DE10115732A1

DE10115732A1 - Verfahren und Vorrichtung zur effizienten Messung von reziproken Mehrtorvorrichtungen bei der Vektornetzanalyse

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Publication number: DE10115732A1
Application number: DE10115732A
Authority: DE
Inventors: David V Blackham
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-03-07
Anticipated expiration: 2021-03-31
Also published as: GB0117765D0; JP2002122621A; US6396285B1; DE10115732C2; GB2369895B; GB2369895A

Abstract

Es sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von Streukoeffizienten für eine getestete Vorrichtung (DUT) unter Verwendung eines Vektornetzanalysators (VNA) offenbart. Üblicherweise werden bei einer DUT, die P Tore aufweist, alle Kombinationen von Reflexions- und Übertragungs-Koeffizienten gemessen und berechnet. Dies gilt selbst für reziproke Vorrichtungen, bei den S¶ijA¶ = S¶jiA¶ ist, da während der Messung die Quellen- und Last-Anpassungen variieren. Die vorliegende Erfindung lehrt jedoch, daß bei reziproken Vorrichtungen lediglich einer der zwei Übertragungs-Koeffizienten zwischen einem ersten Tor (Tor 1) und einem zweiten Tor (Tor 2) gemessen werden muß. Bei dem erfinderischen Verfahren werden Fehlerausdrücke aus den gemessenen Streuausdrücken entfernt. Dann können die Quellen und Last-Anpassungen auf einen normierten Anpassungswert normiert werden. Das Normierungsverfahren entfernt die Unterschiede der Quellen- und Last-Anpassungen. Für reziproke Vorrichtungen muß dementsprechend lediglich einer der zwei reziproken Übertragungs-Koeffizienten gemessen werden, um die Übertragungs-Koeffizienten für beide Richtungen zwischen dem ersten und dem zweiten Tor zu bestimmen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vektornetzanaly satoren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesonde re auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum effizienten Messen von Streuparametern von Mehrtorvorrichtungen in der Vektornetzanalyse.

Vektornetzanalysatoren (VNAs) werden verwendet, um die Übertragungs- und Reflexions-Charakteristika von verschie denen getesteten Vorrichtungen (DUTs; DUT = Device Under Test) zu bestimmen. Auf eine Übertragungs- oder eine Refle xions-Charakteristik wird üblicherweise als ein Streupara meter S Bezug genommen. Um vollständig eine spezielle DUT zu charakterisieren, werden die Übertragungscharakteristika und die Reflexionscharakteristika für alle Kombinationen von zwei Toren ermittelt. Allgemein erfordert dies für eine P-Tor-Vorrichtung P² Streuparameter oder S_ij für jedes i und j, wobei i von 1 bis P und j von 1 bis P gehen. Ein Streu koeffizient wird als S_ij dargestellt, wobei S_ij den Refle xionskoeffizienten für das Tor i, wenn 1 = j ist, und den Übertragungskoeffizienten von dem Tor j zu dem Tor i dar stellt, wenn i ≠ j ist. Aus praktischen Gründen werden ein zusätzlicher unterer Index _M, um einen gemessenen Wert an zuzeigen, ein unterer Index _C für einen teilweise fehler korrigierten Wert (bei dem die Trennungs- und Spurverfol gungs-Fehler korrigiert sind), ein unterer Index _N für ei nen normierten Wert und ein unterer Index _A für einen tat sächlichen Wert verwendet. S_ijM zeigt beispielsweise den ge messenen Übertragungskoeffizienten von dem Tor j zu dem Tor i.

Um vollständig eine Vorrichtung, die DUT, die P Tore auf weist, zu charakterisieren, muß der VNA, der die Tests durchführt, entweder (1) P oder mehr Empfänger aufweisen und P Abtastungen der DUT (hardwareaufwendiger Lösungsan satz) durchführen, oder (2) weniger als P Empfänger aufwei sen und mehr als P Abtastungen (zeitaufwendiger Lösungsan satz) durchführen. Hier kann eine Abtastung als das Verfah ren des Sendens eines Quellensignals (das einfallende Si gnal) von einem gegebenen Tor und des Messens von erfaßten Signalen von einem oder mehreren Toren, die das Quellentor umfassen können, definiert sein. Um beispielsweise eine Vorrichtung, die DUT, die drei Tore (P = 3) aufweist, zu charakterisieren, kann ein VNA, der vier oder mehr Empfän ger aufweist, die Abtastungen durchführen, die in der Ta belle 1A aufgelistet sind. Einen Empfänger, der Empfänger 0, um das einfallende Signal zu messen, und die anderen drei (die Empfänger 1, 2 und 3), um das Signal an jedem der drei Tore zu messen. Dies ist der schnellste Lösungsansatz, derselbe erfordert jedoch einen VNA, der die meiste Hard ware aufweist.

TABELLE 1A

Für einen beliebigen VNA ist die minimale benötigte Zahl von Empfängern zwei - der erste, um das einfallende Signal zu messen, und der andere, um das Signal an einem Tor zu messen. Bei einem Zwei-Tor-VNA, der eine DUT mißt, die drei Tore aufweist, sind die Abtastungen, die in der Tabelle 1B aufgelistet sind, erforderlich. Dies erfordert die gering ste Menge an Hardware innerhalb des VNA, ist jedoch der langsamste Lösungsansatz.

TABELLE 1B

Wenn alternativ ein VNA verwendet wird, der drei Empfänger aufweist, führt der VNA die Abtastungen durch, die in Ta belle 2 aufgelistet sind, um eine Vorrichtung zu charakte risieren, die drei Tore aufweist.

TABELLE 2

Bei einer praktischen Implementation von VNAs gibt es einen Kompromiß zwischen der hardwareaufwendigen Lösung (höherer Aufwand) und der zeitaufwendigen Lösung (langsameres Ver fahren). Auf der einen Seite ist es bei dem hardwareaufwen digen Lösungsansatz aufwendig die zusätzliche Hardware, die für die große Zahl von Empfängern erforderlich ist, zu bau en, zu betreiben und zu warten. Auf der anderen Seite ist bei dem zeitaufwendigen Lösungsansatz eine längere Zeitdau er erforderlich, um eine Vorrichtung vollständig zu charak terisieren, da mehrere Abtastungen durchgeführt werden. Die Zahl der erforderlichen Abtastungen wächst außerdem sehr schnell, sowie P, die Zahl der Tore der Vorrichtung, wächst. Tatsächlich ist bei einem VNA, der zwei Empfänger aufweist, die Zahl der Abtastungen, die erforderlich ist, um eine Vorrichtung vollständig zu charakterisieren, P².

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Charakterisieren einer getesteten Vorrichtung unter Verwendung eines Vektornetzanalysators, eine Vorrich tung zum Charakterisieren einer getesteten Vorrichtung und einen Herstellungsgegenstand zu schaffen, um die Zahl der Empfänger, die Zahl der Abtastungen oder beides zu reduzie ren, um vollständig eine Vorrichtung zu charakterisieren.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Charakterisieren einer getesteten Vorrichtung unter Verwendung eines Vektor netzanalysators gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung zum Cha rakterisieren einer getesteten Vorrichtung gemäß Anspruch 6 und einen Herstellungsgegenstand gemäß Anspruch 8 gelöst.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine getestete Vorrichtung (DUT) durch Messen des Übertragungskoeffizienten für eine Übertragung des Signals von einem ersten Tor zu einem zweiten Tor, S_ijM, charakteri siert werden. Diese Messung kann verwendet werden, um den tatsächlichen Übertragungskoeffizienten der Übertragung des Signals von dem zweiten Tor zu dem ersten Tor, S_jiA, zu be stimmen, ohne den Übertragungskoeffizienten der Übertragung eines Signals von dem zweiten Tor zu dem ersten Tor, S_jiM, messen zu müssen. Natürlich kann das gemessene Signal S_ijM ferner verwendet werden, um den tatsächlichen Übertragungs koeffizienten der Übertragung eines Signals von dem ersten Tor zu dem zweiten Tor zu bestimmen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrich tung zum Charakterisieren einer getesteten Vorrichtung (DUT) offenbart. Die Vorrichtung weist einen Prozessor und einen Speicher auf, der mit dem Prozessor verbunden ist. Der Speicher hält Befehle für den Prozessor, um den Über tragungskoeffizienten S_jiM für die Übertragung eines Signals von einem ersten Tor zu einem zweiten Tor zu messen, und um unter Verwendung dieser Messung den tatsächlichen Übertra gungskoeffizienten S_ijA für die Übertragung eines Signals von dem zweiten Tor zu dem ersten Tor zu bestimmen.

Bei noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein ma schinenlesbarer Speicher offenbart. Der Speicher ist mit Befehlen codiert, die, wenn dieselben durch eine Maschine ausgeführt werden, bewirken, dass ein Übertragungskoeffizi ent S_jiM für die Übertragung eines Signals von einem ersten Tor zu einem zweiten Tor gemessen wird, und daß der tat sächliche Übertragungskoeffizient S_ijA für die Übertragung eines Signals von dem zweiten Tor zu dem ersten Tor be stimmt wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm, das das Verfahren der vorlie genden Erfindung umreißt; und

Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Wie in den Zeichnungen zum Zweck der Darstellung gezeigt, ist die vorliegende Erfindung in einem Verfahren zum Messen eines Übertragungskoeffizienten S_jiM für die Übertragung ei nes Signals von einem ersten Tor zu einem zweiten Tor aus geführt, und ausgeführt, um diese Messung zu verwenden, um den tatsächlichen Koeffizienten S_jiA sowie S_ijA zu bestimmen. Dies ist bei reziproken Vorrichtungen anwendbar, bei denen S_ijA = S_jiA ist. Bei reziproken Vorrichtungen ist es möglich, die Zahl der erforderlichen Übertragungsmessungen um einen Faktor von 2 zu reduzieren. Dies kann unter Verwendung ei ner einzigen Übertragungsmessung S_ijM durchgeführt werden, um zwei Streuparameter S_ijA und S_jiA zu bestimmen, wodurch die Zahl der erforderlichen Messungen reduziert wird, um eine DUT zu charakterisieren. Dementsprechend wird ferner die Zahl der Empfänger (Hardware), die Zahl der erforderli chen Abtastungen (Zeit) oder eine bestimmte Kombination von sowohl der Hardware als auch der Zeit reduziert. Bei den reziproken Vorrichtungen sind, obwohl die tatsächlichen Koeffizienten S_ijA und S_jiA gleich sind, die gemessenen Koeffizienten S_ijM und S_jiM nicht gleich, da die Anpassung an jedem Testtor abhängig davon variiert, ob die Tore zu einer Quellenanpassung, Lastanpassung und dem tatsächlich verwen deten VNA-Tor geschaltet sind. Unter Verwendung des Verfah rens der vorliegenden Erfindung kann jedoch S_ijM normiert werden, um sowohl S_ijM als auch S_jiM darzustellen, und kann beim Bestimmen von allen S-Parametern der DUT verwendet werden.

Vornehmen der Messungen

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Flußdiagramm 100, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung umreißt, dargestellt. Zuerst werden rohe Messungen durchgeführt. Operation 102. Um den Übertragungskoeffizienten von einem der zwei Tore i und j zu bestimmen, wobei i ≠ j, muß lediglich einer der zwei Übertragungskoeffizienten gemessen werden. Das heißt, um vollständig alle S-Parameter fehlerzukorrigieren, muß lediglich eine Messung zwischen jedem Paar von Toren i und j - entweder S_ijM oder S_jiM - durchgeführt werden. Unter Ver wendung des Beispiels, das für die Tabelle 2 oben (für eine Drei-Tor-DUT, die mit einem VNA, der drei Empfänger auf weist, gemessen wird) verwendet wird, sind lediglich drei Abtastungen notwendig, um die DUT vollständig zu charakte risieren. Die drei Abtastungen sind in Tabelle 3A aufgeli stet. Dies liegt daran, daß sobald eine Messung eines Über tragungskoeffizienten von einem ersten Tor zu einem zweiten Tor S_ijM durchgeführt ist, die Messung eines Übertragungs koeffizienten von dem zweiten Tor zu dem ersten Tor S_jiM nicht notwendig ist.

TABELLE 3A (FALL 1)

Alternative Messungen, die durchgeführt werden können, sind in Tabelle 3B aufgelistet. Die alternativen Messungen exi stieren, da für jede Torkombination i und j entweder S_ij oder S_ji gemessen werden kann.

TABELLE 3B (FALL 2)

Fehlerkorrektur

Als nächstes werden die gemessenen Werte teilweise fehler korrigiert, um Trennungsfehler und Frequenzantwortfehler zu entfernen, die durch einen VNA eingeführt werden. Operation 104. Unvollkommenheiten der Netzanalysatorhardware ver schlechtern die Meßgenauigkeit. Der Effekt von bestimmten Hardwareunvollkommenheiten kann charakterisiert und aus den Messungen über eine Vektorfehlerkorrektur entfernt werden. Hardwareunvollkommenheiten, die durch dieses Verfahren kor rigiert werden, umfassen Trennungsfehler (Richtwirkung für Reflexionsmessungen oder Nebensprechen für Übertragungsmes sungen), Frequenzantwort- oder Spurverfolgungs-Fehler und Fehlanpassungsfehler (aufgrund einer Quellenanpassung oder Lastanpassung). Diese Fehler in Mehrtornetzanalysatoren können unter Verwendung von Verfahren charakterisiert wer den, die für eine Zwei-Tor-Fehlerkorrektur eingerichtet sind. Sobald die Fehler charakterisiert sind, können die selben aus den Messungen entfernt werden. Hier werden die Trennungsfehler und die Frequenzantwortfehler wie folgt entfernt:

S_ijC = (S_ijM - X_i,j)/_Ti,j (Gleichung 1)

S_ijC ist der teilweise fehlerkorrigierte Koeffizient;
S_ijM ist der rohe gemessene Koeffizient;
X_i,j ist der Trennungsfehler;
T_i,j ist der Frequenzantwortfehler; und
i geht von 1 bis P und j geht von 1 bis P, wobei P die Zahl der Tore der DUT ist.

Verfahren, um tatsächliche Werte für den Trennungsfehler und den Frequenzantwortfehler für eine beliebige Torkombi nation i und j zu erhalten, sind in der Technik bekannt. Die Tabelle 4 listet beispielsweise eine Tabellierung bzw. Abbildung zwischen den Ausdrücken des charakterisierten Fehlers von drei Zwei-Tor-Kalibrierungen zu einer Drei-Tor- Fehlerkorrektur auf. Diese kann für den Drei-Tor-VNA, der in Fig. 2 dargestellt ist, verwendet werden. Für andere VNA-Konfigurationen könne die Korrelationen und die Feh lerkorrekturwerte, wie in der Technik bekannt, variieren.

Tabelle 4

Normierung

Dann werden die teilweise fehlerkorrigierten Koeffizienten anpassungsnormiert. Operation 106. Die Normierung modifi ziert die effektive Fehlanpassung an jedem Tor, um eine Be dingung einer konstanten Fehlanpassung an jedem Tor und nicht den tatsächlichen Fall, bei dem die Fehlanpassung an jedem Tor abhängig von dem gemessenen S-Parameter variiert, zu simulieren. Die effektive Toranpassung an jedem Tor kann durch mathematisches Addieren eines Normierungsanpassungs ausdrucks modifiziert werden

(G_Nk - G_Uk)

G_Nk ist eine gewünschte normierte Anpassung an dem Tor k;
und

G_Uk ist die aktuelle Anpassung an das Tor k.

Die Beschreibung der gemessenen S-Parameter als eine Funk tion der tatsächlichen S-Parameter und der Restfehler wird unter Verwendung der Regel von Mason durchgeführt. Siehe Samuel J. Mason, "Feedback Theory - Further Properties of Signal Flow Graphs", Proceedings of the IRE, Bd. 44, Nr. 7, S. 920-926, Juli 1956 (im folgenden der "Artikel von Mason"). Der Artikel von Mason ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen. Die Regel von Mason richtet ferner die Bezie hung zwischen den normierten S-Parametern als eine Funktion der teilweise korrigierten S-Parameter und der Normierungs anpassungsausdrücke ein.

Das Normierungsverfahren des Addierens des Normierungsan passungsausdrucks (G_Nk - G_Uk) ist bei DUTs anwendbar, die eine beliebige Zahl von Toren aufweisen. Für den Zweck der Erörterung der vorliegenden Erfindung ist das Normierungs verfahren der vorliegenden Erfindung hierin für eine DUT erklärt, die drei Tore aufweist, die durch einen Abtast-VNA 110 von Fig. 2 charakterisiert werden. Der Abtast-VNA und die Verfahren, die durch die Gleichungen hierin im folgen den dargestellt sind, werden hierin verwendet, um die vor liegende Erfindung darzustellen.

Bezugnehmend auf Fig. 2 weist der VNA 110 eine Signalquelle 112, einen Koppler 111 und drei Tore - Tor 1, Tor 2 und Tor3 - auf. Die Signalquelle 112 führt das Quellensignal zu einem der drei Tore über den Schalter S0 oder eine Kombina tion von S0 und S1 zu. Das Quellensignal geht durch den Koppler 111, um durch einen ersten Empfänger 114 abgetastet zu werden. Signale, die durch eines der drei Tore empfangen werden, können durch einen zweiten Empfänger 115 oder einen dritten Empfänger 116 über Schalter S2, S3, S4 oder eine Kombination dieser Schalter erfaßt werden.

Es sei bemerkt, daß jeder Schalter Widerstände als Ab schlußlastwege für die Wege aufweist, die nicht verwendet werden, um Signale zu senden oder zu empfangen. Wenn ein Weg nicht ausgewählt ist, wird derselbe in inneren Wider ständen abgeschlossen bzw. beendet, die nominell gleich der charakteristischen Impedanz des Systems sind. Allgemein werden, da jedes Tor in unterschiedlichen Widerständen en det, die Anpassungsausdrücke abhängig davon variieren, in welchen Widerstand die Leitung endet.

Dann erfordert das Normierungsverfahren die Bestimmung der folgenden Gleichungen. Die normierten Koeffizienten S_ijN werden wie folgt bestimmt:

S_ijN = S_ijc/[1 - S_ijc(G_jL - Gas)] (Gleichung 2)

S_ijN ist der normierte Koeffizient;
S_ijC ist der teilweise fehlerkorrigierte Koeffizient;
G_jL ist die Lastanpassung an dem Tor j;
G_jS ist die Quellenanpassung an dem Tor j; und
i geht von 1 bis P und j geht von 1 bis P, wobei P die Zahl der Tore für die DUT ist.

Für die Abtast-DUT, die drei Tore aufweist, die unter Ver wendung des Abtast-VNA 110 gemessen werden, ist die Glei chung 2 ("Glg. 2") zum Bestimmen der normierten Streu koeffizienten, die die Tore 2 oder 3 als die Quellentore aufweisen, nämlich S_12N, S_22N, S_32N, S_13N, S_23N und S_33N, anwend bar. Für die normierten Streukoeffizienten, die das Tor 1 als das Quellentor aufweisen, werden die normierten Koeffi zienten S_i1N wie folgt bestimmt:

S_i1N = [_Si1C + (S_i3N S_31C [G_3L(S1) - G_3L(S0)])]/ [1 - S_11C (G_1L - G_1S)] (Glg. 3)

S_i1N ist der normierte Koeffizient, der die Quelle an dem Tor 1 aufweist;
S_i1C ist der teilweise fehlerkorrigierte Koeffizient, der die Quelle an dem Tor 1 aufweist;
G_3L(S1) ist die Lastanpassung an dem Tor 3, wenn dasselbe in dem Schalter S1 endet;
G_3L(S0) ist die Lastanpassung an dem Tor 3, wenn dasselbe in dem Schalter S0 endet; und
i geht von 1 bis P, wobei P die Zahl der Tore für die DUT ist.

Bei den normierten Streukoeffizienten, die das Tor 1 als ein Quellentor aufweisen, ist die Glg. 3 erforderlich, da Normierungen für beide Tore 1 und 3 erforderlich sind. Dies liegt daran, daß das Tor 3 in dem Schalter S0 oder dem Schalter S1 endet. Für den dargestellten Abtast-VNA von Fig. 2 ist die Tabelle 5A die Schaltmatrix, die alle Schal toptionen auflistet. Für die Reflexionsmessungen ist das Tor, das mit dem anderen Empfänger verbunden ist, in Klam mern in der Tabelle 5A angemerkt.

TABELLE 5A

Die Gleichung 3 oben ist für alle Vorrichtungen anwendbar. Bei reziproken Vorrichtungen ist es nicht erforderlich, daß alle Übertragungskoeffizienten gemessen werden. Daher sind nicht alle der gemessenen Koeffizienten für die Anwendung durch die Gleichungen Glg. 2 und Glg. 3 verfügbar. Dies liegt daran, daß lediglich eines der reziproken Paare S_ij und S_ji gemessen wird. Folglich werden abhängig davon, wel ches der reziproken Paare gemessen wird, und bei dem vor liegenden Beispiel ferner abhängig davon, welcher Schalter für die Messung verwendet wird, die Anpassungsausdrücke be rücksichtigt. Wiederholt man zwei Beispielfälle können die Tabellen 3A und 3B wie folgt kombiniert werden:

TABELLE 5B

Für den Fall 1 ist die Normierungsgleichung Glg. 3 mit der Ausnahme von S₁₁ und S₂₁ anwendbar. Diese sehen wie folgt aus:

S_11N = [S_11C (1 - S_11C[G_1L - G_1S)] + [([S_13N]²[G_3l(S1) - G_3L(S0)]/ (1 + S_33N[G(S1) - G_3L(S0)])] (Glg. 4)

und

S_21N = [S_21C/(1 - S_11C[G_1L - G_1S])] + [(S_32N S_13N [G_3L(S1) - G_3L(S0)])] (1 + S_33N[G_3L(S1) - G_3L(S0)])] (Glg. 5)

S_11N ist der normierte Reflexionskoeffizient für das Tor 1;
S_11C ist der teilweise fehlerkorrigierte Reflexionskoeffi zient für das Tor 1;
G_1L ist die Lastanpassung an dem Tor 1;
G_1S ist die Quellenanpassung an dem Tor 1;
S_13N ist der normierte Übertragungskoeffizient von dem Tor 3 zu dem Tor 1;
S_33N ist der normierte Reflexionskoeffizient für das Tor 3;
G_3L(S1) ist die Lastanpassung an dem Tor 3, wenn dasselbe in dem Schalter S1 endet;
G_3L(S0) ist die Lastanpassung an dem Tor 3, wenn dasselbe in dem Schalter S0 endet;
S_21N ist der normierte Übertragungskoeffizient von dem Tor 1 zu dem Tor 2;
S_21C ist der teilweise fehlerkorrigierte Übertragungs koeffizient von dem Tor 1 zu dem Tor 2; und
S_32N ist der normierte Übertragungskoeffizient von dem Tor 2 zu dem Tor 3.

Unter Verwendung der Werte, die aus den Gleichungen Glg. 2, 3, 4 und 5 gewonnen werden, kann die folgende Matrix S_N-1 von normierten Streukoeffizienten in dem Fall 1 gebildet werden:

Für den Fall 2 ist die Normierungsgleichung Glg. 3 mit Aus nahme von S11 und S21 anwendbar. Diese sehen wie folgt aus:

S_11N = [S_11C/(1 - S_11C/S_11C[G_1L - G_1S])] + [([S_31C]²[G_3L(S1) - G_3L(S0)][1 + S_33N(G_3L(S1) - G_3L(S0)])) / (1 - S_11C[G_1L - G_1S])²] (Glg. 6)

und

S_31N = [S_31C (1 + S_33N[G_3L(S1) - G_3L(S0)])]/ [1 - S_11C(G_1L - G_1S)] (Glg. 7)

S_11N ist der normierte Reflexionskoeffizient für das Tor 1;
S_11C ist der teilweise fehlerkorrigierte Reflexionskoeffi zient für das Tor 1;
G_1L ist die Lastanpassung an dem Tor 1;
G_1S ist die Quellenanpassung an dem Tor 1;
S_31C ist der teilweise fehlerkorrigierte Übertragungs koeffizient von dem Tor 1 zu dem Tor 3;
S_31N ist der normierte Übertragungskoeffizient von dem Tor 1 zu dem Tor 3;
S_33N ist der normierte Reflexionskoeffizient für das Tor 3;
G_3L(S1) ist die Lastanpassung an dem Tor 3, wenn dasselbe in dem Schalter S1 endet;
G_3L(S0) ist die Lastanpassung an dem Tor 3, wenn dasselbe in dem Schalter S0 endet;
S_21N ist der normierte Übertragungskoeffizient von dem Tor 1 zu dem Tor 2;
S_21C ist der teilweise fehlerkorrigierte Übertragungs koeffizient von dem Tor 1 zu dem Tor 2; und
S_23N ist der normierte Übertragungskoeffizient von dem Tor 3 zu dem Tor 2.

Unter Verwendung der Werte, die aus den Gleichungen Glg. 2, 3, 6 und 7 gewonnen werden, kann die folgende Matrix S_N-2 von normierten Streukoeffizienten bei dem Fall 2 gebildet werden:

Unter Verwendung der normierten Streukoeffizientenmatrix können die tatsächlichen Streukoeffizienten wie folgt be stimmt werden:

S_A = S_N(I + G S_N)^-1 (Glg. 8)

S_A ist die Matrix der tatsächlichen Streukoeffizienten

S_N ist entweder S_N Fall 1 oder S_N Fall 2, wie es oben für den Abtast-VNA von Fig. 2 beschrieben ist, oder allgemein eine Normierungsmatrix, die unter Verwendung der Glei chungen 2 und 3 gebildet wird;
I ist die Identitätsmatrix

G ist eine normierte Anpassungsmatrix

Gleichung Glg. 8 zeigt, daß selbst bei reziproken Vorrich tungen S_ijM nicht lediglich als S_ijM eingesetzt werden kann, um S_ijA und S_jiA zu finden. Vielmehr wird jeder S-Parameter durch alle anderen S-Parameter beeinflußt. Der Normierungs schritt ermöglicht die Verwendung von S_ijM, um sowohl S_ijA als auch S_jiA zu finden, um daher einen Vorteil aus der Re ziprozität der getesteten Vorrichtung zu ziehen.

Weiter bezugnehmend auf Fig. 2 kann der VNA 110 ferner ei nen Prozessor 118 umfassen, der mit den Empfängern 114, 115 und 116 zum Lesen der gemessenen gestreuten Werte verbunden ist. Der Prozessor ist vorzugsweise mit einem Speicher 120 verbunden. Der Speicher 120 ist vorzugsweise ein program mierbarer Nur-Lese-Speicher (PROM; PROM = Programmable Read Only Memory); der Speicher 120 kann jedoch eine beliebige geeignete maschinenlesbare Vorrichtung sein, die, ohne Be grenzung, einen Direktzugriffsspeicher (RAM; RAM = Random Access Memory), ein Magnetlaufwerk (eine Festlaufwerkvor richtung), ein optisches Laufwerk (CD-ROM) oder eine Kombi nation derselben umfassen kann. Dieser Speicher 120 kann mit Befehlen codiert sein, die, wenn dieselben durch den Prozessor 118 ausgeführt werden, bewirken, daß der Prozes sor 118 den S-Parameter S_ijM für ein Signal von einem ersten Tor zu einem zweiten Tor mißt und den tatsächlichen Koeffi zienten S_ijA von dem zweiten Tor zu dem ersten Tor bestimmt. Das erste Tor kann gleich dem zweiten Tor sein oder sich von demselben unterscheiden. Die Befehle implementieren vorzugsweise die Technik und die Verfahren, die hierin im vorhergehenden erörtert sind. Der Prozessor 120 kann ferner mit einer Ausgangsvorrichtung 122 verbunden sein, um die Streukoeffizienten anzuzeigen.

Aus dem vorhergehenden ist es offensichtlich, daß das DUT- Charakterisierungsverfahren und die DUT-Charakterisierungs vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Hardwareerfor dernisse für einen VNA und die Charakterisierungszeit oder beides reduzieren. Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben und dargestellt sind, ist die Erfindung nicht auf diese spezifischen Formen oder Anordnungen von Teilen, die so beschrieben und darge stellt sind, begrenzt. Die DUT kann beispielsweise viele Tore aufweisen, oder der VNA kann eine beliebige Zahl von Empfängerschaltungen umfassen. Das Verfahren, das ohne Be grenzung die Gleichungen, wie hierin im vorhergehenden dar gestellt, umfaßt, kann außerdem für eine Anwendung für VNAs modifiziert sein, die eine variierende Zahl von Empfänger schaltungen aufweisen.

Claims

1. Verfahren zum Charakterisieren einer zu testenden Vor richtung (DUT) unter Verwendung eines Vektornetzwerk analysators (110), mit folgenden Schritten:
Messen (102) eines Übertragungskoeffizienten S_ijM für eine Übertragung eines Signals von einem ersten Tor (Tor 1) zu einem zweiten Tor (Tor 2); und
Bestimmen (104, 106, 108) eines tatsächlichen Übertra gungskoeffizienten S_jiA für eine Übertragung eines Si gnals von dem zweiten Tor (Tor 2) zu dem ersten Tor (Tor 1) unter Verwendung des gemessenen Übertragungs koeffizienten S_ijM, ohne den Übertragungskoeffizienten S_jiM für eine Übertragung eines Signals von dem zweiten Tor (Tor 2) zu dem ersten Tor (Tor 1) messen zu müs sen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der tatsächliche Übertragungskoeffizient S_jiA bestimmt wird durch
teilweise Fehlerkorrigieren (104) des gemessenen Über tragungskoeffizienten S_ijM, was zu einem teilweise feh lerkorrigierten Koeffizienten S_ijC führt;
Anwenden einer Toranpassungsnormierung (106) auf den teilweise fehlerkorrigierten Koeffizienten S_ijC; und
Bestimmen (108) des tatsächlichen Übertragungskoeffi zienten S_jiA für eine Übertragung eines Signals von dem ersten Tor (Tor 1) zu dem zweiten Tor (Tor 2).

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem der gemessene Übertragungskoeffizient S_ijM durch Subtrahieren eines charakterisierten Trennungsausdrucks und dann Teilen durch einen charakterisierten Frequenzantwortausdruck teilweise fehlerkorrigiert (104) wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem der teil weise korrigierte Koeffizient durch Anwenden eines An passungsausdrucks (G_N - G_U) an jedem Tor, wobei G_N eine gewünschte normierte (106) Anpassung ist und G_U eine aktuelle Anpassung ist, normiert wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, bei dem die tat sächlichen Streukoeffizienten durch Anwenden der Glei chung
S_A = S_N(I + G S_N)^-1
bestimmt (108) werden, wobei
S_A eine Matrix von tatsächlichen Streukoeffizienten ist;
S_N eine Matrix von normierten Streukoeffizienten ist;
I die Identitätsmatrix ist; und
G eine normierte Anpassungsmatrix ist.

6. Vorrichtung (110) zum Charakterisieren einer zu te stenden Vorrichtung (DUT), mit folgenden Merkmalen:
einem Prozessor (118);
einem Speicher (120), der mit dem Prozessor (118) ver bunden ist, wobei der Speicher (120) Befehle für den Prozessor (118) aufweist, um
einen Übertragungskoeffizienten S_jiM für eine Übertragung eines Signals von einem ersten Tor (Tor 1) zu einem zweiten Tor (Tor 2) zu messen;
und um
einen tatsächlichen Übertragungskoeffizienten S_ijA für eine Übertragung eines Signals von dem zwei ten Tor (Tor 2) zu dem ersten Tor (Tor 1) zu be stimmen (104, 106, 108).

7. Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 6 mit ferner folgen den Merkmalen:
einer Signalquelle (112) zum Erzeugen eines Testsi gnals;
Toren (Tor 1, Tor 2, Tor 3), die mit der Signalquelle zum Übertragen und Empfangen des erzeugten Signals verbunden sind; und
Empfängern (114, 115, 116) zum Abtasten des empfange nen Signals.

8. Herstellungsgegenstand (110) mit folgenden Merkmalen:
einem maschinenlesbaren Speicher (120); und
Befehlen, die in dem Speicher codiert sind, wobei die Befehle bewirken, daß eine Maschine
einen Übertragungskoeffizienten S_jiM für eine Übertra gung eines Signals von einem ersten Tor (Tor 1) zu ei nem zweiten Tor (Tor 2) mißt (102); und
einen tatsächlichen Übertragungskoeffizienten S_ijA für eine Übertragung eines Signals von dem zweiten Tor (Tor 2) zu dem ersten Tor (Tor 1) bestimmt (104, 106, 108).

9. Gegenstand (110) gemäß Anspruch 8, der ferner Befehle für die Maschine (110) aufweist, um den Übertragungs koeffizienten S_jiA zu bestimmen, wobei die Befehle be wirken, daß die Maschine (110) den gemessenen Übertragungskoeffizienten S_ijM teilweise fehlerkorrigiert, was zu einem teilweise fehlerkorri gierten Koeffizienten S_ijC führt;
eine Toranpassungsnormierung (106) auf den teilweise fehlerkorrigierten Koeffizienten S_ijC anwendet; und
einen tatsächlichen Übertragungskoeffizienten S_jiA für eine Übertragung eines Signals von dem ersten Tor (Tor 1) zu dem zweiten Tor (Tor 2) bestimmt (108).

10. Gegenstand (110) gemäß Anspruch 9, bei dem der gemes sene Übertragungskoeffizient S_ijM durch Subtrahieren eines charakterisierten Trennungsausdrucks und dann Teilen durch einen charakterisierten Frequenzant wortausdruck teilweise fehlerkorrigiert (104) wird.

11. Gegenstand (110) gemäß Anspruch 9 oder 10, bei dem der teilweise korrigierte Koeffizient durch Anwenden eines Anpassungsausdrucks (G_N - G_U) an jedem Tor, wobei G_N eine gewünschte normierte Anpassung ist und G_U eine aktuelle Anpassung ist, normiert (106) wird.

12. Gegenstand (110) gemäß Anspruch 9, 10 oder 11, bei dem die tatsächlichen Streukoeffizienten durch Anwenden der Gleichung
S_A = S_N (I + G S_N)^-1
bestimmt (108) werden, wobei
S_A eine Matrix von tatsächlichen Streukoeffizienten ist;
S_N eine Matrix von normierten Streukoeffizienten ist;
I die Identitätsmatrix ist; und
G eine normierte Anpassungsmatrix ist.