DE10314811B4

DE10314811B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Netzwerkanalysators

Info

Publication number: DE10314811B4
Application number: DE10314811A
Authority: DE
Inventors: Ali Malden Boudiaf; Vahe Lexington Adamian; Peter Leominister Phillips
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Keysight Technologies Inc
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: DE10314811A1; DE20305226U1; JP2004163395A; US6853198B2; US20040095145A1

Abstract

Verfahren zum Kalibrieren eines Vektornetzwerkanalysators (200), der zumindest zwei Referenzempfänger, insgesamt 2N Messtore (103) und einen ersten und einen zweiten Testkanal (110, 112) aufweist, wobei N eine ganze Zahl ist, und wobei unter den 2N Messtoren (103) N direkte Paare von Messtoren (103) derart definiert sind, dass in jedem direkten Paar von Messtoren (103) ein erstes Messtor in der Lage ist, mit dem ersten Testkanal verbunden zu werden, und ein zweites Messtor in der Lage ist, mit dem zweiten Testkanal verbunden zu werden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
für jedes Messtor (103), Verbinden eines Reflexionselements mit demselben und Messen einer Reflexionscharakteristik,
Schalten eines Leitungselementes mit einer Verzögerung zwischen die N direkten Paare der Messtore (103) und Messen von Reflexions- und Übertragungs-Charakteristika in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung für jedes der N direkten Paare der Messtore (103),
Schalten eines Durchgangskalibrierungsstandards zwischen die N direkten Paare der Messtore (103) und...

Description

Ein Vektornetzwerkanalysator („VNA" = vector network analyzer) wird verwendet, um das Verhalten einer elektrischen Vorrichtung über ein Band von Frequenzen zu charakterisieren. Aufgrund von Fehlübereinstimmung und Lecken ist es momentan nicht möglich, ein Testobjekt („DUT" = device under test) bei hohen Frequenzen ohne eine Kalibrierung des VNA direkt zu messen. Es existieren Fehler bei einer Messung unter Verwendung eines VNA. Diese Meßfehler tragen zu der Ungewißheit der Messung bei, die nur dem DUT zuzuordnen ist. Durch Quantifizieren dieser Meßfehler können ihre Auswirkungen mathematisch aus der Messung entfernt werden, um Charakterisierungsparameter für die Vorrichtung selbst zu ergeben. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet kann erkennen, je besser die Quantifizierung der Meßfehler, desto besser die Fähigkeit, ihre Auswirkungen auf die Vorrichtungscharakterisierung zu entfernen. Meßfehler in dem VNA können in zwei Kategorieren aufgeteilt werden: Zufallsfehler und systematische Fehler. Zufallsfehler sind nicht wiederholbare Meßabweichungen aufgrund von Rauschen und Temperaturänderungen. Zufallsfehler sind nicht vorhersehbar und sind schwer angemessen quantifizierbar. Systematische Fehler sind wiederholbare Meßabweichungen in der VNA-Testsatzhardware. Systematische Fehler sind vorhersehbar und können quantifiziert und mathematisch entfernt werden. Systematische Fehler sind die bedeutendste Quelle der VNA-Meßungewißheit bei der Charakterisierung einer Vorrichtung. Daher ist es vorteilhaft, die systematischen Fehler aus den VNA-Messungen zu quantifizieren und zu entfernen. Üblicherweise wird die Quantifizierung der systematischen Fehler durch eine VNA-Kalibrierung erreicht. Durch Verbinden einer Anzahl von bekannten Kalibrierungsartefakten mit Toren des VNA können die Kalibrierungsartefakte gemessen werden, die Meßergebnisse mit bekannten Ergebnissen verglichen werden und dann können systematische Fehlerkoeffizienten algorithmisch aus dem Beitrag extrahiert werden, der von der bekannten Kalibrierungsvorrichtung zu der Messung gemacht wurde. Messungen einer unbekannten Vorrichtung verwenden demzufolge die systematischen Fehlerkoeffizienten, um die Charakteristika mathematisch zu extrahieren, die ausschließlich dem DUT zuzuschreiben sind.
Es besteht eine Anzahl von Kalibrierungsverfahren, die für einen Zwei-Tor-VNA verfügbar sind. Kalibrierungsverfahren werden nach der Gruppe von Kalibrierungsstandards benannt, die verwendet werden, um systematische Fehlerkoeffizienten zu extrahieren. Bestimmte der üblicheren Verfahren verwenden Kurzschluß-, Leerlauf-, Last- und Durchgangs-Kalibrierungsstandards („SOLT" = short, open, load und through), Durchgangs-, Reflexions- und Leitungs-Kalibrierungsstandards („TRL" = through, reflect und line) und eine Reihe von elektronischen Lasten, die als Kalibrierungsstandard verwendet werden („elektronische Kalibrierung" oder „Ecal").
Ein bevorzugtes Verfahren bei Meßlaboren ist die TRL-Kalibrierung. Sie wird bevorzugt, da sie die genaueste Bewertung der systematischen Fehler erreicht. Der Grund dafür ist die Verwendung eines Luftleitungs-Standards, der sehr präzise hergestellt werden kann. Zusätzlich dazu besteht kein Bedarf, die Größe des Reflexionskoeffizienten des „Reflexionselement"-Kalibrierungsartefakts zu kennen und kein Bedarf, die Verzögerung des „Leitungselement"-Kalibrierungsartefakts zu kennen. Eine bessere Meßgenauigkeit in einer Herstellungsumgebung liefert eine bessere Rückkopplung bei der Produktprozeßsteuerung sowie genauere statistische Modelle für die Produktkostenanalyse. Eine bessere Meßgenauigkeit in einer Forschungs- und Ent wicklungs-Umgebung liefert ein genaueres Vorrichtungsmodell, was es Simulatoren ermöglicht, das Verhalten des Produkts im Kontext einer Schaltung besser vorherzusehen.
Die U.S.-Patentanmeldung Seriennr. 10/098,040 mit dem Prioritätsdatum 18. September 2000 (veröffentliche Anmeldung US 2002/0173975 A1) mit dem Titel „Method and Apparatus for Linear Characterization on Multiterminal Single-ended of Balanced Devices" (hierin „die '040 Patentanmeldung") und andere U.S.-Patentanmeldungen, die eine Priorität aus derselben Provisional-Anmeldung beanspruchen, offenbaren ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine SOLT-Kalibrierung, die an Mehrfachtorvorrichtungen anwendbar ist. Durch spezifische Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen ist ein Systemblockdiagramm eines Vier-Tor-VNA 100 gezeigt, der mit einem Testobjekt 101 („DUT") verbunden ist, wie durch die '040 Patentanmeldung beschrieben wird, in der ein einzelner Referenzkanal 102 und zwei Testkanäle, ein erster Testkanal 111 („A") und ein zweiter Testkanal 112 („B"), eingesetzt werden. Der Referenzkanal 102 tastet das ankommende Signal ab, das durch den Signalgenerator 105 erzeugt wird, durch einen Referenzkanalabtaster 110, der in Reihe zwischen den Signalgenerator 105 und den Quellübertragungsschalter 106 plaziert ist. Der Quellübertragungsschalter 106 verbindet den Signalgenerator 105 elektrisch mit einem ersten Signalweg 107 oder einem zweiten Signalweg 108. Der Quellübertragungsschalter 106 schließt den Signalweg 107 oder 108, der nicht mit dem Signalgenerator 105 verbunden ist, mit einer Quellübertragungs-Charakteristikimpedanz 109 ab. Ein Schaltnetzwerk 150 schafft eine Verbindung des ersten oder des zweiten Testkanals 111, 112 mit einem der 2N Meßtore 103₁ bis 103_2N . Das Schaltnetzwerk 150 wird in der '040 Patentanmeldung gelehrt, deren Lehren hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Der erste und der zweite Testkanal 111, 112 messen die gestreuten, reflektierten und übertragenen Signale von einem der Meßtore 103, das mit dem DUT 101 verbunden ist, ansprechend auf den Stimulus von dem Signalgenerator 105. Der Testaufbau von 1 liefert eine vollständige SOLT-Kalibrierungsmethodik. Es besteht jedoch ein Bedarf nach einem genaueren Verfahren der Vorrichtungscharakterisierung. Gemäß dem Stand der Technik schafft das TRL-Kalibrierungsverfahren eine verbesserte Kalibrierungsgenauigkeit, ist jedoch nur an 2-Tor-Vorrichtungen anwendbar. Es besteht daher ein Bedarf nach einem Verfahren und einer Vorrichtung für eine genauere Kalibrierung und Messung von Mehrfachtorvorrichtungen.

Die DE 19755659 A1 beschreibt eine Anordnung zum Kalibrieren eines Netzwerkanalysators zur industriellen Serienmessung von n-Tor-Netzwerken. Insbesondere bezieht die sich auf das Kalibrieren eines Netzwerkanalysators, der m-Messtore aufweist, aber in einer Messschaltung zur industriellen Serienmessung von n-Tor-Netzwerken benutzt wird. Hierzu werden die m-Messtore über eine Messschaltmatrix mit m-Netzwerkanalysator-Anschlusstoren und n-Messtoren mit dem Netzwerk verbunden, wobei n >= m ist. Eine Kalibrierschaltmatrix mit n-Referenztoren und m-Kalibrierstandard-Anschlusstoren, deren n-Referenztore an die n-Messtore der Messschaltmatrix angeschlossen sind, wird verwendet, um bei der Kalibration die Messschaltung aus Netzwerkanalysator und Messschaltmatrix mit einer automatischen Kalibriervorrichtung zu verbinden. Die charakteristischen Daten der verschiedenen möglichen Schaltwege zwischen den n-Referenztoren und den m-Kalibrierstandard-Anschlusstoren der Kalibrierschaltmatrix sind bekannt. Auf bekannte Weise werden nacheinander an die m-Kalibrierstandard-Anschlusstore der Kalibrierschaltmatrix Kalibrierstandards angeschlossen. Die Kalibrierstandards umfassen Eintor- und Zweitor-Kalibrierstandards. Bei den Reflexionsmessungen mit dem Eintor-Kalibrierstandard, wird der an ein spezielles Kalibrierstandard-Anschlusstor angeschlossene Standard über alle möglichen n-Messtore mit den m-Netzwerkanalysator-Anschlusstoren verbunden. In dem Fall der Kalibrierung mit dem Zweitor-Kalibrierstandard wird dieser in einem mit zwei der Kalibrierstandard-Anschlusstore angeschlossenen Zustand über jedes Paar von Messtoren mit einem Paar von Netzwerkanalysator-Anschlusstoren verbunden.

Die DE 19736897 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kalibrierung eines vektoriellen Netzwerkanalysators mit zwei Messtoren und vier Messstellen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Vektornetzwerkanalysators mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 12 gelöst.

Ein Verfahren zum Kalibrieren eines Meßweges eines Vektornetzwerkanalysators bzw. eines Vektornetzwerkanalysators weist die Schritte des Bereitstellens eines Vektornetzwerkanalysators auf, der zumindest zwei Referenzempfänger und insgesamt 2N-Meßtore aufweist, wobei N eine ganze Zahl ist. Ein Hochreflexions-Kalibrierungsstandard wird an jedem Meßtor vorgelegt, und der VNA mißt eine Reflexionscharakteristik für jedes Meßtor. Ein Leitungskalibrierungsstandard wird zwischen N direkten Paaren der Meßtore vorgelegt. Der VNA mißt dann Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika für jedes der N direkten Paare. Ein Durchgangskalibrierungsstandard wird zwischen jedem einzelnen der N direkten Paare vorgelegt, und Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika für jedes der N Paare werden gemessen. Das Verfahren berechnet dann Direktivitäts-, Quellübereinstimmungs- und Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für jedes einzelne der Meßtore.

Eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Meßwegs eines Vektornetzwerkanalysators („VNA") weist einen Vektornetzwerkanalysator auf, der zumindest zwei Referenzempfänger, zwei Testkanäle und insgesamt 2N Meßtore aufweist, wobei N eine ganze Zahl ist. Das System weist ferner eine Einrichtung zum Messen und Speichern von Hochreflexionscharakteristika für jedes Meßtor auf, wenn ein Hochreflexionskalibrierungsstandard mit derselben verbunden ist, von Vorwärtsreflexionscharakteristika, Rückwärtsreflexionscharakteristika, Vorwärtsübertragungscharakteristika und Rückwärtsübertragungscharakteristika des Leitungselements für jedes der N direkten Paare der Meßtore, wenn ein Leitungskalibrierungsstandard zwischen dieselben geschaltet ist, von Vorwärtsreflexionscharakteristika, Rückwärtsreflexionscharakteristika, Vorwärtsübertragungscharakteristika und Rückwärtsübertragungscharakteristika des direkten Durchgangselements für jedes der N direkten Paare, wenn ein Durchgangskalibrierungsstandard zwischen dieselben geschaltet ist, und von Vorwärtsreflexionscharakteristika, Rückwärtsreflexionscharakteristika, Vorwärtsübertragungscharakteristika und Rückwärtsübertragungscharakteristika des indirekten Durchgangselements für jedes einzelne der N-1 indirekten Paare der Meßtore, wenn der Durchgangskalibrierungsstandard zwischen dieselben geschaltet ist. Das System weist ferner eine Einrichtung zum Berechnen der Direktivität, der Quellübereinstimmung und der Reflexionsverfolgung für jedes einzelne der Meßtore basierend auf den Hochreflexionscharakteristika, den Vorwärtsreflexionscharakteristika, Rückwärtsreflexionscharakteristika, Vorwärtsübertragungscharakteristika und Rückwärtsübertragungscharakteristika des Leitungselements, den Vorwärtsreflexionscharakteristika, Rückwärtsreflexionscharakteristika, Vorwärtsübertragungscharakteristika und Rückwärtsübertragungscharakteristika des Durchgangselements, und der Lastanpassung für jedes Meßtor und der Vorwärtsübertragungsverfolgung und der Rückwärtsübertragungsverfolgung für jedes der N direkten Paare und der N-1 indirekten Paare auf.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen bekannten Testaufbau und einen VNA;
2 eine Vorrichtung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung;
3 bis 16 Schritte zum Messen von direkten Paaren von Meßtoren bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren;
17 und 18 Schritte zum Messen indirekter Paare von Meßtoren bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren;
19 einen Flußgraphen von Fehlerkoeffizienten für X- und Y-Fehleradapter;
20 und 21 Schritte zum Messen proximaler Paare von Meßtoren bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren; und
22 bis 26 ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 2 der Zeichnungen ist ein Systemblockdiagramm eines 4-Tor-VNA 200 gezeigt, der erste und zweite Referenzkanäle 201 bzw. 202 und erste und zweite Referenzkanalabtasteinrichtungen 110 bzw. 210 einsetzt. Bei dem Testaufbau, der in 2 gezeigt ist, können die Abtasteinrichtungen 110, 210 bei einem spezifischen Beispiel Brücken oder Richtkoppler sein. Die Referenzkanalabtasteinrichtungen 110, 210 sind in dem ersten und dem zweiten Signalweg 107, 108 an einer gegenüberliegenden Seite eines Signalübertragungsschalters 106 von dem Signalgenerator 105 plaziert. Die Abtasteinrichtungen 110, 210 extrahieren in einer Richtung einen kleinen, vorhersehbaren Abschnitt des Signals, das auf dem ersten und zweiten Signalweg 107, 108 für eine Messung durch den ersten bzw. zweiten Referenzkanal 201, 202 vorliegt. Der abgetastete Abschnitt ist typischerweise -10 dB bis -20 dB relativ zu dem Signalpegel auf dem Signalweg 107 oder 108. Der Quellübertragungsschalter 106 verbindet entweder den Signalgenerator 105 mit dem ersten Signalweg 107 und eine Signalübertragungschalter-Abschlußlast 109 mit dem zweiten Signalweg 108 oder verbindet den Signalgenerator 105 mit dem zweiten Signalweg 108 und verbindet die Signalübertragungsschalter-Abschlußlast 109 mit dem ersten Signalweg 107. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel sind nur zwei Schaltpositionen für den Signalübertragungsschalter 106 vorhanden.
Ein System zum Messen eines Mehrfachtor-DUT 101 weist so viele Meßtore 103₁ bis 103_2N auf wie DUT-Tore vorliegen. Das darstellende Beispiel, das in den Zeichnungen gezeigt ist, umfaßt ein 4-Tor-DUT 101, das mit den Meßtoren 103₁ , 103₂ , 103₃ und 103₄ verbunden ist. Die Lehren der vorliegenden Erfindung können jedoch an einen Mehrfachtor-Testaufbau zum Messen von DUTs angewendet werden, die mehr als vier Vorrichtungsverbindungen aufweisen. Ein Schaltnetzwerk 150 ermöglicht eine Verbindung jedes Meßtores 103₁ bis 103_2N mit einem ersten oder zweiten Signalweg 107, 108 oder einer Lokalabschlußimpedanz 104₁ bis 104_2N . Bestimmte Schaltnetzwerkkonfigurationen verbinden eines der Meßtore 103 mit dem ersten Signalweg 107 und/oder ein anderes der Meßtore 103 mit dem zweiten Signalweg 108, während die verbleibenden Wege durch die Lokalabschlußimpedanz 104 abgeschlossen werden. Das Schaltnetzwerk 150 weist ferner Abtastarme 113, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Abtastarme 113₁ bis 113₄ auf. Die Abtastarme 113₁ bis 113₄ weisen jeweils eine Abtasteinrichtung 114 auf, die einen kleinen und vorhersehbaren Abschnitt des Signalpegels abtastet, der an dem jeweiligen Meßtor 103 vorliegt. Die Abtasteinrichtung 113 kann ein Koppler oder eine Brücke sein, die etwas zwischen -10 dB und -20 dB des Signalpegels von dem Signalpegel einnimmt, der an dem jeweiligen Meßtor 103 vorliegt. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel gemäß den vorliegenden Lehren ist der Abschnitt, der von den Meßtoren 103 abgetastet wird, derselbe Abschnitt, der von den Signalwegen 107, 108 abgetastet wird. Das abgetastete Signal kann dann entweder mit einem ersten oder einem zweiten Testkanal 111, 112 verbunden werden, durch einen jeweiligen Abtastschalter 115, oder kann mit einer Abtastarm-Abschlußlast 116 verbunden werden. Ein Schaltnetzwerk 150 dieser Konfiguration kann einen Reflexionsweg von den Meßtoren 103 mit mindestens entweder dem ersten oder dem zweiten Testkanal 111, 112 verbinden, während es die Reflexionswege von den Meßtoren 103 abschließt, die nicht mit einem Testkanal in einer Lokalenabtastarm-Abschlußimpedanz 116 verbunden sind.
Bei einem Verfahren gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird eine TRL-Kalibrierung an einem Mehrfachtor-DUT mit 2N Vorrichtungsverbindungen durchgeführt, durch Durchführen einer herkömmlichen 2-Tor-TRL-Kalibrierung zuerst an einem der N direkten Paare der Meßtore. Ein Benutzer kann die N direkten Paare durch Darstellen aller Meßtore 103 in Gruppierungen von zwei Meßtoren 103 definieren, wobei ein erstes Tor in dem direkten Paar in der Lage ist, mit dem ersten Testkanal 111 verbunden zu werden, und ein zweites Tor in dem direkten Paar in der Lage ist, mit dem zweiten Testkanal 112 verbunden zu werden. Als ein Beispiel, wenn 2N Meßtore vorliegen, sind die direkten Meßtorpaare die Meßtore 103₁ und 103_N+1 , die Meßtore 103₂ und 103_N+2 usw., bis zu dem direkten Paar der Meßtore 103_N und 103_2N , wobei die Meßtore 103₁ bis 103_N in der Lage sind, mit dem ersten Testkanal 110 verbunden zu werden, und die Meßtore 103_N+1 bis 103_2N in der Lage sind, mit dem zweiten Testkanal 112 verbunden zu werden.
Das Verfahren gemäß den vorliegenden Lehren führt dann eine Durchgangselementsmessung an den N-1 indirekten Paaren der Meßtore 103 für ein 2N-Tor-DUT durch. Die N-1 indirekten Paare sind als jene Gruppierungen von zwei Meßtoren 103 definiert, die nicht in dem Satz von direkten Paaren von Meßtoren repräsentiert sind, wo ein erstes Meßtor in dem indi rekten Paar in der Lage ist, mit dem ersten Testkanal 111 verbunden zu werden, und das zweite Meßtor in dem indirekten Paar in der Lage ist, mit dem zweiten Testkanal 112 verbunden zu werden. Bei dem dargestellten Beispiel liegen zwei direkte Paare vor; das erste direkte Paar weist die Meßtore 103₁ und 103₃ auf und das zweite direkte Paar weist die Meßtore 103₂ und 103₄ auf. Ferner liegen bei dem spezifischen Beispiel zwei indirekte Paare vor; das erste indirekte Paar weist die Meßtore 103₁ und 103₄ auf und das zweite indirekte Paare weist die Meßtore 103₂ und 103₃ auf.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 3 der Zeichnungen ist ein Hochreflexionskalibrierungsstandard 301 gezeigt („das Reflexionselement 301"), der mit dem Meßtor 103 des ersten direkten Paars verbunden ist, das in der Lage ist, mit dem ersten Testkanal 111 verbunden zu werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies das Meßtor 103₁ . Das Schaltnetzwerk 150 wird dann so eingestellt, daß das Meßtor 103₁ mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist und der jeweilige Abtastarm 113₁ mit dem ersten Testkanal 111 verbunden ist. Alle verbleibenden unbenutzten Meßtore 103₂ , 103₃ und 103₄ schließen in ihren jeweiligen lokalen Abschlußlasten 104 ab und ihre jeweiligen Abtastarme 113 sind mit den Abtastarm-Abschlußlasten 116₂ , 116₃ und 116₄ verbunden. Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen wird, sind für die Messung des Meßtors 103₁ nur die Schaltnetzwerkkonfiguration, die in der Charakteristikimpedanz abschließt und jene Meßtore 103, die in der Lage sind, mit dem ersten Testkanal 111 verbunden zu werden, für die Ergebnisse wichtig. Da die Isolation der Schalter, die das Schaltnetzwerk 150 aufweisen, so hoch ist, stellen die Meßtore 103, die zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanal 112 in der Lage sind, die Hochreflexionsmessung nicht dar. Das Reflexionselement 301 kann eine unbekannte Größe aufweisen, ihre Phasencharakteristika müssen jedoch bekannt sein. Der Signalgenerator 105 durchläuft dann einen gewünschten Frequenzbereich, wie durch eine Bedienperson programmiert wird, und Messungen werden an spezifischen Fre quenzen über den Bereich durchgeführt. Während des Frequenzdurchlaufs mißt und speichert der VNA 200 ein Verhältnis des gemessenen Signalpegels an dem ersten Testkanal 111 über den gemessenen Signalpegel an dem ersten Referenzempfänger 201. Das resultierende Verhältnis ist ein frequenzabhängiger Reflexionskoeffizient, der hierin als eine Hochreflexionscharakteristik für das Meßtor 301₁ bezeichnet wird.
A_{reflect_1}/R1_{reflect_1}
Unter spezifischer Bezugnahme auf 4 der Zeichnungen wird dasselbe Reflexionselement 301 von dem Meßtor 103₁ abgetrennt und mit dem verbleibenden Meßtor in dem ersten direkten Paar verbunden, bei diesem spezifischen Beispiel dem Meßtor 103₃ . Das Schaltnetzwerk 150 ist dann so konfiguriert, daß das Meßtor 103₃ sich in dem zweiten Signalweg 108 befindet, wobei der erste Signalweg 103 durch eine Charakteristikimpedanz 109 abgeschlossen wird und der Abtastarm 113₃ mit dem zweiten Testtor 112 verbunden ist. Die unbenutzten Meßtore 103, die in der Lage sind, mit dem zweiten Testtor 112 verbunden zu werden, bei dem spezifischen Beispiel dem Meßtor 103₄ , sind durch die Lokalecharakteristikimpedanz 104 in dem Schaltnetzwerk 150 abgeschlossen. Die Abtastarme 113 der unbenutzten Meßtore 103 sind ebenfalls durch die jeweiligen Abtastarm-Abschlußlasten 116 abgeschlossen. Der Signalgenerator 105 stimuliert den zweiten Signalweg 108 mit einem Signal, das über denselben gewünschten Frequenzbereich gefegt wird wie bei der Reflexionsmessung des Meßtores 103₁ . Der VNA 200 mißt und speichert eine Messung eines Verhältnisses des gemessenen Signalpegels an dem zweiten Testkanal 112 über einen gemessenen Signalpegel des zweiten Signalweges 108, wie dasselbe dem zweiten Referenzempfänger 202 vorgelegt wird, was ein frequenzabhängiges Array des reflektierten Signalpegels ergibt, hierin bezeichnet als eine Hochreflexionscharakteristik für das Meßtor 103₃ :
B_{reflect_3}/R2_{reflect_3}
Unter spezifischer Bezugnahme auf 5 der Zeichnungen ist es ein nächster Schritt des Kalibrierungsprozesses, einen Niedrigverlust-Verzögerungsleitungs-Kalibrierungsstandard 401 („das Leitungselement 401") zwischen das erste direkte Paar, bei dem dargestellten Beispiel das Meßtor 103₁ und das Meßtor 103₃ , zu schalten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Leitungselement 401 eine Luftleitung, d. h. eine Verzögerungsleitung die ein Luftdielektrikum aufweist, das üblicherweise in Meßlaboren verwendet wird. Für Auf-Wafer-Messungen wird eine Verzögerungsleitung verwendet. Die Verzögerung des Leitungselements 401 ist unbekannt, aber die physikalischen Dimensionen des Leitungselements 401 beziehen sich auf einen Bereich von Kalibrierungsfrequenzen. Zusätzliche Verzögerungsleitungs-Kalibrierungsstandards können verwendet werden, um nach Wunsch einen breiteren Frequenzbereich abzudecken. Die Verzögerung des Leitungselements 401 ist über einen Frequenzbereich definiert, der durch ungefähr mehr als 20 Grad Phasenverschiebung an einer niedrigsten spezifizierten Frequenz und weniger als 160 Grad Phasenverschiebung an einer höchsten spezifizierten Frequenz eingeschränkt ist. An Frequenzen um 500 MHz und darunter werden Koaxialluftleitungsdimensionen sehr groß und nicht praktikabel. In diesem Fall, und unter spezifischer Bezugnahme auf 6, werden zwei angepasste Hochqualitätslasten 501 („die angepaßten Lasten 501") mit jedem Meßtor 103 des direkten Paares verbunden. Die angepaßten Lasten 501 werden zum Kalibrieren des VNA in einem Frequenzbereich nach unten bis zu der niedrigsten VNA-Frequenz verwendet. Die resultierenden Kalibrierungswerte des Leitungselements 401 und die angepaßten Lasten 501 sind unterschiedlich, aber die algorithmischen Formeln, die die gemessenen Verhältnisse verwenden, sind gleich.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 5 der Zeichnungen, in der das Leitungselement 104 gemessen wird, ist der Über tragungsschalter 106 so gesetzt, daß der Signalgenerator 105 den ersten Signalweg 107 stimuliert und der zweite Signalweg 108 wird an der Charakteristikimpedanz 109 abgeschlossen. Das Schaltnetzwerk 150 ist so konfiguriert, daß das Meßtor 103₁ das Stimulussignal von dem ersten Signalweg 107 akzeptiert, und das Signal von dem Abtastarm 113₁ wird dem ersten Testtor 111 vorgelegt. Das Schaltnetzwerk 150 ist ferner so konfiguriert, daß das Meßtor 103₃ in der Übertragungsschaltungs-Charakteristikimpedanz 109 durch den zweiten Signalweg 108 abgeschlossen wird und ein übertragenes Signal wird dem zweiten Testtor 112 durch den Abtastarm 113₃ vorgelegt. Der Signalgenerator 105 durchläuft den gewünschten Frequenzbereich und der VNA 200 mißt den Signalpegel von dem ersten und zweiten Testkanal 111, 112 und dem ersten und dem zweiten Referenzempfänger 201, 202 und speichert die Ergebnisse in einem Datenarray. Zu Zwecken der Klarheit und Konsistenz werden alle resultierenden Messungen als Messungen in Vorwärtsrichtung betrachtet, wenn der Signalgenerator 105 mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist. Dementsprechend werden die Messungen, die von dem Leitungselement 401 in der Vorwärtsrichtung durchgeführt werden, als folgende Datenarrays dargestellt:
A_{f_line_13},
B_{f_line_13},
R1_{f_line_13}, und
R2_{f_line_13},
wobei jedes Array eine Reihe von gemessenen Punkten an spezifischen Frequenzen entlang des gewünschten Frequenzbereichs aufweist.
Der Übertragungsschalter 106 wird dann neu konfiguriert (in den Zeichnungen nicht gezeigt), so daß der Signalgenerator 105 den zweiten Signalweg 108 stimuliert und der erste Signalweg 107 schließt in der Übertragungsschaltercharakteristikimpedanz 109 ab. Die Konfiguration des Schaltnetzwerks 150 wird von den Vorwärtsrichtungsmessungen nicht verän dert. Der Signalgenerator 105 durchläuft wiederum den gewünschten Frequenzbereich und der VNA 200 mißt den Signalpegel von dem ersten und dem zweiten Testkanal 111, 112 und dem ersten und dem zweiten Referenzempfänger 201, 202 und speichert dieselben in Datenarrays. Zu Zwecken der Klarheit und Konsistenz werden alle resultierenden Messungen als Rückwärtsrichtungsmessungen betrachtet, wenn der Signalgenerator 105 mit dem zweiten Signalweg 108 verbunden ist. Entsprechend werden die Messungen, die von dem Leitungselement 104 in Rückwärtsrichtung gemacht werden, als folgende Datenarrays dargestellt:
A_{r_line_13},
B_{r_line_13},
R1_{r_line_13}, und
R2_{r_line_13},
wobei jedes Array eine Reihe von gemessenen Punkten an spezifischen Frequenzen entlang des gewünschten Frequenzbereichs aufweist.
Wenn ein breiterer Frequenzbereich notwendig ist, wird dasselbe Meßverfahren an dem ersten direkten Paar, bei dem spezifischen Ausführungsbeispiel den Meßtoren 103₁ und 103₃ durchgeführt, wobei eine unterschiedliche Luftleitung ein unterschiedliches Frequenzband abdeckt. Zusätzlich dazu können die angepaßten Lasten 501, wie in 6 der Zeichnungen gezeigt ist, verwendet werden, um eine Hochverlustleitung zu simulieren, die eine perfekte Anpassung aufweist, um Messungen an niedrigeren Frequenzen zu nehmen als mit einem Luftleitungskalibrierungsstandard praktizierbar ist. Abhängig von der angepaßten Last, der Qualität der Anpassung an höheren Frequenzen und dem gewünschten Frequenzbereich können die angepaßten Lasten anstelle des Luftleitungskalibrierungsstandards verwendet werden. Wenn neue Messungen für die unterschiedlichen Frequenzbereiche unter Verwendung der geeigneten Kalibrierungsstandards durchgeführt werden, werden die Ergebnisse in den Vorwärts- und Rückwärts-Richtungsarrays gespeichert, wobei jeder Datenpunkt einer spezifischen Stimulussignalfrequenz entspricht. Dementsprechend kann sich das Kalibrierungsfrequenzband über mehr Frequenzen erstrecken als mit einem einzelnen Luftleitungskalibrierungsstandard möglich ist.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 7 der Zeichnungen ist ein nächster Schritt in dem Kalibrierungsprozeß, einen Durchgangskalibrierungsstandard 601 („das Durchgangselement 601") zwischen das erste direkte Paar, das Meßtor 103₁ und das Meßtor 103₃ in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, zu schalten. Das Durchgangselement 601 kann entweder eine Länge oder eine Lange ungleich Null aufweisen. In jedem Fall muß eine elektrische Länge des Durchgangselements 601 einen bekannten Wert aufweisen. Für Auf-Wafer-Messungen ist es nicht möglich, einen Durchgangskalibrierungsstandard mit hoch qualitativer Null zu erhalten. Dementsprechend wird für Auf-Wafer-Messungen der Durchgangskalibrierungsstandard ungleich Null verwendet.
Um das Durchgangselement 601 zu messen, wird der Übertragungsschaltung 106 so gesetzt, daß der Signalgenerator 105 den ersten Signalweg 107 stimuliert, und der zweite Signalweg 108 ist in der Übertragungsschaltungs-Charakteristikimpedanz 109 abgeschlossen. Das Schaltnetzwerk 150 ist so konfiguriert, daß das Meßtor 103₁ das Stimulussignal von dem ersten Signalweg 107 akzeptiert, und der Abtastarm 113₁ ist mit dem ersten Testtor 111 verbunden. Das Schaltnetzwerk 150 ist ferner so konfiguriert, daß das Meßtor 103₃ in der Übertragungsschaltungscharakteristikimpedanz 109 durch einen zweiten Signalweg 108 abgeschlossen ist, und der Abtastarm 113₃ ist mit dem zweiten Testtor 112 verbunden. Die unbenutzten Meßtore 103, die bei dem spezifischen Ausführungsbeispiel die Meßtore des zweiten direkten Paars aufweisen, Meßtor 103₂ und Meßtor 103₄ , sind in den Lokalcharakteristikimpedanzen 104₂ bzw. 104₄ abgeschlossen. Die Abtastarme 113₂ und 113₄ sind ferner in den lokalen Abtastarm-Abschlußlasten 116₂ und 116₄ abgeschlossen. Der Signal generator 105 durchläuft den gewünschten Frequenzbereich und der VNA 200 mißt den Signalpegel von dem ersten und dem zweiten Testkanal 111, 112 und dem ersten und dem zweiten Referenzempfänger 201, 202 und speichert die Ergebnisse in dem Speicher. Gemäß der Nomenklatur, die zu Zwecken der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, werden die resultierenden Messungen als Vorwärtsrichtungsmessungen betrachtet, da der Signalgenerator 105 mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist. Entsprechend werden die Messungen die von dem Durchgangselement 601 in der Vorwärtsrichtung gemacht werden als folgende Arrays dargestellt:
A_{f13_thru},
B_{f13_thru},
R1_{f13_thru}, und
R2_{f13_thru},
wobei jedes Array eine Reihe von gemessenen Punkten an spezifischen Frequenzen entlang des gewünschten Frequenzbereichs aufweist.
Der Übertragungsschalter 106 wird dann so gesetzt (nicht gezeigt), daß der Signalgenerator 105 den zweiten Signalweg 108 stimuliert und der erste Signalweg ist in der Übertragungsschaltungscharakteristikimpedanz 109 abgeschlossen. Das Schaltnetzwerk 150 wird nicht verändert. Der Signalgenerator 105 durchläuft wiederum den gewünschten Frequenzbereich und der VNA 200 mißt den Signalpegel von dem ersten und dem zweiten Testkanal 111, 112 und dem ersten und dem zweiten Referenzempfänger 201, 202 und speichert dieselben in dem Speicher. Da der Signalgenerator 105 mit dem zweiten Signalweg 108 verbunden ist, werden die resultierenden Messungen als Rückwärtsrichtungsmessungen betrachtet. Entsprechend werden die Messungen, die von dem Durchgangselement 601 in Rückwärtsrichtung gemacht werden, als folgende Arrays dargestellt:
A_{r13_thru},
B_{r13_thru},
R1_{r13_thru}, und
R2_{r13_thru},
wobei jedes Array eine Reihe von gemessenen Punkten an spezifischen Frequenzen entlang des gewünschten Frequenzbereichs aufweist.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 8 der Zeichnungen und mit dem immer noch angeschlossenen Durchgangselement 601 ist der Übertragungsschalter 106 so konfiguriert, daß der Signalgenerator 105 sich in dem ersten Signalweg 106 befindet und der zweite Signalweg 108 in der Charakteristikimpedanz 109 abgeschlossen ist. Messungen des ersten direkten Paares werden weiterhin durchgeführt. Dementsprechend ist das Schaltnetzwerk 150 so konfiguriert, daß das Meßtor 103₁ mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist und der jeweilige Abtastarm 113₁ mit dem ersten Testkanal 111 verbunden ist. Die verbleibenden unbenutzten Meßtore 103, die in der Lage sind, mit dem ersten Testkanal 111 verbunden zu werden, bei dem spezifischen Beispiel das Meßtor 103₂ , sind an jeweiligen lokalen Charakteristikimpedanzen 104 abgeschlossen, bei dem spezifischen Beispiel der lokalen Charakteristikimpedanz 104₂ . Zusätzlich dazu ist der Abtastarm 113₂ des unbenutzten Meßtors 103₂ in der lokalen Abtastarm-Charakteristikimpedanz 116₂ abgeschlossen. Das Schaltnetzwerk 150 ist ferner so konfiguriert, daß das Meßtor, das in der Lage ist, mit dem zweiten Testkanal 112 in dem ersten direkten Paar verbunden zu werden, genauer gesagt das Meßtor 103₃ , an der jeweiligen lokalen Charakteristikimpedanz abgeschlossen ist, 104₃ bei dem spezifischen Beispiel, und der jeweilige Abtastarm 113₃ ist mit dem zweiten Testkanal 112 verbunden. Die Meßtore 103 der direkten Paare, die nicht gemessen werden, sind ebenfalls in Lokalcharakteristikimpedanzen abgeschlossen, bei dem spezifischen Beispiel der Lokalcharakteristikimpedanz 104₂ und 104₄ , und die jeweiligen Abtastarme 113₂ und 113₄ sind in einer Lokalabtastarmabschlußlast 116₂ und 116₄ abgeschlos sen. Der Signalgenerator 105 durchläuft wiederum den gewünschten Frequenzbereich und für jeden Frequenzpunkt in dem Bereich mißt der VNA 200 ein Verhältnis des Reflexionsansprechverhaltens über dem Stimulus und ein Verhältnis des Übertragungsansprechverhaltens über dem Stimulus des abgeschlossenen Durchgangselements 601 und speichert die Daten in den nachfolgenden Arrays:
A_{f13_termthru}/R1_{f13_termthru}
B_{f13_termthru}/R1_{f13_termthru}
Unter spezifischer Bezugnahme auf 9 der Zeichnungen ist das Durchgangselement 601 wiederum zwischen die Meßtore 103 des ersten direkten Paares geschaltet und der Übertragungsschalter 106 wird dann neu konfiguriert, so daß der Signalgenerator 105 in dem zweiten Signalweg 108 vorliegt und der erste Signalweg 107 in der Charakteristikimpedanz 109 abgeschlossen ist. Das Schaltnetzwerk 150 wird ferner neu konfiguriert, so daß das Meßtor 103 bei dem ersten direkten Paar, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 112 in der Lage ist, bei dem dargestellten Beispiel das Meßtor 103₃ , mit dem zweiten Signalweg 108 verbunden ist, und der jeweilige Abtastarm 113₃ ist mit dem zweiten Testkanal 112 verbunden. Das Meßtor 103 in dem ersten direkten Paar, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage ist, das Meßtor 103₁ bei dem dargestellten Beispiel, ist in der jeweiligen lokalen Charakteristikimpedanz 104₁ abgeschlossen, und der jeweilige Abtastarm 113₁ ist mit dem ersten Testkanal 111 verbunden. Die Meßtore 103 der direkten Paare, die nicht gemessen werden, sind lokal in ihren Charakteristikimpedanzen abgeschlossen, bei dem dargestellten Beispiel 104₂ und 104₄ . Zusätzlich dazu sind die Abtastarme 113 der unbenutzten Meßtore 103, bei dem dargestellten Beispiel die Abtastarme 113₂ und 113₄ , in ihren jeweiligen Lokalabtastarmabschlußlasten 116₂ und 116₄ abgeschlossen. Der Signalgenerator 105 durchläuft den gewünschten Frequenzbereich und für jeden Frequenzpunkt in dem Bereich mißt der VNA 200 ein Verhältnis des Signalpegels des Reflexionsansprechverhaltens des abgeschlossenen Durchgangselements 106 über dem Signalpegel des Stimulussignals, wie gemessen an dem Referenzkanal 201, und ein Verhältnis des Signalpegels des Übertragungsansprechverhaltens des abgeschlossenen Durchgangselements 601 über dem Signalpegel des Stimulussignals. Die gemessenen Werte werden in Datenarrays gespeichert:
A_{r13_termthru}/R1_{r13_termthru}, und
B_{r13_termthru}/R1_{r13_termthru},
Unter spezifischer Bezugnahme auf die 10 bis 16 der Zeichnungen werden dieselben Kalibrierungsschritte und Messungen, die Bezug nehmend auf die 3 bis 9 der Zeichnungen beschrieben wurden, für die Meßtore ausgeführt, die das zweite direkte Paar aufweisen, bei dem dargestellten Beispiel das Meßtor 103₂ und das Meßtor 103₄ . Dementsprechend werden die resultierenden Daten, die durch den Prozeß für das zweite direkte Paar gesammelt werden, gemessen und in den folgenden Datenarrays gespeichert:
A_{reflect_2},
R1_{reflect_2},
B_{reflect_4},
R2_{reflect_4},
A_{f24_line},
B_{f24_line},
R1_{f24_line},
R2_{f24_line},
A_{r24_line},
B_{r24_line},
R1_{r24_line},
R2_{r24_line},
A_{f24_thru},
B_{f24_thru},
R1_{f24_thru},
R2_{f24_thru},
A_{r24_thru},
B_{r24_thru},
R1_{r24_thru},
R2_{r24_thru},
A_{f24_termthru}/R1_{f24_termthru},
B_{f24_termthru}/R1_{f24_termthru},
B_{r24_termthru}/R2_{r24_termthru},
A_{r24_termthru}/R2_{r24_termthru},
wobei alle der Datenarrays einen einzelnen Meßpunkt für jede Frequenz aufweisen, die in dem gewünschten Frequenzbereich gemessen wird. Es ist am besten, dieselben Frequenzpunkte entlang des Bereichs so zu messen, daß jedes Array einen gemessenen Wert für jeden Frequenzpunkt aufweist. Es ist jedoch akzeptabel, die Daten zu interpolieren, um einen Wert für einen spezifischen Frequenzwert zu erhalten, solange der Frequenzwert innerhalb der Grenze der niedrigsten gemessenen Frequenz und der höchsten gemessenen Frequenz in dem gewünschten Frequenzbereich liegt und das Intervall zwischen den Frequenzen klein genug ist, um das DUT einschließlich aller Resonanzen desselben vollständig zu charakterisieren. Wenn mehrere Leitungskalibrierungsstandards verwendet werden, um einen breiteren Frequenzbereich zu erhalten, werden die Messungen, die durch den VNA 200 genommen werden, in geeigneten Arrayelementen in einem größeren Array gespeichert, das ein Element für jede Frequenz entlang des Frequenzbereichs von Interesse aufweist. Dementsprechend können mehrere Schritte des Verbindens von Kalibrierungsstandards und Durchführens von Messungen durchgeführt werden, um ein einzelnes Datenarray vollständig zu besiedeln.
Bei einer Mehrfachtorkalibrierung gemäß einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung werden dieselben Kalibrierungsschritte und Messungen, die in den 3 bis 9 der Zeichnungen beschrieben sind, für die Meßtore aller direkten Paare ausgeführt. Die allgemeine Beschreibung eines Satzes von direkten Paaren für ein DUT, das 2N Tore aufweist, weist den Satz auf, bei dem m ein Satz aus ganzen Zahlen zwischen 1 und N ist, und die direkten Paare sind das Meßtor 103_m und das Meßtor 103_N+m . Messungen jedes direkten Paares ergeben 22 Datenarrays, die bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung gespeichert und beibehalten werden.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 17 der Zeichnungen ist der nächste Schritt des Prozesses, das Durchgangselement 601 zwischen das erste indirekte Paar von Meßtoren zu schalten, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Meßtor 103₁ und das Meßtor 103₄ aufweist. Der Signalübertragungsschalter 106 ist so konfiguriert, daß der Signalgenerator 105 den ersten Signalweg 107 stimuliert und der zweite Signalweg 108 ist in der Charakteristikimpedanz 109 abgeschlossen. Das Schaltnetzwerk 150 ist so konfiguriert, daß das Meßtor 103 des ersten direkten Paares, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage ist, bei dem dargestellten Beispiel das Meßtor 103₁ , mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist, und der jeweilige Abtastarm 113₁ ist mit dem ersten Testkanal 111 verbunden. Das Schaltnetzwerk 150 ist ferner so konfiguriert, daß das Meßtor 103 des ersten indirekten Paares, das zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanal 112 in der Lage ist, bei dem dargestellten Beispiel das Meßtor 103₄ , an der jeweiligen lokalen Abschlußlast 104₄ abgeschlossen ist, und der jeweilige Abtastarm 113₄ ist mit dem zweiten Testkanal 112 verbunden. Alle unbenutzten Meßtore, bei dem spezifischen Beispiel das Meßtor 103₂ und das Meßtor 103₃ , sind in der jeweiligen lokalen Abschlußlast 104₂ und 104₃ abgeschlossen, und ihre jeweiligen Abtastarme 113₂ und 113₄ sind in den jeweiligen Lokalabtastarmabschlußlasten 116₂ und 116₃ abgeschlossen. Der Signalgenerator 105 durchläuft dann den gewünschten Frequenzbereich und das Verhältnis des Signalpegels an dem ersten Testkanal 111 über dem Signalpegel an dem ersten Referenzempfänger 201 wird gemessen und als zusätzliche Datenarrays gespeichert:
A_{f14_thruterm}/R1_{f14_thruterm}, und
B_{f14_thruterm}/R1_{f14_thruterm}.
Der Übertragungsschalter 106 wird dann neu konfiguriert (nicht gezeigt), so daß der Signalgenerator 105 den zweiten Signalweg 108 stimuliert und der erste Signalweg 107 in der Charakteristikimpedanz 109 abgeschlossen ist. Das Schaltnetzwerk 150 ist so konfiguriert, daß das Meßtor bei dem ersten indirekten Paar, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage ist, das Meßtor 103₁ , in der lokalen Abschlußlast 104₁ abgeschlossen ist. Das Meßtor bei dem ersten indirekten Paar, das zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanal 112 in der Lage ist, bei dem dargestellten Beispiel das Meßtor 103₄ , ist mit dem zweiten Signalweg 108 verbunden. Der Signalgenerator 105 durchläuft dann den gewünschten Frequenzbereich, und das Verhältnis des Signalpegels an dem zweiten Testkanal 112 über dem Signalpegel an dem zweiten Referenzempfänger 202 wird gemessen und als zusätzliche Arrays gespeichert:
A_{r14_thruterm}/R2_{r14_thruterm}, und
B_{r14_thruterm}/R2_{r14_thruterm}.
Auf ähnliche Weise und durch spezifische Bezugnahme auf 18 der Zeichnungen werden dieselben Meß- und Speicherungs-Schritte, die für das erste indirekte Paar durchgeführt werden, das Meßtor 103₁ und das Meßtor 103₄ bei dem dargestellten Beispiel, für das zweite indirekte Paar durchgeführt, bei dem dargestellten Beispiel das Meßtor 103₂ und das Meßtor 103₃ . Kurz ausgedrückt ist das Durchgangselement 601 zwischen die Meßtore 103 des zweiten indirekten Paares geschaltet. Bei dem ersten Schritt ist das Durchgangselement 601 in einer lokalen Abschlußimpedanz bei 104₃ abgeschlossen, wird in einer Vorwärtsrichtung stimuliert, während das Verhältnis des Signalpegels, der an dem ersten Kanal 111 vorliegt, über dem ersten Referenzempfänger 201 gemessen und gespeichert wird, und das Verhältnis des Signalpegels, der an dem zweiten Testkanal 112 vorhanden ist, über dem ersten Referenzempfänger 201 wird gemes sen und gespeichert, um die frequenzabhängigen Datenarrays zu ergeben:
A_{f23_thruterm}/R1_{f23_thruterm}, und
B_{f23_thruterm}/R1_{f23_thruterm}.
Das Schaltnetzwerk 150 wird dann neu konfiguriert, so daß der Signalgenerator 105 den zweiten Signalweg 108 stimuliert, das Meßtor 103 des indirekten Paares, das zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanal 112 in der Lage ist, ist mit dem zweiten Signalweg 108 verbunden, und das Meßtor 103 des indirekten Paares, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage ist, ist in einer lokalen Abschlußlast 104 abgeschlossen. Der Signalgenerator 105 durchläuft den gewünschten Frequenzbereich und die Verhältnisse werden gemessen und gespeichert, um die frequenzabhängigen Arrays zu ergeben:
A_{r23_thruterm}/R2_{r23_thruterm}, und
B_{r23_thruterm}/R2_{r23_thruterm}.
Bei einem Mehrfachtorausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung werden zusätzliche ähnliche Messungen für jedes direkte Paar und jedes indirekte Paar der Meßtore 103 genommen.
Durch spezifische Bezugnahme auf 19 der Zeichnungen ist ein TRL-Kalibrierungsflußgraph zwischen einem ersten Tor und einem zweiten Tor des VNA 200 gezeigt. Ein Mehrfachtorausführungsbeispiel weist einen unterschiedlichen Kalibrierungsflußgraph auf, um die Fehlerkoeffizienten der Direktivität 1901, der Quellanpassung 1902 und der Reflexionsverfolgung 1903 für den X-Fehleradapter 1910 und die Fehlerkoeffizienten der Direktivität 1904, der Quellanpassung 1905 und der Reflexionsverfolgung 1906 für den Y-Fehleradapter 1920 darzustellen. Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren bestimmt den X-Fehleradapter 1910 und den Y-Fehleradapter 1920 für jedes direkte Paar. Der Flußgraph stellt eine S-Parametermatrix für den X-Fehleradapter 1910 dar, S_X, der den Fehlerartefakten für ein erstes Meßtor 103 in dem direkten Paar entspricht, und eine S-Parametermatrix für den Y-Fehleradapter 1920, S_Y, der den Fehlerartefakten für ein zweites Meßtor 103 in dem direkten Paar entspricht.
Die S-Parametermatrix S_act stellt die S-Parameter eines tatsächlichen Kalibrierungsstandards ohne den Beitrag der X- und Y-Fehleradapter dar. Die S-Parametermatrixen des X-Fehleradapters können als T-Parameter ausgedrückt werden, unter Verwendung der nachfolgenden bekannten Umwandlung, bei der Tor 1 auf der linken Seite und Tor 2 auf der rechten Seite ist, wenn das DUT 101 betrachtet wird:
Dementsprechend kann die Matrix Sx in entsprechende T-Parameter umgewandelt werden, ausgedrückt als Tx. Wenn die Matrix T_{act_thru} die T-Parameter nur von dem Durchgangselement 601 ausdrückt, und T_{meas_thru} die T-Parameter des Durchgangselements 601 gemessen im Kontext mit den X- und Y-Fehleradaptern ausdrückt, dann gilt das nachfolgende Verhältnis: TxTact_thruTy = Tmeas_thru (2)
Auf ähnliche Weise, wenn die Matrix T_{act_line} nur die T-Parameter des Leitungselements 401 ausdrückt und T_{meas_line} die T-Parameter des Leitungselements 401 gemessen im Kontext mit dem X- und Y-Adapter ausdrückt, dann gilt die nachfolgende Beziehung: TxTact_lineTy = Tmeas_line (3)
Wenn die nachfolgenden Beziehungen definiert sind: Tact_x = Tact_lineTact_thru -1 (4)und Tmeas_x = Tmeas_lineTmeas_thru -1 (5)dann kann die nachfolgende Gleichung geschrieben werden TxTact_x = Tmeas_xTx (6)
Es wird angenommen, daß das Durchgangselement 601 und das Leitungselement 401 jeweils perfekt angepaßt sind.
Daher wird der Wert ihres Reflexionskoeffizienten in der jeweiligen tatsächlichen S-Parametermatrix auf 0 gesetzt. Wenn das Durchgangselement 601 einen Längenübertragungskoeffizienten ungleich Null aufweist, wird derselbe durch S_{21_thru} = S_{12_thru} definiert. Das Leitungselement 410 weist einen Übertragungskoeffizienten definiert durch S_{21_line} = S_{12_line} auf. Aus der Gleichung (4) kann T_{act_x} daher folgendermaßen ausgedrückt werden:
Messungen des nicht-abgeschlossenen Durchgangselements 601 und des Leitungselements 401 liefern jeweils acht frequenzabhängige Arrays von gemessenen und gespeicherten Ergebnissen. Es bestehen vier Vorwärts-Reflexions- und Übertragungs-Arrays des Durchgangselements und vier Rückwärts-Reflexions- und Übertragungs-Arrays des Durchgangselements. Die Arrays von gemessenen Daten für das Durchgangselement 601 werden in einer algorithmischen Formulierung in der S- Parameterdomäne verwendet, um das Vorhandensein des Signalübertragungsschalters 106 vor der Berechnung der Matrix T_{meas_x} zu kompensieren. Sowohl S_{meas_line} und S_{meas_thru} werden durch die Formulierung korrigiert, die gegeben ist durch:
wobei A_f, B_f, R1_f und R2_f die Vorwärtsrichtungs-Rohmeßdaten sind, d. h. wenn der Signalübertragungsschalter 106 den Signalgenerator 105 zu dem ersten Signalweg 107 leitet, und A_r, B_r, R1_r und R2_r sind die Rückwärtsrichtungs-Rohmeßdaten, d, h. wenn der Signalübertragungsschalter 106 den Signalgenerator 105 zu dem zweiten Signalweg 108 leitet.
Bezug nehmend nun auf die Messungen des ersten direkten Paares, der Meßtore 103₁ und 103₃ , wird eine korrigierte S-Parametermatrix des Durchgangselements 601 in Kaskadenkombination mit den X- und Y-Fehleradaptern für das erste direkte Paare gemessen, hierin als S_{meas13_thru_corrected} ausgedrückt. Die Korrekturformel die in Gleichung (8) gezeigt ist verwendet folgende Arrays; A_{f13_thru}, B_{f13_thru}, R1_{f13_thru}, R2_{f13_thru}, A_{r13_thru}, B_{r13_thru}, R1_{r13_thru}, R2_{r13_thru}, um S_{meas13_thru_corrected} zu berechnen. Das Umwandeln der Matrix S_{meas13_thru_corrected} in die entsprechenden T-Parameter unter Verwendung der Gleichung (1) ergibt die Matrix T_{meas13_thru_corrected}. Um die Matrix S_{meas13_line_corrected} für das erste direkte Paar zu erhalten, verwendet die Korrekturformel, die in Gleichung (8) gezeigt ist, folgende Arrays; A_{f13_line}, B_{f13_line}, R1_{f13_line}, R2_{f13_line}, A_{r13_line}, B_{r13_line}, R1_{r13_line}, R2_{r13_line}. Das Konvertieren der korrigierten Matrix S_{meas13_line_corrected} zu dem entsprechenden T-Parametern ergibt die Matrix T_{meas13_line_corrected}. Die Matrixen T_{meas13_thru_corrected} und T_{meas13_line_corrected} werden in den Gleichungen (4) und (5) verwendet, um T_{act_x} und T_{meas_x} Zu berechnen.
Bezug nehmend nun auf den allgemeinen Fall ist T_x die T-Parametermatrix für den X-Fehleradapter und wird durch deren Matrixelemente folgend definiert:
T_{meas_x} wird ebenfalls durch deren Matrixelemente definiert und wird folgendermaßen dargestellt:
Aus Gleichung (5) wird T_{meas_x} für die Meßtore 103₁ und 103₃ , das als T_{meas13_x} ausgedrückt wird, unter Verwendung der Matrixen T_{meas13_thru_corrected} lind T_{meas13_line_corrected} berechnet.
Dementsprechend gilt: Tmeas13_x = Tmeas13_line_correctedTmeas13_thru_corrected -1
Unter Verwendung der Beziehung in den Gleichungen (4), Ersetzen der Ausdrücke in Gleichung (6) und Beseitigen des Ausdrucks S_{21_thru}/S_{21_line} kann die nachfolgende allgemeine Gleichung aufgestellt werden:
und
Basierend auf der Konvertierung von dem T-Parameter zu dem S-Parameter kann
im Hinblick auf die entsprechende S-Parameter-Fehleradaptermatrix ebenfalls folgendermaßen ausgedrückt werden:
Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen kann, sind die Gleichungen (11) und (12) gleich. Da eine Quadratwurzel in der Lösung vorliegt, gibt es zwei mögliche mathematische Lösungen. Die Lösung mit dem kleineren Wert, definiert durch B, entspricht dem Direktivitätsfehlerkoeffizienten 1901 des Fehleradapters X. Die Lösung mit dem größeren Wert, definiert durch A, ist eine mathematische Kombination aus der Quellanpassung 1902 und der Reflexionsverfolgung 1903.
Wie vorangehend erwähnt wurde, werden die Dimensionen des Leitungselements 401 bei Frequenzen um 500 MHz und darunter sehr groß und nicht praktizierbar. Die Berechnung der Direktivität 1901 und die Lösung dargestellt durch A für die niedrigen Frequenzen verwendet die Messungen, die von den zwei angepaßten Hochqualitätslasten 501 genommen wurden und nicht von dem Leitungselement 601. Es wird angenommen, daß die angepaßten Lasten 501 vorzugsweise an das Meßtor angepaßt sind und einen Reflexionskoeffizienten gleich Null aufweisen. Dieselben Algorithmikformulierungen, die in den Gleichungen (5) bis (14) gezeigt sind, werden verwendet. Um die Verwendung der Meßergebnisse von den zwei angepaßten Lasten zu verstehen wird darauf hingewiesen, daß das Durchgangselement 601 einen Übertragungskoeffizienten einer Länge ungleich Null definiert durch S_12thr = S_21thru aufweist. Die angepaßten Lasten 501 weisen einen Übertragungsisolationskoeffizienten definiert durch S_21load = S_12load auf. Aufgrund der hohen Isolation zwischen den angepaßten Lasten 501 ist S_21load nahe einem Nullwert. Dementsprechend ist S_21load auf einen sehr kleinen Wert ungleich Null eingestellt, wie z. B. 10^-10, um eine Mehrdeutigkeit aufgrund einer Division durch Null bei der Konvertierung vom S-Parameter zu dem T-Parameter zu verhindern. Daraus kann T_{act_x} an den niedrigeren Frequenzen berechnet werden und ist gegeben durch:
Wie vorangehend gezeigt wurde, werden durch Verwenden der Gleichungen (4) und (5), durch Ersetzen der Ergebnisse in die Gleichung (6) und durch Beseitigen des Ausdrucks S_{21_thru}/l0^-10 die Gleichungen (11) und (12) hergeleitet. Die S-Parameter aus den angepaßten Lasten 501 werden unter Verwendung der Gleichung (8) korrigiert, um S_{meas13_load_corrected} zu ergeben, das dann unter Verwendung der Gleichung (1) konvertiert wird, um T_{meas13_load_corrected} zu ergeben. Der Ausdruck T_{meas13_load_corrected} wird verwendet, Um T_{meas13_x} zu berechnen, anstelle der Ausdrücke, die auf die Messung des Leitungselements 401 zurückgehen. Die Berechnungen in den Gleichungen (11) und (12) sind daher für das Leitungselement 401 gleich.
Ein ähnlicher Prozeß wird durchgeführt, um Ausdrücke bei dem Fehleradapter Y zu berechnen. Beginnend mit den Gleichungen (2) und (3) und durch Definieren der nachfolgenden Beziehungen: Tact_y = Tact_thru -1Tact_line (16)und Tmeas_y = Tmeas_thru -1Tmeas_line (17)kann dann die nachfolgende Gleichung geschrieben werden: Tact_yTy = TyTmeas_y (18)
Unter spezifischer Bezugnahme auf 19 der Zeichnungen ist die bekannten Konvertierung für die T-Parametermatrix für den Fehleradapter Y im Hinblick auf die S-Parameter, wo sich Tor 1 auf der rechten Seite befindet und Tor 2 auf der linken Seite befindet, wenn das DUT 101 betrachtet wird, wie folgt:
Entsprechend kann die Matrix Sy in entsprechende T-Parameter ausgedrückt als Ty konvertiert werden. Die Matrixen T_{meas13_thru_corrected} und T_{meas13_line_corrected} wurden bereits berechnet und werden in Gleichung (17) verwendet, um T_{meas13_y} zu berechnen, wobei:
Unter Verwendung von Gleichung (18), durch Ersetzen der Beziehungen in Gleichungen (16) und (17) und durch Eliminieren des Ausdrucks S_21thru/S_21line kann die nachfolgende Gleichung für das erste direkte Paar geschrieben werden.
Aus Gleichung (19) sind
im Hinblick auf die entsprechenden S-Parameter für den Fehleradapter Y ebenfalls gegeben durch:
Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen kann, sind die Gleichungen (21) und (22) gleich und weisen aufgrund der Quadratwurzel zwei Lösungen auf. Der kleinere Wert oder die erste Lösung, definiert durch Sy₁₁, entspricht dem Direktivitätsfehler des Y-Fehleradapters. Der größere Wert oder die zweite Lösung, definiert durch C, entspricht dem Fehlerkoeffizienten
für den Y-Fehleradapter.
Bezug nehmend auf den Abschnitt des Kalibrierungsverfahrens, der den Hochreflexions-Kalibrierungsstandard mißt, wie in den 3 und 4 der Zeichnungen dargestellt ist, ist der Hochreflexionsstandard 301 mit einem Meßtor 103₁ des ersten direkten Paares verbunden, und derselbe Hochreflexionsstandard 301 wird von dem Meßtor 103₁ abgetrennt und wird dann mit dem anderen Meßtor 103₃ des direkten Paares verbunden. Unter spezifischer Bezugnahme auf 19 der Zeichnungen kann die nachfolgende Gleichung aufgestellt werden:
wobei Γ_{meas_reflect_x} der gemessene Reflexionskoeffizient des Hochreflexionsstandards 301 an dem Meßtor ist, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal in der Lage ist, bei dem ersten direkten Paar dem Meßtor 103₁ , und Γ_{act_reflect_x} ist der tatsächliche Reflexionskoeffizient des Hochreflexionsstandards bei demselben Meßtor 103₁ . Derselbe Hochreflexions-Kalibrierungsstandard 301 wird mit dem gegenüberliegenden Tor in dem ersten direkten Paar verbunden, bei dem spezifischen Beispiel dem Meßtor 103₃ . Im Hinblick auf den Fehleradapter Y kann ferner die nachfolgende Gleichung aufgestellt werden:
wobei Γ_{meas_reflect_y} der gemessene Reflexionskoeffizient des Hochreflexionsstandards 301 an dem Meßtor 103₃ ist und Γ_{act_reflect_x} der tatsächliche Reflexionskoeffizient des Hochreflexionsstandards an dem Meßtor 103₃ ist. Ein Wert für den gemessenen Reflexionskoeffizienten des Hochreflexionsstandards, Γ_{meas_reflect_x} für das Meßtor 103₁ kann aus den nachfolgend gemessenen und gespeicherten Arrays A_{reflect_1}/R1_{reflect_1} erhalten werden. Auf ähnliche Weise kann ein Wert für den gemessenen Reflexionskoeffizienten des Hochreflexionsstandards, Γ_{meas_reflect_y} für das Meßtor 103₃ aus den nachfolgenden gemessenen und gespeicherten Arrays B_{reflect_3}/R2_{reflect_3} erhalten werden. Da derselbe Hochreflexionsstandard mit den Meßtoren 103₁ und 103₃ verbunden ist, ist es möglich, in der Gleichung (25) nach T_{act_reflect_x} aufzulösen und in der Gleichung (26) nach T_{act_reflect_y} und die T-Ausdrücke gleich einzustellen. Aus der resultierenden Beziehung und den Gleichungen (13), (14), (23), (24), (25) und (26) ergibt sich die nachfolgende Beziehung:
Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen wird, weist die Gleichung (27) zwei unbekannte Ausdrücke auf, ermöglicht jedoch das Ausdrücken von Sx₂₂ durch Sy₂₂. Entsprechend ist eine andere Beziehung notwendig, um nach diesen zwei unbekannten Ausdrücken aufzulösen.
Unter spezifischer Bezugnahme auf die 7 und 19 kann die nachfolgende Gleichung aufgestellt werden:
wo T_{meas_thru11} als A_{f13_thru}/R1_{f13_thru} für das Meßtor des ersten direkten Paares gemessen wird, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage ist. Aus (13) , (14) , (23) und (24) ergibt sich das Nachfolgende
und Sx₂₂ kann berechnet werden. Sx₂₂ ist der Quellanpassungsfehlerkoeffizient an dem ersten Meßtor 103₁ . Aufgrund der Quadratwurzel in Gleichung (29) ergeben sich zwei Lösungen für Sx₂₂. Wenn ungefährer Wert für das Argument des Hochreflexionskalibrierungsstandards vorliegt, kann jedoch die korrekte Auswahl getroffen werden. Ein Kurzschluß-Kalibrierungsstandard sollte z. B. ein Argument von 180 Grad aufweisen und ein Leerlauf-Kalibrierungsstandard sollte ein Argument von 0 Grad aufweisen.
Wenn ein Durchgangselement 601 ungleich Null verwendet wird, dann wird die Phasenrotation des Reflexionselements 301 aus der elektrischen Länge des Durchgangselements ungleich Null berechnet. Aus dieser Berechnung ergibt sich eine korrekte Lösung für Sx₂₂ aus der Gleichung (29) . Dementsprechend muß der Typ des Reflexionselements 301, ob dasselbe eine Kurzschlußschaltung oder eine Leerlaufschaltung ist, und eine elektrische Länge des Durchgangselements ungleich Null bekannt sein. Wenn das Reflexionselement 301 ein versetzter Kurzschluß ist, ist es ebenfalls notwendig, die Phase des Versatzes zu kennen.
Wenn ein Wert für Sx₂₂ bekannt ist, kann ein Wert für Sy₂₂ aus der Gleichung (27) berechnet werden. Sy₂₂ ist der Quellanpassungs-Fehlerkoeffizient des Fehleradapters Y bei dem Meßtor, das mit dem zweiten Testkanal 112 verbunden werden kann, das bei dem spezifischen Beispiel das Meßtor 103₃ ist.
Da ein bestimmter Wert für Sx₂₂ bekannt ist, ermöglichen die Gleichungen (13), (14) und (29) die Berechnung eines Reflexionsverfolgungskoeffizienten für den Fehleradapter X, die gegeben ist durch: Sx12Sx21 = (B-A)Sx22 (30)
Auf ähnliche Weise ermöglichen ein bestimmter Wert für Sy₂₂ und die Gleichungen (23), (24) und (27) eine Berechnung einer Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter Y und dies ist gegeben durch: Sy12Sy21 = (D-C)Sy22 (31)
An diesem Punkt in dem Prozeß wird die Direktivität, die Quellanpassung und die Reflexionsverfolgung für den Fehler adapter X und den Fehleradapter Y bestimmt. Die X-Fehleradapter sind als die Fehlerartefakte definiert, die in Reihe mit den Meßtoren 103 vorliegen, die zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage sind. Auf ähnliche Weise sind die Y-Fehleradapter als die Fehlerartefakte definiert, die in Reihe mit den Meßtoren 103 vorliegen, die zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanal 112 in der Lage sind.
Bei dem spezifischen Viertor-Ausführungsbeispiel ergeben die Messungen und Berechnungen, die hierin für die Meßtore 103₁ und 103₃ beschrieben sind, Direktivität, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter X in Bezug auf das Meßtor 103₁ , und Direktivität, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter Y in Bezug auf das Meßtor 103₃ . Dieselben hierin beschriebenen Messungen und Berechnungen für die Meßtore 103₁ und 103₃ werden für das zweite direkte Paar durchgeführt. Genauer gesagt werden Messungen und Berechnungen für die Meßtore 103₂ und 103₄ durchgeführt, um Direktivität, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter X in Bezug auf das Meßtor 103₂ und Direktivität, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter Y in Bezug auf das Meßtor 103₄ zu ergeben. Bei einem Mehrfachtor-Ausführungsbeispiel werden dieselben Messungen und Berechnungen für jedes direkte Paar durchgeführt, um Direktivität, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter X in Bezug auf das Meßtor des direkten Paares zu ergeben, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage ist, und um Direktivität, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter Y zu ergeben, der sich auf das Meßtor des direkten Paares bezieht, das zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanal 112 in der Lage ist. Dementsprechend weist ein 2N-Tor-DUT 100 N unterschiedliche X-Fehleradapter und N unterschiedliche Y-Fehleradapter auf, die demselben zugeordnet sind.
Unter Verwendung der Vorwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Messungen, die an dem abgeschlossenen Durchgangselement 601 durchgeführt werden, die bei einem spezifischen Beispiel des ersten direkten Paares die Arrays A_{f13_termthru}/R1_{f13_termthru} und B_{f13_termthru}/R1_{f13_termthru} sind, ist es möglich, nach einem Lastanpassungsfehlerkoeffizienten aufzulösen, der an dem Meßtor vorliegt, das zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanal 112 in der Lage ist, und einem Vorwärtsübertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für das erste direkte Paar. Die Lastanpassung für das Meßtor 103₃ , Γ_L3, und die Vorwärtsübertragungsverfolgung für das erste direkte Paar, τ₁₃, sind gegeben durch:
Unter Verwendung der Rückwärtsreflexionsmessungen und Rückwärtsübertragungsmessungen, die an dem abgeschlossenen Durchgangselement 601 durchgeführt wurden, die bei einem spezifischen Beispiel des ersten direkten Paares die Arrays A_{r13_termthru}/R2_{r13_termthru} und B_{r13_termthru}/R2_{r13_termthru} sind, ist es möglich, nach einem Lastanpassungsfehlerkoeffizienten aufzulösen, der an dem Meßtor vorliegt, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage ist, und nach einem Rückwärtsübertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für das erste direkte Paar. Die Lastanpassung für das Meßtor 103₁ , Γ_L1, und den Rückwärtsübertragungsverfolgungskoeffizienten, τ₁₃, ist gegeben durch:
und
Bei dem spezifischen dargestellten Ausführungsbeispiel, unter Verwendung der Messungen, die von dem abgeschlossenen Durchgangselement für das zweite direkte Paar durchgeführt wurden, werden dieselben Algorithmikformeln die in den Gleichungen (32) bis (35) gezeigt sind, wie für die Meßtore 103₁ und 103₃ beschrieben wurde, an die Meßtore 103₂ und 103₄ angewendet. Dementsprechend werden Direktivitäts-, Quellanpassungs-, Reflexionsverfolgungs- und Lastanpassungs-Fehlerkoeffizienten für jedes Meßtor in dem ersten und dem zweiten direkten Paar und Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für das erste und das zweite direkte Paar bestimmt. Bei einem Mehrfachtor-Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung werden die Direktivitäts-, Quellanpassungs-, Reflexionsverfolgungs- und Lastanpassungs-Fehlerkoeffizienten für jedes Meßtor in allen direkten Paaren und Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für alle direkten Paare auf ähnliche Weise bestimmt.
Unter Verwendung der Messungen des Durchgangselements 601 unter Verwendung des ersten direkten Paars, der Meßtore 103₁ und 103₄ , werden die Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten, τ₁₄ und τ₄₁, bestimmt. Die gemessenen und gespeicherten Arrays, A_{f14_thruterm}/R1_{f14_thru_term} und B_{f14_thruterm}/R1_{f14_thruterm} werden in eine Gleichung ähnlich der Gleichung (33) eingefügt, und die gemessenen und gespeicherten Arrays, A_{r14_thruterm}/R2_{r14_thru_term} und B_{r14_thruterm}/R2_{r14_thruterm}, werden in eine Gleichung ähnlich zu Gleichung (35) eingefügt. Unter Verwendung der Lastanpassungsfehlerkoeffizienten die bereits für die Meßtore 103 berechnet wurden, wird die Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgung für das indirekte Paar, das die Meßtore 103₁ und 103₄ aufweist, wie folgt berechnet: τ14 = (Bf14_termthru/R1f14_termthru)(1-Sx22ΓL4) (36)und τ41 = (Ar41_termthru/R2r41_termthru)(1-Sx22ΓL1) (37)
Ähnliche Berechnungen werden für die verbleibenden indirekten Paare durchgeführt. Bei dem dargestellten spezifischen Ausführungsbeispiel werden die gemessenen und gespeicherten Arrays, A_{f23_thruterm}/R1_{f23_thru_term} und B_{f23_thruterm}/R1_{f23_thruterm} Verwendet, um den Vorwärtsübertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für das indirekte Paar zu berechnen, das die Meßtore 103₂ und 103₃ aufweist, und die gemessenen und gespeicherten Arrays, A_{r23_thruterm}/R2_{r23_thruterm} und B_{r23_thruterm}/R2_{r23_thruterm} werden verwendet, um den Rückwärtsübertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für dasselbe indirekte Paar zu berechnen.
Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten zwischen den Meßtoren 103, die zu einer Verbindung mit demselben Testkanal in der Lage sind, entweder dem ersten Testkanal 111 oder dem zweiten Testkanal 112, werden hierin als „proximale Paare" bezeichnet. Bei dem spezifischen dargestellten Ausführungsbeispiel sind die proximalen Paare die Meßtore 103₁ und 103₂ und die Meßtore 103₃ und 103₄ . Die darauf bezogenen Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten der proximalen Paare sind; τ₁₂, τ₂₁, τ₃₄ und τ₄₃, die entweder durch Messung und Berechnung oder durch reine Berechnung bestimmt werden können. Das Verfahren der reinen Berechnung der Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten wird in der '040 Patentanmeldung gelehrt.
Der Vorwärtsübertragungsverfolgungsfehlerkoeffizient für jedes proximale Paar, bei dem beide Meßtore 103 des proximalen Paares zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage sind, wird durch anschließendes Schalten des Durchgangselement 601 zwischen die Meßtore 103 des pro ximalen Paares, durch Verbinden des Signalgenerators 105 mit einem ersten der Meßtore 103 des proximalen Paares und durch Abschließen des Abtastarms 113 in einer lokalen Abschlußimpedanz 116 gemessen und berechnet. Zu Zwecken der Nomenklatur wird das erste Meßtor 103 des proximalen Paares als „Tor F" bezeichnet. Das andere Meßtor 103 des proximalen Paares, das zu Zwecken der Nomenklatur als „Tor G" bezeichnet wird, ist in einer lokalen Abschlußimpedanz 104 abgeschlossen, und der jeweilige Abtastarm 113 ist mit dem ersten Testkanal 111 verbunden. Der VNA 200 mißt und speichert ein Verhältnis eines Übertragungsansprechverhaltens über dem Referenzsignal, A_{fFG_termthru}/R1_{fFG_thermthru}. Das Verhältnis wird in der Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizientengleichung verwendet, bei der: τFG = (AfFG_termthru/R1fFG_termthru)(1-Sx22_portFΓportF) (38)
Der Rückwärtsübertragungsverfolgungsfehlerkoeffizient für dasselbe proximale Paar, Tore F und G, bei dem beide Meßtore 103 des proximalen Paares zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage sind, wird durch Halten des Anschlusses des Durchgangselements 601 zwischen den Meßtoren 103 des proximalen Paares gemessen und berechnet, wobei der Signalgenerator 105 mit dem zweiten der Meßtore 103 des proximalen Paares verbunden ist und in dem Abtastarm 113 in einer lokalen Abschlußimpedanz 116 abgeschlossen ist. Das erste der Meßtore 103 des proximalen Paares ist in der Lokalabschlußimpedanz 104 abgeschlossen, und der jeweilige Abtastarm 113 ist mit dem ersten Testkanal 111 verbunden. Der VNA 200 mißt und speichert ein Verhältnis eines Übertragungsansprechverhaltens über dem Referenzsignal, A_{rFG_termthru}/R1_{rFG_termthru}. Das Verhältnis wird in der Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizientengleichung verwendet, bei der: τ = (ArFG_termthru/R1rFG_termthru)(1-Sx22_portGΓportG) (39)
Zu Zwecken der Darstellung und unter spezifischer Bezugnahme auf 20 sind Verbindungsdiagramme für die Bestimmung der Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für das proximale Paar gezeigt, das die Meßtore 103₁ und 103₂ aufweist. Die Vorwärtsübertragungsmessung wird durch Verbinden des Signalgenerators 105 mit dem ersten Signalweg 107 durchgeführt. Das Schaltnetzwerk 150 ist so konfiguriert, daß der erste Signalweg 107 mit dem Meßtor 103₁ verbunden ist und der jeweilige Abtastarm 113₁ ist in der Lokalabtastarmimpedanz 116₁ abgeschlossen. Das Schaltnetzwerk 150 ist ferner so konfiguriert, daß das Meßtor 103₂ in der Lokalabschlußimpedanz 104₂ abgeschlossen ist, und der Abtastarm 113₂ ist mit dem ersten Testkanal 111 verbunden. Der Signalgenerator 105 durchläuft die Mehrzahl von Frequenzen, die den gewünschten Frequenzbereich definieren, und mißt das Verhältnis A_{f12_termthru}/R1_{f12_ternthru}. Unter Verwendung der Gleichung (37) wird der Vorwärtsübertragungsverfolgungsfehlerkoeffizient für das proximale Paar wie folgt berechnet: τ12 = (Af12_termthru/R1f12_termthru)(1-Sx22_port1Γport1)
Die Verbindung des Durchgangselements 601 und die Konfiguration des Signalübertragungsschalters 106 werden beibehalten. Unter spezifischer Bezugnahme auf 21 der Zeichnungen wird das Schaltnetzwerk 150 neu so konfiguriert, daß das Meßtor 103₂ mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist und der jeweilige Abtastarm 113₂ in der Lokalabtastabschlußimpedanz 116₂ abgeschlossen ist. Zusätzlich dazu ist das Schaltnetzwerk 150 so konfiguriert, daß das Meßtor 103₁ in der Lokalabschlußimpedanz 104₁ abgeschlossen ist und der Abtastarm 113₁ ist mit dem ersten Testkanal 111 verbunden. Der Signalgenerator 105 durchläuft die Mehrzahl von Frequenzen, die den gewünschten Frequenzbereich definieren, und mißt das Verhältnis A_{r12_termthru}/R1_{r12_termthru}. Unter Verwendung von Gleichung (38) wird der Rückwärtsübertragungsverfolgungsfehlerkoeffizient für das proximale Paar wie folgt berechnet: τ21= (Ar12_termthru/R1r12_termthru)(1-Sx22_port2Γport2)
Derselbe Meß- und Berechnungs-Prozeß wird für die verbleibenden proximalen Paare wiederholt, was bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das proximale Paar ist, das die Meßtore 103₃ und 103₄ aufweist. Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, werden die Messungen für das proximale Paar, das zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanal 112 in der Lage ist, unter Verwendung desselben Prozesses ausgeführt aber mit dem zweiten Testkanal 112 und dem zweiten Referenzkanal 202 als Meßvorrichtungen. Bei einem Mehrfachtorausführungsbeispiel wird der Meß- und Berechnungs-Prozeß für alle proximalen Paare wiederholt.
Unter spezifischer Bezugnahme auf die 22 bis 26 der Zeichnungen ist ein Flußdiagramm eines Verfahren gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung gezeigt, in dem ein Reflexionsstandard 301 mit einem Tor eines ersten direkten Paares verbunden wird 2201, und das Schaltnetzwerk 150 wird für eine Messung eines Verhältnisses des Reflexionsansprechverhaltens über dem Stimulus durch den VNA 200 konfiguriert 2202. Siehe 3 der Zeichnungen. Das Verhältnis ergibt einen Wert für eine Anzahl von Frequenzen in einem gewünschten Frequenzbereich. Die Zahlen werden in einem Datenarray gespeichert, wo jedes Element des Datenarrays das gemessene Verhältnis an einer einzelnen Frequenz hält. Das Reflexionselement 301 wird dann abgetrennt und wieder mit dem anderen Tor in dem direkten Paar verbunden 2203, das Schaltnetzwerk 150 wird neu konfiguriert und das andere Tor in dem direkten Paar wird stimuliert und das Verhältnis des Reflexionsansprechverhaltens über dem Stimulus wird gemessen und in einem anderen Datenarray gespeichert 2204. Siehe 4 der Zeichnungen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der gewünschte Frequenzbereich, für den alle Messungen genommen werden, gleich. In diesem Fall stellt jedes Element in den Datenarrays gemessene Ergebnisse an demselben Frequenzpunkt entlang des gewünschten Frequenzbereichs dar.
Das Flußdiagramm fährt mit dem Schritt des Verbindens 2301 und des Konfigurierens 2302 des Schaltnetzwerks 150 für die Messung des Leitungselements 401 zwischen den Toren desselben direkten Paars fort. Der VNA 200 mißt 2302 ein Vorwärtsrichtungs-Reflexions- und Übertragungs-Ansprechverhalten an den Meßtoren 103 des direkten Paars an dem ersten und dem zweiten Testkanal 111, 112 sowie dem ersten und dem zweiten Referenzkanal 201, 202. Das Schaltnetzwerk 150 wird dann für die Rückwärtsrichtungsmessung neu konfiguriert 2303, und der VNA 200 mißt 2303 dann ein Rückwärtsrichtungs-Reflexions- und Übertragungs-Ansprechverhalten an den Meßtoren 103 des direkten Paares an dem ersten und dem zweiten Testkanal 111, 112 sowie dem ersten und dem zweiten Referenzkanal 201, 202. Nicht gezeigt in dem Flußdiagramm ist die Verbindung und die Messung der angepaßten Lasten 501, wie in 6 der Zeichnungen gezeigt ist, um die Kalibrierung auf den niedrigeren Frequenzbereich zu erweitern.
Unter spezifischer Bezugnahme auf die 23, 7 und 8 der Zeichnungen fährt das Flußdiagramm mit dem Schritt des Verbindens 2401 des Durchgangselements 601 mit den Meßtoren 103 desselben direkten Paares fort. Das Schaltnetzwerk 150 wird für eine Vorwärtsrichtungsmessung des Durchgangselements 601 konfiguriert 2402, und die Vorwärtsrichtungs-Reflexions- und Übertragungs-Ansprechverhalten und die Referenzkanalsignale werden in den Datenarrays gemessen und gespeichert. Das Schaltnetzwerk 150 wird dann für die Rückwärtsrichtungsmessungen neu konfiguriert 2403 und die Rückwärtsrichtungs-Reflexions- und Übertragungs-Ansprechverhalten und die Referenzkanalsignale werden in den Datenarrays gemessen und gespeichert.
Unter spezifischer Bezugnahme auf die 23 und 9 der Zeichnungen bleibt das Durchgangselement 601 angeschlossen und das Schaltnetzwerk 150 wird für eine Vorwärtsrichtungsmessung neu konfiguriert 2501, wo das Durchgangselement 601 lokal in einer Lokalimpedanz 104 innerhalb des Schaltnetzwerk 150 abgeschlossen ist. Die Vorwärtsrichtungs-Reflexions- und Übertragungs-Ansprechverhalten des lokal abgeschlossenen Durchgangselements 601 sowie die Referenzkanalsignale werden gemessen und gespeichert. Das Schaltnetzwerk 150 wird dann für eine Rückwärtsrichtungsmessung des lokal abgeschlossenen Durchgangselements 601 neu konfiguriert 2502, und die Rückwärtsreflexions- und Übertragungs-Ansprechverhalten und die Referenzkanalsignale werden gemessen und gespeichert. Der Prozeß wird für alle direkten Paare von Meßtoren wiederholt 2503. Die Indizes n und m, wie sie in dem Flußdiagramm gezeigt sind, stellen dar, daß der Prozeß durch alle direkten Paare inkrementell fortschreitet. Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, können die direkten Paare auf andere Weise definiert sein, als hierin dargestellt ist, wobei in diesem Fall der Schritt des inkrementellen Fortschreitens durch die direkten Paare, wie durch das Bezugszeichen 2504 gezeigt ist, eine unterschiedliche Übereinkunft verwendet. Nach dem inkrementellen Fortschreiten zu dem nächsten direkten Paar werden die Prozeßschritte wiederholt (siehe Verbinder E in 22 der Zeichnungen), bis alle direkten Paare gemessen sind. Siehe 10 bis 16 für eine anschauliche Darstellung der Messungen, die an dem zweiten direkten Paar durchgeführt werden.
Unter spezifischer Bezugnahme auf die 24 und 19 der Zeichnungen werden die Fehlerkoeffizienten der Direktivität 1901, der Quellanpassung 1902 und der Reflexionsverfolgung 1903 für den X-Fehleradapter 1910 aus den gespeicherten Datenarrays berechnet 2601. Die Fehlerkoeffizienten der Direktivität 1904, der Quellanpassung 1905 und der Reflexionsverfolgung 1906 für den Y-Fehleradapter 1920 werden ebenfalls aus den gespeicherten Datenarrays berechnet 2602. Unter Verwendung der Ergebnisse der Berechnungen werden die Lastanpassungs- und Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffi zienten dann für sowohl den X- als auch Y-Fehleradapter berechnet. Der Berechnungsprozeß wird für alle direkten Paare wiederholt 2604.
Unter spezifischer Bezugnahme auf die 24, 17 und 18 wird das Durchgangselement 601 zwischen die Meßtore 103 des ersten indirekten Paars geschaltet 2701. Das Schaltnetzwerk 150 ist für eine Vorwärtsrichtungsmessung konfiguriert 2702, wobei das Durchgangselement 601 lokal in dem Schaltnetzwerk 150 abgeschlossen ist. Die Vorwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Ansprechverhalten und der erste und der zweite Referenzkanal werden gemessen. Die gemessenen Ergebnisse werden in zusätzlichen Datenarrays gespeichert. Das Schaltnetzwerk 150 wird durch eine Rückwärtsrichtungsmessung neu konfiguriert 2703, wobei das Durchgangselement 601 lokal in dem Schaltnetzwerk 150 abgeschlossen ist. Das Rückwärtsreflexionsansprechverhalten und das Rückwärtsübertragungsansprechverhalten und der erste und der zweite Referenzkanal werden gemessen. Die gemessenen Ergebnisse werden in Datenarrays gespeichert. Dieser Prozeß wird für alle indirekten Paare wiederholt 2704. Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, können die indirekten Paare auf viele unterschiedliche Weisen definiert werden. Das Flußdiagramm stellt ein Verfahren dar, bei dem daß Meßtor 103, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanal 111 in der Lage ist, von 1 zu N-1 inkrementiert wird, und bei dem das Meßtor 103, das zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanal 112 in der Lage ist, von N+2 zu 2N inkrementiert wird. Das letzte indirekte Paar ist zwischen den Meßtoren 103N und N+1. Andere Verfahren, die von der Definition der Meßtore 103 abhängen, die die indirekten Paare bilden, unterscheiden sich von den hierin dargestellten.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 25 der Zeichnungen fährt das Flußdiagramm mit den Schritten des Berechnens 2801 eines Übertragungsverfolgungskoeffizienten für jedes indirekte Paar fort. Der Prozeß geht inkrementell 2802 durch alle indirekten Paare, auf dieselbe Weise wie für den Meßabschnitt der indirekten Paare.
Unter spezifischer Bezugnahme auf die 25, 20 und 21 fährt der Prozeß dann mit den Schritten des Anschließens des Durchgangselements 601 zwischen den Meßtoren 103 fort, die proximale Paare aufweisen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die proximalen Paare die Meßtore 103, die benachbart zueinander sind. Das Durchgangselement 601 ist zwischen ein erstes proximales Paar geschaltet 2803, wie in 20 gezeigt ist, und das Schaltnetzwerk 150 wird für eine Vorwärtsrichtungsmessung des Durchgangselements 601 in einem lokal abgeschlossenen Zustand konfiguriert 2804. Siehe 20 der Zeichnungen. Ein Verhältnis des Vorwärtsübertragungsansprechverhaltens über dem Stimulus, wie es durch den ersten Referenzkanal gemessen wird, wird in einem Datenarray gemessen und gespeichert 2804. Das Schaltnetzwerk 150 wird für eine Rückwärtsrichtungsmessung neu konfiguriert 2805. Siehe 21 der Zeichnungen. Ein Verhältnis des Rückwärtsübertragungsansprechverhaltens über dem Stimulus, wie durch den ersten Referenzkanal gemessen wird, wird in einem Datenarray gemessen und gespeichert 2805. Die Schritte für die proximalen Paare werden für jedes proximale Paar wiederholt 2806. Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, beginnt das Verfahren des Inkrementierens der Meßtore 103 in der Schleife 2806 für eine Wiederholung des Prozesses für jedes proximale Paar mit den Meßtoren 103_n und 103_m , wobei n=1 und m = n+1. Sowohl n als auch m werden durch den Prozeß inkrementiert, obwohl ein Zustand vorliegt, bei dem n und m tatsächlich ein indirektes Paar definieren. In diesem Fall werden die Prozeßschritte nicht durchgeführt.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 26 der Zeichnungen fährt das Flußdiagramm mit den Schritten des Berechnens 2901 der Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für jedes der proximalen Paare fort.
Wenn alle Systematischer-Fehler-Koeffizienten bestimmt sind, wird das DUT 101 für eine Messung 2902 eingefügt. Die gemessenen DUT-Daten werden dann gemäß den Lehren der '040 Patentanmeldung korrigiert, unter Verwendung aller Systematischer-Fehler-Koeffizienten, die berechnet wurden, wie hierin gelehrt wird. Vorteilhafterweise schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Lehren hierin eine verbesserte Charakterisierung der Fehlerartefakte, die in Messungen vorhanden sind, die von dem DUT 101 und dem VNA 200 durchgeführt werden. Dies schafft eine genauere Charakterisierung des Frequenzansprechverhaltens des DUT 101 im Unterschied zu den Frequenzansprechverhaltensbeiträgen der Fehlerartefakte, die Teil des Meßsystems sind.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Vektornetzwerkanalysators (200), der zumindest zwei Referenzempfänger, insgesamt 2N Messtore (103) und einen ersten und einen zweiten Testkanal (110, 112) aufweist, wobei N eine ganze Zahl ist, und wobei unter den 2N Messtoren (103) N direkte Paare von Messtoren (103) derart definiert sind, dass in jedem direkten Paar von Messtoren (103) ein erstes Messtor in der Lage ist, mit dem ersten Testkanal verbunden zu werden, und ein zweites Messtor in der Lage ist, mit dem zweiten Testkanal verbunden zu werden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: für jedes Messtor (103), Verbinden eines Reflexionselements mit demselben und Messen einer Reflexionscharakteristik, Schalten eines Leitungselementes mit einer Verzögerung zwischen die N direkten Paare der Messtore (103) und Messen von Reflexions- und Übertragungs-Charakteristika in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung für jedes der N direkten Paare der Messtore (103), Schalten eines Durchgangskalibrierungsstandards zwischen die N direkten Paare der Messtore (103) und Messen von Reflexions- und Übertragungs-Charakteristika in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung für jedes der N direkten Paare der Messtore (103), und Berechnen eines Direktivitäts-, eines Quellanpassungs- und eines Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für jedes der Messtore (103).
Verfahren zum Kalibrieren gemäß Anspruch 1, wobei unter den 2N Messtoren (103) N-1 indirekte Paare von Messtoren (103) derart definiert sind, dass sie nicht in dem Satz von direkten Paaren von Messtoren repräsentiert sind, und dass in jedem indirekten Paar ein erstes Messtor in der Lage ist, mit dem ersten Testkanal verbunden zu werden, und ein zweites Messtor in der Lage ist, mit dem zweiten Testkanal verbunden zu werden, das ferner folgende Schritte aufweist: Schalten des Durchgangskalibrierungsstandards zwischen die N-1 indirekten Paare der Messtore (103), Messen der Reflexions- und Übertragungs-Charakteristika in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und Berechnen eines Lastanpassungsfehlerkoeffizienten für jedes Messtor (103).
Verfahren zum Kalibrieren gemäß Anspruch 2, das ferner folgenden Schritt aufweist: Berechnen eines Vorwärtsübertragungsverfolgungs- und eines Rückwärtsübertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für jedes der N direkten Paare und der N-1 indirekten Paare der Messtore.
Verfahren zum Berechnen gemäß Anspruch 3, das ferner folgende Schritte aufweist: Anschließen des Durchgangskalibrierungsstandards zwischen proximalen Paaren der Messtore (103), Messen eines Reflexions- und eines Übertragungs-Ansprechverhaltens der proximalen Paare, wenn der Durchgangskalibrierungsstandard zwischen denselben angeschlossen ist, und Berechnen Vorwärts- und eines Rückwärts-Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für jedes der proximalen Paare.
Verfahren zum Messen, das das Verfahren zum Kalibrieren gemäß Anspruch 3 aufweist und ferner folgende Schritte aufweist: Messen einer 2N-Torvorrichtung und Korrigieren eines Ergebnisses des Schrittes des Messens unter Verwendung des Direktivitäts-, des Quellanpassungs-, des Reflexionsverfolgungs-, des Lastanpassungs-, des Vorwärtsübertragungsverfolgungs- und des Rückwärtsübertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten.
Verfahren zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Reflexionselement ein Kurzschluss ist.
Verfahren zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Reflexionselement ein Leerlauf ist.
Verfahren zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Leitungskalibrierungsstandard ein erster Kalibrierungsstandard ist, der einen ersten Frequenzbereich aufweist, und das ferner folgende Schritte aufweist: Verbinden eines zweiten Kalibrierungsstandards, der einen zweiten Frequenzbereich aufweist, mit jedem Messtor der N direkten Paare der Messtore, und Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika für jedes der N Richtungspaare der Messtore, wodurch ein Frequenzbereich des Kalibrierungsverfahrens erweitert wird.
Verfahren zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner folgende Schritte aufweist: Verbinden zwei angepasster Lasten mit jedem Messtor der N direkten Paare der Messtore, und Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika für jedes der N Richtungspaare der Messtore wodurch ein Frequenzbereich des Kalibrierungsverfahrens auf niedrigere Frequenzen erweitert wird.
Verfahren zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 das ferner den Schritt des Korrigierens der Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika von dem Schritt des Messens des Leitungskalibrierungsstandards und dem Schritt des Messen des Durchgangskalibrierungsstandards für die N direkten Paare der Messtore in Bezug auf Auswirkungen eines Übertragungsschalters aufweist, vor den Schritte des Berechnens von Direktivität, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für jedes der Messtore.
Verfahren zum Kalibrieren gemäß Anspruch 10, bei dem der Schritt des Korrigierens folgende Formel verwendet:
wobei A_f, A_r, B_f, B_r, R1_f, R1_r, R2_f, R2_r Messwerte sind, die durch Messungen durch einen ersten Kanal in einer Vorwärtsrichtung, den ersten Testkanal in einer Rückwärtsrichtung, den zweiten Testkanal in einer Vorwärtsrichtung, einen zweiten Testkanal in einer Rückwärtsrichtung, einen ersten Referenzkanal in einer Vorwärtsrichtung, den ersten Referenzkanal in einer Rückwärtsrichtung, einen zweiten Referenzkanal in einer Vorwärtsrichtung bzw. den zweiten Referenzkanal in einer Rückwärtsrichtung erhalten werden.
Vorrichtung zum Kalibrieren eines Vektornetzwerkanalysator (200), der zumindest zwei Referenzempfänger, einen ersten und zweiten Testkanal (111, 112) und insgesamt 2N Messtore (103) aufweist, wobei N eine ganze Zahl ist, und wobei unter den 2N Messtoren (103) N direkte Paare von Messtoren (103) derart definiert sind, dass in jedem direkten Paar von Messtoren (103) ein erstes Messtor in der Lage ist, mit dem ersten Testkanal verbunden zu werden, und ein zweites Messtor in der Lage ist, mit dem zweiten Testkanal verbunden zu werden, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Messen und Speichern von Reflexionscharakteristika für jedes Messtor, wenn ein Reflexionselement mit demselben verbunden ist, von Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung für jedes der N direkten Paare der Messtore (103), wenn ein Leitungselement mit Verzögerung zwischen dieselben geschaltet ist, und von Reflexions- und Übertragungs-Charakteristika in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung für jedes der N direkten Paare der Messtore, wenn ein Durchgangskalibrierungsstandard zwischen dieselben geschaltet ist, eine Einrichtung zum Berechnen von Direktivität, Quellanpassung, Reflexionsverfolgung für jedes der direkten Paare der Messtore (103).
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der unter den 2N Messtoren (103) N-1 indirekte Paare von Messtoren (103) derart definiert sind, dass sie nicht in dem Satz von direkten Paaren von Messtoren repräsentiert sind, und dass in jedem indirekten Paar ein erstes Messtor in der Lage ist, mit dem ersten Testkanal verbunden zu werden, und dass ein zweites Messtor in der Lage ist, mit dem zweiten Testkanal verbunden zu werden und die Einrichtung zum Messen und Speichern ferner zum Messen und Speichern von indirekte Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung für jedes der N-1 indirekten Paare der Messtore, wenn der Durchgangskalibrierungsstandard zwischen dieselben geschaltet ist, ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß Anspruch 12, oder 13, die ferner eine Einrichtung zum Messen der Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika und zum Berechnen eines Lastanpassungsfehlerkoeffizienten für jedes Messtor aufweist.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß Anspruch 14, die ferner eine Einrichtung zum Berechnen einer Vorwärtsübertragungsverfolgung und einer Rückwärtsübertragungsverfolgung für jedes der N direkten Paare und der N-1 indirekten Paare der Messtore aufweist.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß Anspruch 14 oder 15, bei der die Einrichtung zum Messen ferner eine Einrichtung zum Messen eines Reflexions- und eines Übertragungs-Ansprechverhaltens von proximalen Paaren der Messtore aufweist, wenn ein Durchgangskalibrierungsstandard zwischen dieselben geschaltet ist, und bei der die Einrichtung zum Berechnen ferner eine Einrichtung zum Berechnen eines Vorwärts- und eines Rückwärts-Übertragungsverfolgungsfehlerkoeffizienten für jedes der proximalen Paare aufweist.
Vorrichtung zum Messen, die die Vorrichtung zum Berechnen gemäß Anspruch 15 aufweist und bei der die Einrichtung zum Messen ferner eine Einrichtung zum Messen einer 2N-Torvorrichtung aufweist, um DUT-Messungen zu erhalten, wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Korrigieren der DUT-Messungen unter Verwendung des Direktivitäts-, des Quellanpassungs-, des Reflexionsverfolgungs-, des Lastanpassungs-, des Vorwärtsübertragungsverfolgungs- und des Rückwärtsübertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten aufweist.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, die ferner eine Einrichtung zum Messen einer 2N-Vorrichtung aufweist, was zu einer Rohmessung der 2N-Torvorrichtung führt, und eine Einrichtung zum Korrigieren der Rohmessung unter Verwendung des Direktivitäts-, des Quellanpassungs-, des Reflexionsverfolgungs-, des Lastanpassungs-, des Vorwärtsübertragungsverfolgungs- und des Rückwärtsübertragungsverfolgungs-Werts aufweist.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18, bei der das Reflexionselement ferner einen Kurzschlusskalibrierungsstandard aufweist.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18, bei der das Reflexionselement ferner einen Leerlaufkalibrierungsstandard aufweist.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20, bei der der Leitungskalibrierungsstandard ein erster Kalibrierungsstandard ist, der einen ersten Frequenzbereich aufweist und ferner die Schritte des Verbindens eines zweiten Kalibrierungsstandards, der einen zweiten Frequenzbereich aufweist, mit jedem Messtor der N direkten Paare der Messtore und des Messens von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika für jedes der N Richtungspaare der Messtore aufweist, wodurch ein Frequenzbereich des Kalibrierungsverfahrens erweitert wird.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 21, bei der die Einrichtung zum Messen und Speichern ferner eine Einrichtung zum Messen und Speichern von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika der angepassten Last für jedes der N direkten Paare der Messtore aufweist, wodurch ein Frequenzbereich des Kalibrierungsverfahrens auf niedrigere Frequenzen ausgeweitet wird.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 22, bei der der Schritt des Messens und Speicherns in Rohleitungs-Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika und in Rohdurchgangs-Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika führt, und die ferner eine Einrichtung zum Korrigieren der Rohleitungs-Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika und der Rohdurchgangs-Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika für die N direkten Paare der Messtore bezüglich Auswirkungen eines Übertragungsschalters aufweist.
Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß Anspruch 23, bei der der Schritt des Korrigierens folgende Formel verwendet:
wobei A_f, A_r, B_f, B_r, R1_f, R1_r, R2_f, R2_r Messwerte sind, die durch Messungen durch einen ersten Testkanal in einer Vorwärtsrichtung, den ersten Testkanal in einer Rückwärtsrichtung, einen zweiten Testkanal in einer Vorwärtsrichtung, den zweiten Testkanal in einer Rückwärtsrichtung, einen ersten Referenzkanal in einer Vorwärtsrichtung, den ersten Referenzkanal in einer Rückwärtsrichtung, einen zweiten Referenzkanal in einer Vorwärtsrichtung bzw. den zweiten Referenzkanal in einer Rückwärtsrichtung erhalten werden.