeitsschritt 411). Durch Einsetzen der Koeffizienten Ed, Es und Er und der gemessenen Spannung in die Gleichungen (5) und (6) werden die Feh­ lerkoeffizienten Et und El bestimmt (Arbeitsschritt 412).

Durch ein den Arbeitsschritten 410 bis 412 entsprechen­ des Vorgehen läßt sich auch der Fehlerkoeffizient Ez bestimmen. Dabei werden der Prüfkanal a (Prüfkanal 44) und der Prüfkanal c (Prüfkanal 48) verbunden (Arbeitsschritt 413) und eine Spannung VR11 wird durch die Meßeinheit 14 gemessen (Arbeitsschritt 414). Die in diesem Zustand von der Meßeinheit 14 gemessene Spannung läßt sich wie folgt ausdrücken:

VR11 = Ed + ErEz/(1 - EsEz) (9)

Gemäß dem Verfahren werden die in der oben beschriebe­ nen Weise ermittelten Fehlerkoeffizienten Ed, Es und Er in die Gleichung (9) eingesetzt, wodurch sich der Fehlerkoeffizient Ez für den Prüfkanal c (Prüfkanal 48) ermitteln läßt (Arbeitsschritt 415).

Danach wird durch das Verfahren festgestellt, ob noch ein Meßmodus vorhanden ist, dessen Fehlerkoeffizienten bisher nicht ermittelt wurden (Arbeitsschritt 416). Be­ jahendenfalls setzt das Verfahren wieder mit dem Ar­ beitsschritt 401 ein und die Arbeitsschritte 401 bis 415 werden wiederholt, bis alle Fehlerausdrücke für die Meßmodi b bis f bekannt sind. Danach ist das Kalibrie­ rungsverfahren abgeschlossen.

Wie sich der obigen Beschreibung entnehmen läßt, kann man die Fehlerkoeffizienten der Dreikanalbauteil-Analy­ sevorrichtung für alle Meßmodi ermitteln. Wenn somit die S-Parameter eines Bauteilprüflings durch Verbindung des Bauteilprüflings mit der Vorrichtung bestimmt wer­ den, lassen sich diese Fehlerkoeffizienten bei der Be­ rechnung der S-Parameter eliminieren (kompensieren). Dementsprechend kann man die S-Parameter des Dreikanal­ bauteilprüflings mit hoher Genauigkeit feststellen.

Bei der erfindungsgemäßen Dreikanalbauteil-Analysevor­ richtung ist es auch nicht notwendig, nach dem voll­ ständigen Anschließen des Bauteilprüflings die Verbin­ dungen zwischen der Analysevorrichtung und dem Bauteil­ prüfling zu verändern. Darüber hinaus weist die Dreika­ nalbauteil-Analysevorrichtung einen Abschlußwiderstand 152 auf, der als Abschlußwiderstand für einen der drei Kanäle des Bauteilprüflings dient, und dieser Abschluß­ widerstand wird sowohl bei der Kalibrierung als auch bei der Messung der S-Parameter verwendet. Eine genaue Messung kann somit auch dann erzielt werden, wenn der Abschlußwiderstand vom Idealwert abweicht.

Es sind verschiedene Modifikationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich. So wurden beispielsweise die Fehlerkoeffizienten Ed, Es und Er unter Einsatz der drei Zustände "offen", "kurzgeschlossen" und "belastet" bestimmt. Es ist je­ doch auch möglich, andere Zustände zu verwenden, wie etwa den Abschluß des Prüfkanals durch verschiedene Ab­ schlußwiderstände mit bekannten Reflexionskoeffizienten S11. Bei der Bestimmung der Fehlerkoeffizienten Et und El ist es auch nicht notwendig, daß die Verbindungen zwischen zwei Prüfkanälen ideal sind, d. h. der Durch­ gangskoeffizient kann geringer als eins (1) sein. Es ist dabei nur von Bedeutung, daß die verschiedenen Be­ dingungen zur Berechnung der Fehlerkoeffizienten in die Gleichungen (1) bis (9) miteinfließen.

Claims (21)

1. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung zum Prüfen eines eine Vielzahl von Anschlüssen aufweisenden Mehrka­ nalbauteils, enthaltend

• - eine Signalquelle zur Zuführung eines Prüfsi­ gnals zu einem der Anschlüsse eines zu prüfenden Mehrkanalbauteils (DUT);
• - eine Vielzahl von Prüfkanälen, die es ermög­ licht, alle Anschlüsse des Mehrkanalprüflings (DUT) mit einem entsprechenden Prüfkanal zu ver­ binden;
• - eine Vielzahl von Meßeinheiten zum Messen von Signalen von den entsprechenden, mit den jewei­ ligen Anschlüssen des Mehrkanalprüflings (DUT) verbundenen Prüfkanälen;
• - eine Referenzsignal-Meßeinheit zum Messen des Prüfsignals zur Erzeugung von Referenzdaten hin­ sichtlich der mit Hilfe der Vielzahl von Meßein­ heiten durchgeführten Messung der vom Prüfkanal kommenden Signale;
• - eine Vielzahl von Abschlußwiderständen, von denen jeder jeweils einem der Prüfkanäle zuge­ ordnet ist; und
• - Schaltmittel zur wahlweisen Zuführung des Prüf­ signals zu einem der Prüfkanäle (Eingabeprüfkanal) und zum Unterbrechen der Ver­ bindung des Abschlußwiderstands mit dem Eingabe­ prüfkanal und gleichzeitigem Verbinden der Ab­ schlußwiderstände mit allen anderen Prüfkanälen;
• - wobei Parameter des Mehrkanalprüflings ermittelt werden, ohne daß die Verbindungen zwischen den Prüfkanälen und den Anschlüssen des Bauteilprüf­ lings verändert werden, während mit Hilfe der Schaltmittel jeweils ein anderer Prüfkanal aus­ gewählt wird, bis alle Prüfkanäle als Eingabe­ prüfkanal herangezogen wurden.

2. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend

• - Mittel zur Bestimmung von Fehlerkoeffizienten der Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung, ohne daß dabei der Mehrkanalbauteilprüfling vor dem Messen der Parameter des Mehrkanalbauteilprüf­ lings angeschlossen wird; und
• - Mittel zum Messen der Parameter des Mehrkanal­ bauteilprüflings, wenn alle Kanäle des Mehrka­ nalbauteilprüflings mit entsprechenden Prüfkanä­ len der Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung ver­ bunden sind, und zur Berechnung der Meßwerte und Kompensation der in den gemessenen Parametern enthaltenen Fehlerkoeffizienten, um die tatsäch­ lichen Parameter des Mehrkanalbauteilprüflings zu erhalten.

3. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung nach Ansprüch 2, wobei die Mittel zur Bestimmung der Fehlerkoeffizi­ enten die Schaltmittel zum wahlweisen Zuführen des Prüfsignals zum Eingabeprüfkanal aktivieren, während sie gleichzeitig am Eingabeprüfkanal bestimmte Kali­ brierungsbedingungen herstellen, um die Fehlerkoef­ fizienten des Eingabeprüfkanals durch Messung von Signalen vom Eingabeprüfkanal mit Hilfe der entspre­ chenden Meßeinheit zu ermitteln.

4. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mittel zur Bestimmung der Fehlerkoeffizi­ enten die Schaltmittel zum wahlweisen Zuführen des Prüfsignals zum Eingabeprüfkanal aktivieren, während sie gleichzeitig am Eingabeprüfkanal und/oder einem bestimmten Prüfkanal bestimmte Kalibrierungsbedin­ gungen herstellen, um die Fehlerkoeffizienten zwi­ schen dem Eingabeprüfkanal und dem bestimmten Prüf­ kanal durch Messung von Signalen vom Eingabeprüfka­ nal und dem bestimmten Prüfkanal mit Hilfe der zuge­ hörigen Meßeinheiten zu ermitteln.

5. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mittel zur Bestimmung der Fehlerkoeffizi­ enten die Schaltmittel zum sequentiellen Wechsel des Eingabeprüfkanals aktivieren, während sie gleichzei­ tig die Fehlerkoeffizienten messen, bis alle Prüfkanäle als Eingabeprüfkanal herangezogen wurden.

6. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Fehlerkoeffizienten einen ersten Fehlerko­ effizienten, der ein vom Eingabeprüfkanal zu einem bestimmten Prüfkanal abgeleitetes Signal betrifft, einen zweiten Fehlerkoeffizienten, der ein Reflexi­ onssignal vom Eingabeprüfkanal betrifft, und einen dritten Fehlerkoeffizienten umfassen, der ein Durch­ gangssignal zwischen dem Eingabeprüfkanal und dem bestimmten Prüfkanal betrifft.

7. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mittel zur Bestimmung der Fehlerkoeffizi­ enten bestimmte Kalibrierungsbedingungen am Eingabe­ prüfkanal und/oder einem bestimmten Prüfkanal her­ stellen, wobei die bestimmten Kalibrierungsbedingun­ gen einen "offenen", "kurzgeschlossenen" und "belasteten" Zustand des Prüfkanals umfassen.

8. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Parameter des Mehrkanalbauteilprüflings Streuparameter (S-Parameter) des Mehrkanalbauteil­ prüflings enthalten.

9. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Abschlußwiderstand auf die charakteri­ stische Impedanz der Mehrkanalbauteil-Analysevor­ richtung und des Mehrkanalbauteilprüflings einge­ stellt ist.

10. Verfahren zur Messung von Parametern eines Mehrka­ nalbauteils mit Hilfe einer Mehrkanalbauteil-Analy­ sevorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte enthält:

• a) Bestimmung von Fehlerkoeffizienten der Mehrka­ nalbauteil-Analysevorrichtung ohne den Mehrka­ nalbauteilprüfling (DUT) an Prüfkanäle der Mehr­ kanalbauteil-Analysevorrichtung anzuschließen;
• b) Verbinden aller Kanäle des Mehrkanalbauteilprüf­ lings mit entsprechenden Prüfkanälen der Mehrka­ nalbauteil-Analysevorrichtung;
• c) Zuführen eines Prüfsignals an einen der Kanäle des Mehrkanalbauteilprüflings durch einen ausge­ wählten Prüfkanal (Eingabeprüfkanal), während die anderen Kanäle des Mehrkanalbauteilprüflings durch zur Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung gehörende Abschlußwiderstände abgeschlossen sind;
• d) Messen von Signalen, die die Kanäle des Mehrka­ nalbauteilprüflings durch die entsprechenden Prüfkanäle der Mehrkanalbauteil-Analysevorrich­ tung senden, mit Hilfe zugehöriger Meßeinheiten; und
• e) Wiederholen der Arbeitsschritte (c) und (d) zur Bestimmung von Parametern des Mehrkanalbauteil­ prüflings, ohne dabei die Verbindungen zwischen der Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung und dem Mehrkanalbauteilprüfling zu verändern, während nacheinander jeweils ein anderer Prüfkanal aus­ gewählt wird, bis alle Prüfkanäle als Eingabe­ prüfkanal herangezogen wurden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Arbeitsschritt (a) zur Bestimmung der Fehlerkoeffizienten der Mehr­ kanalbauteil-Analysevorrichtung einen Vorgang ent­ hält, bei dem das Prüfsignal wahlweise einem der Prüfkanäle (Prüfsignalkanal) zugeführt wird, während am Prüfsignalkanal bestimmte Kalibrierungsbedingun­ gen hergestellt werden, um die Fehlerkoeffizienten des Prüfsignalkanals durch Messung eines vom Prüfsi­ gnalkanal kommenden Signals zu ermitteln.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Arbeitsschritt (a) zur Bestimmung der Fehlerkoeffizienten der Mehr­ kanalbauteil-Analysevorrichtung einen Vorgang ent­ hält, bei dem das Prüfsignal wahlweise einem der Prüfkanäle (Prüfsignalkanal) zugeführt wird, während am Prüfsignalkanal und/oder einem bestimmten Prüfka­ nal bestimmte Kalibrierungsbedingungen hergestellt werden, um die Fehlerkoeffizienten des Prüfsignalka­ nals und des bestimmten Prüfkanals durch Messung von vom Prüfsignalkanal und vom bestimmten Prüfkanal kommenden Signalen zu ermitteln.

13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Arbeitsschritt (a) zur Bestimmung der Fehlerkoeffizienten der Mehr­ kanalbauteil-Analysevorrichtung einen Vorgang ent­ hält, bei dem während der Messung der Fehlerkoeffi­ zienten nacheinander jeweils ein anderer Prüfsignal­ kanal ausgewählt wird, bis alle Prüfkanäle als Prüf­ signalkanal herangezogen wurden.

14. Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung zum Prüfen eines Dreikanalbauteils, enthaltend

• - eine Signalquelle zur Zuführung eines Prüfsi­ gnals zu einem der Anschlüsse eines zu prüfenden Dreikanalbauteils (DUT);
• - drei Prüfkanäle, die eine Verbindung jedes An­ schlusses des Dreikanalprüflings (DUT) mit einem entsprechenden Prüfkanal ermöglichen;
• - drei Meßeinheiten zum Messen von Signalen von den entsprechenden, mit den jeweiligen Kanälen des Mehrkanalprüflings (DUT) verbundenen Prüfkanälen;
• - eine Referenzsignal-Meßeinheit zum Messen des Prüfsignals zur Erzeugung von Referenzdaten hin­ sichtlich der mit Hilfe der drei Meßeinheiten durchgeführten Messung der vom Prüfkanal kommen­ den Signale;
• - drei Abschlußwiderstände, von denen jeder je­ weils einem der Prüfkanäle zugeordnet ist; und
• - Schaltmittel zur wahlweisen Zuführung des Prüf­ signals zu einem der Prüfkanäle (Eingabeprüfkanal) und zum Unterbrechen der Ver­ bindung des Abschlußwiderstands mit dem Eingabe­ prüfkanal und gleichzeitigem Verbinden der Ab­ schlußwiderstände mit allen anderen Prüfkanälen;
• - wobei Parameter des Bauteilprüflings ermittelt werden, ohne daß die Verbindungen zwischen der Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung und dem Bau­ teilprüfling verändert werden, während mit Hilfe der Schaltmittel jeweils ein anderer Prüfkanal ausgewählt wird, bis alle Prüfkanäle als Einga­ beprüfkanal herangezogen wurden.

15. Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 14, weiterhin enthaltend

• - Mittel zur Bestimmung von Fehlerkoeffizienten der Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung, ohne daß dabei der Bauteilprüfling vor dem Messen der Parameter des Bauteilprüflings angeschlossen wird; und
• - Mittel zum Messen der Parameter des Bauteilprüf­ lings, wenn alle Kanäle des Bauteilprüflings mit den entsprechenden Prüfkanälen der Dreikanalbau­ teil-Analysevorrichtung verbunden sind, und zur Berechnung der Meßwerte und Kompensation der in den Parametern enthaltenen Fehlerkoeffizienten, um die tatsächlichen Parameter des Bauteilprüf­ lings zu erhalten.

16. Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Mittel zur Bestimmung der Fehlerkoef­ fizienten die Schaltmittel zum wahlweisen Zuführen des Prüfsignals zum Eingabeprüfkanal aktivieren, während sie gleichzeitig am Eingabeprüfkanal be­ stimmte Kalibrierungsbedingungen herstellen, um die Fehlerkoeffizienten des Eingabeprüfkanals durch Mes­ sung von Signalen vom Eingabeprüfkanal mit Hilfe der entsprechenden Meßeinheit zu ermitteln.

17. Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Mittel zur Bestimmung der Fehlerkoef­ fizienten die Schaltmittel zum wahlweisen Zuführen des Prüfsignals zum Eingabeprüfkanal aktivieren, während sie gleichzeitig am Eingabeprüfkanal und/oder einem bestimmten Prüfkanal bestimmte Kali­ brierungsbedingungen herstellen, um die Fehlerkoef­ fizienten zwischen dem Eingabeprüfkanal und dem be­ stimmten Prüfkanal durch Messung von Signalen vom Eingabeprüfkanal und dem bestimmten Prüfkanal mit Hilfe der zugehörigen Meßeinheiten zu ermitteln.

18. Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Mittel zur Bestimmung der Fehlerkoef­ fizienten die Schaltmittel zum sequentiellen Wechsel des Eingabeprüfkanals aktivieren, während sie gleichzeitig die Fehlerkoeffizienten messen, bis alle Prüfkanäle als Eingabeprüfkanal herangezogen wurden.

19. Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Mittel zur Bestimmung der Fehlerkoef­ fizienten bestimmte Kalibrierungsbedingungen am Ein­ gabeprüfkanal und/oder einem bestimmten Prüfkanal herstellen, wobei die bestimmten Kalibrierungsbedin­ gungen einen "offenen", "kurzgeschlossenen" und "belasteten" Zustand des Prüfkanals umfassen.

20. Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung zur Prüfung ei­ nes Dreikanalbauteils, enthaltend

• - eine Signalquelle zur Zuführung eines Prüfsi­ gnals zu einem der Kanäle eines zu prüfenden Dreikanalbauteils (DUT);
• - drei Prüfkanäle, die eine Verbindung der drei Kanäle des Dreikanalprüflings (DUT) mit einem entsprechenden Prüfkanal ermöglichen;
• - zwei Meßeinheiten zum Messen von Signalen von zwei zugehörigen Prüfkanälen, die mit zwei ent­ sprechenden Anschlüssen des Bauteilprüflings (DUT) verbundenen sind;
• - eine Referenzsignal-Meßeinheit zum Messen des Prüfsignals zur Erzeugung von Referenzdaten hin­ sichtlich der von den zwei Meßeinheiten durchge­ führten Messung der Signale vom Prüfkanal;
• - einen Abschlußwiderstand;
• - erste Schaltmittel zur wahlweisen Verbindung ei­ nes der Prüfkanäle (erster Prüfkanal) mit dem Abschlußwiderstand; und
• - zweite Schaltmittel, zur wahlweisen Zuführung des Prüfsignals zu einem der Prüfkanäle (zweiter Prüfkanal), der einen Eingabesignal-Prüfkanal bildet;
• - wobei Parameter des Bauteilprüflings ermittelt werden, ohne daß die Verbindungen zwischen der Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung und dem Bau­ teilprüfling verändert werden, indem Signale vom zweiten Prüfkanal und dem verbleibenden Prüfka­ nal (dritter Prüfkanal) gemessen werden, während mit Hilfe der zweiten Schaltmittel jeweils ein anderer Prüfkanal ausgewählt wird, bis alle Prüfkanäle als Eingabesignal-Prüfkanal herange­ zogen wurden.

21. Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung nach Anspruch 20, weiterhin enthaltend

• - Mittel zur Bestimmung von Fehlerkoeffizienten der Dreikanalbauteil-Analysevorrichtung, ohne daß dabei der Bauteilprüfling vor dem Messen der Parameter des Bauteilprüflings angeschlossen wird;
• - Mittel zum Messen der Parameter des Bauteilprüf­ lings, wenn alle Kanäle des Bauteilprüflings mit entsprechenden Prüfkanälen der Dreikanalbauteil- Analysevorrichtung verbunden sind, und zur Be­ rechnung der Meßwerte und Kompensation der in den Parametern enthaltenen Fehlerkoeffizienten, um die tatsächlichen Parameter des Bauteilprüf­ lings zu erhalten.