-
Es
ist bekannt, daß Fehler
bei einer Messung bestehen, die durch einen Vektornetzwerkanalysator (VNA
= Vector Network Analyzer) durchgeführt wird. Diese Meßfehler
tragen zu der Ungewißheit
des Ergebnisses bei, das durch die Messung einer Testvorrichtung
gegeben ist („DUT" = device under test).
Die Meßfehler
können
in zwei Typen kategorisiert werden, zufällige Fehler und systematische
Fehler. Zufällige
Fehler sind nicht wiederholbare Schwankungen derselben Messung aufgrund
von physischen und umgebungstechnischen Änderungen im Lauf der Zeit.
Systematische Fehler sind wiederholbare Schwankungen bei der Messung
als ein Ergebnis des VNA-Testsatzes. Üblicherweise stellen die systematischen
Fehler den größeren Beitrag
zu einer Meßungewißheit dar.
Es ist möglich,
die systematischen Fehler bei einer VNA-Messung durch Kalibrierung
mathematisch zu reduzieren. Eine Kalibrierung weist das Verbinden
einer Anzahl von bekannten Standards mit dem VNA und das Messen
der Antwort für
jeden der bekannten Standards auf. Die systematischen Fehler werden
durch Berechnen der Differenz zwischen der gemessenen Antwort und
der erwarteten Antwort für
jeden der bekannten Standards quantifiziert. Diese Differenz wird
verwendet, um ein Fehlerkorrekturmodell zu entwickeln, das verwendet
werden kann, um systematische Fehler mathematisch aus einer VNA-Messung
der DUT zu entfernen. Das Kalibrierungsverfahren richtet effektiv
eine Meßreferenzebene
an dem Punkt ein, an dem die Kalibrierungsstandards mit den VNA-Meßtoren verbunden
sind. Dementsprechend ist es möglich,
eine Messung nur von der DUT zu erhalten, durch Verbinden der DUT
mit der Meßreferenzebene.
-
Es
besteht eine Anzahl von Verfahren, die eine Kurzschluß-, Leerlauf-,
Last-, Durchgangs- (SOLT = short-open-load-through) -Kalibrierung, eine Durchgangs-,
Reflexions-, Leitungs-Kalibrierung (TRL-Kalibrierung) und eine elektronische
Kalibrierung umfassen. Ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine elektronische Kalibrierung
ist in dem U.S.-Patent
Nr. 5,434,511 mit dem Titel „Electronic
Microwave Calibration Device" offenbart,
erteilt am 18. Juli 1995, dessen Inhalt hierdurch durch Bezugnahme
hierin aufgenommen sind. Die SOLT-, TRL- und elektronischen Kalibrierungsverfahren
verwenden üblicherweise
Kalibrierungsstandards, die auf Standards zurückführbar sind, die durch das National
Institute of Standards Technology (NIST) beibehalten werden. Wie
ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen kann, ist die
Qualität
der Fehlerkorrektur direkt verwandt mit der Qualität der bekannten
Standards. Die meisten zurückführbaren
Kalibrierungsstandards werden mit Koaxialverbindern hergestellt.
Als praktische Realität
jedoch weisen viele Vorrichtungen entweder in einer Produktions-
oder einer Forschungs-Umgebung keine Koaxial-Verbindung auf. Folglich
wurde eine Reihe von Standards zur Verwendung mit nicht-koaxialen
Meßvorrichtungen
entwickelt, die auf einer gedruckten Schaltungsplatine (PCB = printed
circuit board) angeordnet und mit einem geeigneten Verbinder verbunden
sind.
-
Unter
spezifischer Bezugnahme auf 1 der
Zeichnungen ist eine Halterung 10 gezeigt, an der Nicht-Koaxial-Kalibrierungsstandards
und ein Meßvorrichtungsweg 104 angeordnet
sind. Die „eingebauten" Kalibrierungsstandards,
die gezeigt sind, sind der SOLT-Satz von Kalibrierungsstandards
und weisen eine Leerlaufschaltung 20, eine Kurzschlußschaltung 30,
eine 50-Ohm- oder 75-Ohm-Last 40 und einen Durchgangsschaltungsweg 102 auf.
Die Kalibrierung der Halterung, die in 1 der Zeichnungen gezeigt ist, weist das
Durchführen
eines herkömmlichen
SOLT-Kalibrierungsverfahrens unter Verwendung der eingebauten Kalibrierungsstandards
auf.
-
Nachteilhafterweise
können
die eingebauten Kalibrierungsstandards nicht auf einem NIST-Standard zurückgeführt werden.
Genauer gesagt weist die eingebaute Kurzschlußschaltung 30 üblicherweise
eine Induktivität
auf, die derselben zugeordnet ist. Die eingebaute Leerlaufschaltung 20 weist üblicherweise
eine Kapazität
auf, die derselben zugeordnet ist, und die Last 40 stellt üblicherweise
keinen rein resistiven 50-Ohm- oder 75-Ohm-Abschluß dar. Es
ist schwierig, die parasitäre
induktive und kapazitive Reaktanz genau zu modellieren, die einem
eingebauten Kurzschluß bzw.
Leerlauf zugeordnet ist. Da das Kalibrierungsverfahren kein genaues
Modell der parasitären
Elemente aufweist, die den Kalibrierungsstandards zugeordnet sind,
liegen unlösbare
Fehler vor, die aus den Kalibrierungs- und Fehlerkorrektur-Verfahren resultieren.
Meßfehler
beeinträchtigen
die Zuverlässigkeit
von Schlußfolgerungen,
die aus den durchgeführten
Messungen gezogen werden, nachteilhaft. Dementsprechend besteht
ein Bedarf nach einem verbesserten Verfahren und einem System zum
Kalibrieren und Messen der Hochfrequenzcharakteristika von Nicht-Koaxialvorrichtungen.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Kalibrieren
eines ersten und eines zweiten Adapters, ein Verfahren zum Messen
der S-Parameter einer Vorrichtung, ein System zum Kalibrieren eines
Meßvorrichtungswegs
und ein System zum Messen der S-Parameter einer Vorrichtung mit
verbesserten Charakteristika zu schaffen.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Kalibrieren eines ersten und
eines zweiten Adapters gemäß Anspruch
1, ein Verfahren zum Messen der S-Parameter einer Vorrichtung gemäß Anspruch
16, ein System zum Kalibrieren eines Meßvorrichtungswegs gemäß Anspruch
28 und ein System zum Messen der S-Parameter einer Vorrichtung gemäß Anspruch
38 gelöst.
-
Vorteilhafterweise
schafft ein Verfahren und ein System gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Kalibrieren von Verbindungen
zu Nicht- Koaxial-Testvorrichtungen
für Hochfrequenzmessungen,
um eine verbesserte Genauigkeit mit weniger Zeit und Aufwand zu
erreichen, als auf dem Stand der Technik verfügbar ist. Genauer gesagt ist
es möglich,
eine Kalibrierungsgenauigkeit im selben Größenbereich zu erreichen, wie üblicherweise
nur für
Vorrichtungen mit Koaxialverbindern erhältlich ist.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
Darstellung von eingebauten Kalibrierungsstandards, die bei einem
bekannten Kalibrierungsverfahren verwendet werden;
-
2 eine
Darstellung einer Anordnung zur Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens und eines Systems gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung;
-
3 und 4 Darstellungen
von geeigneten Verbindungen, um eine Kalibrierung gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung durchzuführen;
-
5 eine
Darstellung von geeigneten Verbindungen, um eine Messung einer Nicht-Koaxial-Testvorrichtung
(DUT) durchzuführen;
-
6 ein
Graph, der eine darstellende Zeitbereich-Impulsübertragungsantwort des Durchgangsstandards
darstellt;
-
7 einen
Graph, der eine darstellende Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort des Durchgangsstandards
darstellt;
-
8 einen
Graph, der die Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort
des Durchgangsstandards modifiziert gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
9 und 10 Flußdiagramme,
die ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens gemäß den Lehren der
vorliegenden Erfindung darstellen;
-
11 eine
Darstellung von zwei Vier-Tor-Adaptern, die mit einer Vier-Tor-DUT
verbunden sind, und die die Tornumerierungsübereinkunft darstellt, die
verwendet wird, um relevante Gleichungen gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung zu entwickeln; und
-
12 und 13 Darstellungen
von Anordnungen zur Verwendung mit alternativen Ausführungsbeispielen
eines Verfahrens und eines Systems gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung, die für
Mehrfachtorvorrichtungen angepaßt
ist.
-
Unter
spezifischer Bezugnahme auf 2 der Zeichnungen
ist eine Anordnung 100 zur Verwendung bei einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Anordnung weist einen symmetrischen Durchgangsschaltungsweg 102 und
einen Meßvorrichtungsweg 104 auf.
Der Meßvorrichtungsweg 104 weist zwei
im wesentlichen identische Adapter auf, einen ersten Adapter 106 und
einen zweiten Adapter 108. Das Bezugszeichen X stellt den
ersten Adapter 106 dar und das Bezugszeichen Y stellt den
zweiten Adapter 108 bei späteren Abschnitten dieser Offenbarung
dar. Jeder Adapter 106, 108 ist eine passive Schaltung
und weist einen Koaxialverbinder 110 auf, der elektrisch
mit einem Leiterstreifen 112 verbunden ist. Jeder Adapter 106, 108 des
Meßvorrichtungswegs 104 ist
in der Anordnung im Spiegelbild zu dem gegenüberliegenden Adapter mit einem
Zwischenraum 114 zwischen den Enden der Leiterstreifen 112 positioniert,
die nicht mit den Koaxialverbindern 110 verbunden sind.
Jeder Anschluß der
Testvorrichtung (DUT) mit zwei Anschlüssen stellt einen Kontakt mit
den jeweiligen Leiterstreifen 112 her, um eine Meßschaltung
zwischen dem ersten und dem zwei ten Adapter 106, 108 zu
vervollständigen.
Der Durchgangsschaltungsweg 102 weist einen nicht unterbrochenen
Leiterstreifen zwischen zwei Koaxialverbindern 120 auf.
Die Koaxialverbinder 120 des Durchgangsschaltungswegs 102 weisen
im wesentlichen eine ähnliche
Geometrie zueinander und zu den Koaxialverbindern des Meßvorrichtungswegs 104 auf.
-
Der
Durchgangsschaltungsweg 102 und der Meßvorrichtungsweg 104 sind
auf einem Substrat 116 einer gedruckten Schaltungsplatine
angeordnet. Das Substrat 116 ist aus einem Typ eines Fiberglas/Epoxid-Harzes
hergestellt, das üblicherweise
bei der Herstellung von gedruckten Schaltungsplatinen verwendet wird.
Ein alternatives Material für
das Gedruckte-Schaltungsplatine-Substrat 116 ist ein Material,
das für
Anwendungen mit höheren
Frequenzen verwendet werden kann. Der Leiterstreifen, der Teil des
ersten und des zweiten Adapters 106, 108 ist,
sowie der Leiterstreifen, der Teil des Durchgangsschaltungswegs 102 ist,
ist üblicherweise
aus Kupfer, obwohl andere leitfähige
Niedrigverlust-Materialien ebenfalls akzeptabel sind. Es ist ferner
akzeptabel, andere Substratmaterialien zu verwenden, um die gedruckte
Schaltungsplatine zu erzeugen, beste Ergebnisse werden jedoch erhalten,
wenn eine ziemlich konsistente dielektrische Konstante über das
gesamte Substrat 116 beibehalten wird. Bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
werden die leitfähigen
Kupferstreifen auf die gedruckte Schaltungsplatine unter Verwendung
von herkömmlichen
Verfahren geätzt,
um den Durchgangsschaltungsweg 102 sowie den Meßvorrichtungsweg 104 zu
erzeugen. Heutige Techniken erzeugen sehr wiederholbare und konsistente
Geometrien, die die Breite und Dicke der Leiterstreifen 112 sowie
die Abmessungen des Substrats 116 umfassen. Herkömmliche
qualitativ hochwertige Ätzprozesse sind
ausreichend wiederholbar, um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu
erreichen. Es ist ferner vorteilhaft, einen qualitativ hochwertigen Übergang
von koaxialer Leitung zu Mikrostreifenleitung zu verwenden, um Massestromwege
in der Anordnung 100 zu minimieren. Eine erste Breite 118 des
Substrats 116 liegt an dem Meßvorrichtungsweg 104 vor
und ist größer als
eine zweite Breite 119 des Substrats 116 an dem
Durchgangsschaltungsweg 102. Die Differenz zwi schen der
ersten Breite 118 und der zweiten Breite 119 ist
gleich der Distanz zwischen dem ersten Adapter 106 und
dem zweiten Adapter 108. Wie ein Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet erkennen kann, weist die kaskadierte Kombination
aus dem ersten und dem zweiten Adapter 106, 108 dieselben
physischen Eigenschaften auf wie der Durchgangsschaltungsweg 102.
Dementsprechend sind die Streuparameter (S-Parameter) des Durchgangsschaltungswegs 102 im
wesentlichen äquivalent
zu den S-Parametern der kaskadierten Kombination aus dem ersten
und dem zweiten Adapter 106, 108. Wie ein Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet ferner erkennen kann, sind die S-Parameter des ersten
Adapters 106 im wesentlichen äquivalent zu den S-Parametern
des zweiten Adapters 108.
-
Unter
spezifischer Bezugnahme auf 3 der Zeichnungen
wird eine Anordnung 100 zuerst durch Ausführen einer
herkömmlichen
Kalibrierung mit dem VNA 200 in Kombination mit Koaxialkabeln 204 kalibriert,
die Koaxialtore 201, 202 an einem Messende 206 der
Kabel 204 aufweisen. Diese Kalibrierung kann auf einem
der herkömmlichen
Wege durchgeführt
werden, unter Verwendung von Kalibrierungsstandards, die auf NIST
zurückführbar sind.
Dieser Kalibrierungsschritt liefert eine zurückführbare Kalibrierung zu einer
Referenzebene 203, an der die Anordnung 100 mit
dem VNA 200 verbunden ist.
-
Unter
spezifischer Bezugnahme auf 4 der Zeichnungen
werden die Koaxialtore 201, 202 auf der Referenzebene 203 dann
mit den Koaxialtoren 120 des symmetrischen Durchgangsschaltungswegs 102 verbunden.
Der VNA 200 führt
eine Messung der S-Parameter des Durchgangsschaltungswegs 102 durch.
Da der Durchgangsschaltungsweg 102 im wesentlichen ähnlich zu
der kaskadierten Kombination aus dem ersten und dem zweiten Adapter 106, 108 ist,
können
der erste und der zweite Adapter 106, 108 basierend
auf den gemessenen S-Parametern
des Durchgangsschaltungswegs 102 charakterisiert werden.
Die Charakterisierung des ersten und des zweiten Adapters 106, 108 ermöglicht eine
Kalibrierung auf eine DUT-Referenzebene 301, die an den
Enden der Leiterstreifen 112 angeordnet ist, die den ersten
und den zweiten Adapter 106, 108 aufweisen. Das
Ergebnis des Charakterisierungsschritts ist eine vollständige S-Parametermatrix
für jeden
des ersten und des zweiten Adapters 106, 108.
-
Unter
spezifischer Bezugnahme auf 5 der Zeichnungen
verbindet ein Benutzer dann die DUT mit der DUT-Referenzebene 301. Der VNA 200 mißt die DUT
in kaskadierter Kombination mit dem ersten und dem zweiten Adapter 106, 108.
Da der erste und der zweite Adapter 106, 108 vollständig charakterisiert
sind, ist es möglich,
den Beitrag, der durch den ersten und den zweiten Adapter 106, 108 gemacht
wird, aus einer Messung der Testvorrichtung (DUT) herauszurechnen
(de-embed), die in kaskadierter Kombination mit dem ersten und dem
zweiten Adapter 106, 108 durchgeführt wird,
um ausschließlich
die S-Parameter der DUT zu ergeben.
-
Das
Charakterisierungsverfahren weist zuerst das Messen der S-Parameter
des Durchgangsschaltungswegs 102 auf. Das Ergebnis der
S-Parametermessung liefert einen Frequenzbereich-Reflexionskoeffizienten
(Sthru11) und einen Frequenzbereich-Übertragungskoeffizienten
(Sthru21) des Durchgangsschaltungswegs 102.
Da der Durchgangsschaltungsweg 102 symmetrisch und passiv
ist, gilt Sthru11 = Sthru22 und
Sthru21 = Sthru12. Der
Frequenzbereich-Übertragungskoeffizient
(Sthru21) des Durchgangsschaltungswegs 102 wird
dann in eine entsprechende Zeitbereich-Impulsübertragungsantwort umgewandelt,
unter Verwendung des Transformationsalgorithmus, der in „The Chirp
z-transform Algorithm" von
L.W. Rabiner, R. Schafer und C.M. Rader offenbart ist, veröffentlicht
in IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics, Bd. AU-17, Nr.
2, Juni 1969, Seiten 86–92.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 6 der Zeichnungen
ist eine Darstellung einer Zeitbereich-Impulsübertragungsantwort für einen
Durchgangsschaltungsweg 102 umgewandelt aus der Frequenzbereichmessung
gezeigt. Die Ergebnisse der Umwandlung des Frequenzbereich-Übertragungskoeffizienten
des Durchgangsschaltungswegs 102 (Sthru21)
in die entsprechende Zeitbereich-Impulsübertragungsantwort
des Durchgangsschaltungswegs 102 liefert einen Wert für eine elektrische
Gesamtlänge
des Durchgangsschaltungswegs 102. Bei dem spezifischen
Beispiel aus 6 ist die elektrische Länge als
29,85 cm in Luftdielektrikum gezeigt. Da der erste und der zweite
Adapter 106, 108 symmetrisch sind, stellt die
elektrische Länge zweimal
die elektrische Länge
von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Adapter 106, 108 dar.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 7 der Zeichnungen
wandelt das Charakterisierungsverfahren dann den Frequenzbereich-Reflexionskoeffizienten
(Sthru11) in eine entsprechende Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort
für den
Durchgangsschaltungsweg 102 um. Da dies eine Reflexionsmessung
ist, enthält
die Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort natürlich einen Faktor von 2 im
Hinblick auf die elektrische Länge.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 8 der Zeichnungen
wird die Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort
dann modifiziert, durch Begrenzen des Zeitdurchlaufs auf die elektrische
Länge des
Durchgangsschaltungswegs 102, gemessen unter Verwendung
der Zeitbereich-Impulsübertragungsantwort.
Die verbleibende Länge
der Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort wird dann auf 0 gesetzt. 8 der
Zeichnungen stellt eine Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort für den modifizierten
Durchgangsschaltungsweg 102 dar. Die modifizierte Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort stellt
eine Zeitdomeinimpulsrefle xionsantwort ausschließlich für den ersten Adapter 106 dar,
der in einer perfekten Last abgeschlossen ist. Die Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort,
die modifiziert ist, um einen begrenzten Zeitdurchlauf darzustellen,
wie in 8 der Zeichnungen dargestellt ist, wird dann zurück in den
Frequenzbereich umgewandelt, um einen Frequenzbereich-Reflexionskoeffizienten
von ausschließlich
dem Adapter 106 (SX11) zu ergeben.
Wenn der Frequenzbereich-Reflexionskoeffizient
(SX11) bekannt ist, ist es möglich, die verbleibenden
S-Parameter zu berechnen.
-
-
Gleichung
(2) hat zwei mögliche
Lösungen
für S
X21. Nur eine der Lösungen ist jedoch physisch
möglich.
Es ist möglich,
die korrekte Lösung
unter Verwendung der Lehren des U.S.-Patents Nr. 5,548,221 mit dem Titel „Electronic
Calibration Method and Apparatus" erteilt
am 20. August 1996 zu bestimmen, dessen Lehren hierdurch durch Bezugnahme
aufgenommen sind. Da der erste Adapter
106 passiv ist,
gilt S
X21 = S
X12-Entsprechend sind
alle S-Parameter des ersten Adapters
106 bekannt. Da der
erste Adapter
106 elektrisch und mechanisch äquivalent
zu dem zweiten Adapter
108 ist und der zweite Adapter
108 in
der Anordnung im Spiegelbild zu dem ersten Adapter
106 positioniert
ist, weisen die S-Parameterwerte die folgende Beziehung auf:
-
Dementsprechend
können
alle S-Parameter für
sowohl den ersten als auch den zweiten Adapter 106, 108 aus
einer Messung des Durchgangsschaltungswegs 102 und des
darin gelehrten Charakterisierungsverfahrens bestimmt werden.
-
Das
Verfahren gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung kann mit einem Computer implementiert werden.
Herkömmliche
VNAs, wie z. B. der Agilent E8358A, umfassen eine Meßelektronik
sowie einen zweckgebundenen Computer innerhalb einer einzelnen elektronischen
Einheit. Der zweckgebundene Computer umfaßt ein Verarbeitungselement,
ein Betriebssystem, eine Medienspeicherung und Lesefähigkeiten
und ist in der Lage, Schritte eines Softwareprogramms auszuführen. Dementsprechend
kann ein System zum Kalibrieren des ersten und des zweiten Adapters 106, 108 vollständig innerhalb
des VNA 200 implementiert sein, wie in den 2 und 3 der
Zeichnungen gezeigt ist, oder mit einem Computer, der mit dem VNA 200 (in
den Zeichnungen nicht gezeigt) kommuniziert. Bei einem System zum
Kalibrieren des ersten und des zweiten Adapters 106, 108 weist
der VNA 200 Kabel 204 mit Koaxialtoren auf, die
die Kabel 204 mit sowohl den VNA-Toren 205 als
auch der Anordnung 100 verbinden.
-
Unter
spezifischer Bezugnahme auf 9 der Zeichnungen
ist ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem ein Benutzer den VNA 200 unter
Verwendung von Kalibrierungsstandards kalibriert 801, die
auf NIST zurückführbar sind.
Das Ergebnis des Kalibrierungsschritts 801 ist die Kalibrierung
des VNA 200 und der Kabel 204, auf der Referenzebene 203,
die durch die Koaxialtore 201, 202 beschrieben
ist. Ein Benutzer verbindet 802 dann die Koaxialtore 201, 202 mit
den Koaxialverbindern 120 des Durchgangsschaltungswegs 102 an
der Anordnung 100, wie in 4 der Zeichnungen
gezeigt ist, und mißt
die S-Parameter des Durchgangsschaltungswegs 102.
-
Aus
einer Messung des Durchgangsschaltungswegs 102 werden der
erste und der zweite Adapter 106, 108 durch Berechnen
der S-Parametermatrix charakterisiert 803, wie vorangehend
hierin für
jeden Adapter 106, 108 offenbart wurde. Entsprechend
sind die S-Parameter des ersten und des zweiten Adapters 106, 108 bekannt.
Die DUT wird dann mit dem ersten und dem zweiten Adapter 106, 108 der
Anordnung 100 verbunden. Die S-Parameter des ersten und
des zweiten Adapters 106, 108, die mit der DUT
kaskadiert sind, werden mit dem VNA 200 gemessen 804.
Wenn die S-Parameter der kaskadierten Kombination, d. h. des ersten Adapters 106,
der DUT und des zweiten Adapters 108, über direkte Messung bekannt
sind, da die S-Parameter des ersten und des zweiten Adapters 106, 108 vollständig charakterisiert
sind, dann werden die S-Parameter
von ausschließlich
der DUT abgeleitet 805. Das Ergebnis der Schritte von Kalibrierung,
Messung, Charakterisierung, Messung und Ableitung ist eine Messung
der nicht koaxialen DUT mit einer Genauigkeit, die vorangehend nur
mit koaxialen DUTs verfügbar
war.
-
Unter
spezifischer Bezugnahme auf 10 der
Zeichnungen ist ein Flußdiagramm
des Charakterisierungsverfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung gezeigt, bei dem die S-Parameter des Durchgangsschaltungswegs 102 gemessen
werden 901. Die S-Parametermessung liefert den Frequenzbereich-Übertragungskoeffizienten
des Durchgangsschaltungswegs 102 (Sthru21)
und den Frequenzbereich-Reflexionskoeffizienten
des Durchgangsschaltungswegs 102 (Sthru11).
Der Frequenzbereich-Übertragungskoeffizient
des Durchgangsschaltungswegs 102 (Sthru21)
wird in die entsprechende Zeitbereich-Impulsübertragungsantwort umgewandelt 902.
Diese Umwandlung wird mathematisch unter Verwendung des Algorithmus
durchgeführt,
der in „The
Chirp z-transform Algorithm",
L.W. Rabiner et al., IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics,
Bd. AU-17, Nr. 2, Juni 1969, Seiten 86–92 offenbart ist und einen
Graphen ergibt, wie z. B. den, der in 6 der Zeichnungen
gezeigt ist. Der Punkt auf dem Graphen, an dem die Impulsantwort
auf einem Maximum ist, zeigt die elektrische Länge des Durchgangsschaltungswegs 102 an.
Diese elektrische Länge wird
extrahiert 903 und aufgezeichnet. Der Frequenzbereich-Eingangsreflexionskoeffizient
des Durchgangsschaltungswegs 102 (Sthru11)
wird in die entsprechende Zeitbereich-Impulseingangsreflexionsantwort umgewandelt,
wie z. B. die, die in 7 der Zeichnungen gezeigt ist.
Eine Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort des ersten Adapters 106,
der in einer perfekten Last abgeschlossen ist, wird aus der umgewandelten
Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort des Durchgangsschaltungswegs 102 aufgebaut 905,
durch Einstellen der Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort auf eine
0 für elektrische
Längen,
die länger
sind als die elektrische Länge, die
bei Schritt 903 extrahiert wird. Ein Beispiel der resultierenden
Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort ist in 8 der Zeichnungen
gezeigt. Die aufgebaute Zeitbereich-Impulsreflexionsantwort wird dann zurück in die Frequenzbereich 906 umgewandelt.
Diese Umwandlung ergibt einen Frequenzbereicheingangsreflexionskoeffizienten
für den
ersten Adapter 106 (SX11). Unter
Verwendung der Gleichungen (1) und (2) werden der Frequenzbereich-Ausgangsreflexionskoeffizient
(SX22) und der Frequenzbereich-Übertragungskoeffizient
(SX21) berechnet 907, unter Verwendung
der gemessenen S-Parameter
des Durchgangsschaltungswegs 102 und des aufgebauten Frequenzbereich-Eingangsreflexionskoeffizienten
des ersten Adapters 106. Da der erste Adapter 106 passiv
ist, sind dann die Frequenzbereich-Übertragungskoeffizienten gleich,
was bedeutet, daß SX21 = SX12. Da der
erste und der zweite Adapter 106, 108 im wesentlichen ähnliche
S-Parameter aufweisen
aber mit der DUT im Spiegelbild zueinander kaskadiert sind, können die
S-Parameter des Adapters 108 zugewiesen 908 werden,
wie in Gleichung (3) gezeigt ist.
-
Das
Charakterisierungsverfahren kann ferner für N-Tor-Anordnungen zur Verwendung bei der Messung
der N-Tor-Vorrichtungen
durchgeführt
werden. Die allgemeine N-Tor-Anordnung
weist einen ersten und einen zweiten N-Tor-Adapter zum Verbinden mit den Toren
einer N-Tor-DUT auf, die charakterisiert und dann bei dem Einbettungs-
und Herausrechnungs-Verfahren verwendet werden können. Als ein Beispiel und
unter spezifischer Bezugnahme auf
11 der Zeichnungen
ist ein darstellendes Diagramm eines Vier-Tor-Ausführungsbeispiels
gezeigt, bei dem der erste Vier-Tor-Adapter
1200, Adapter X, die
Vier-Tor-DUT
1201 und der zweite Vier-Tor-Adapter
1202,
Adapter Y, in kaskadierter Kombination miteinander verbunden sind.
Die Tornummern 1 bis 4 sind an jedem Tor des ersten und des zweiten
Adapters
1200,
1202 sowie der DUT
1201 angeordnet.
Die Tornummern reflektieren die Numerierungsübereinkunften, die bei den
S-Parametermatrixen der
hierin entwickelten Gleichungen verwendet werden, und sind konsistent
mit den Tornummern für
die Adapter aus
12 und
13. Unter
spezifischer Bezugnahme auf
12 der
Zeichnungen ist dort ein erster Vier-Tor-Adapter
1001 gezeigt, der
einen ersten und einen zweiten Koaxialverbinder
1002,
1003 aufweist,
wobei jeder Koaxialverbinder
1002,
1003 elektrisch
mit dem ersten und dem zweiten Leiterstreifen
1005,
1006 verbunden
ist. Jede Verbindung eines Koaxialverbinders
1002 oder
1003 und
eines Leiterstreifens
1005 oder
1006 ist im wesentlichen ähnlich zu
dem ersten Zwei-Tor-Adapter
106, der Bezug nehmend auf
2 der Zeichnungen
beschrieben ist. Die Koaxialverbinder
1002 und
1003 sind
ungekoppelt und voneinander isoliert und die Leiterstreifen
1005 oder
1006 sind
ungekoppelt und voneinander isoliert. Wenn der erste Vier-Tor-Adapter
1001 als
Adapter X repräsentiert
und gemäß der Tornumerierungsübereinkunft
dargestellt ist, die in den in den Zeichnungen gezeigt ist, kann
die S-Parametermatrix des ersten Vier-Tor-Adapters
101 wie
folgt dargestellt werden:
wobei die Tiefstellung (1)
und (3) die zwei Eingangstore des ersten Vier-Tor-Adapters
1001 darstellen,
d. h. ein Ende mit den Koaxialverbindern
1002,
1003,
und die Tiefstellungen (2) und (4) die zwei Ausgangstore des ersten
Vier-Tor-Adapters
1001 darstellen,
d. h. ein Ende der Leiterstreifen
1005,
1006.
Der obere linke Quadrant der S-Parametermatrix
in (4a) des ersten Vier-Tor-Adapters
1001 stellt die S-Parameter
der Kombination aus dem ersten Koaxialverbinders
1002 mit
dem Leiterstreifen
1005 dar. Der untere rechte Quadrant
der S-Parametermatrix des ersten Vier-Tor-Adapters
1001 stellt
die S-Parameter der Kombination aus dem zweiten Koaxialverbinders
1003 mit
dem Leiterstreifen
1006 dar. Wie ein Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet erkennen kann, ist die Kombination aus dem ersten
Koaxialverbinders
1002 mit dem Leiterstreifen
1005 im
wesentlichen elektrisch und mechanisch äquivalent zu der zweiten Kombination
aus der zweiten Koaxialverbindung
1003 mit dem Leiterstreifen
1006.
Daher weist die Kombination aus dem ersten Koaxialverbinders
1002 mit
dem Leiterstreifen
1005 äquivalente S-Parameter zu der
Kombination aus dem zweiten Koaxialverbinders
1003 mit dem
Leiterstreifen
1006 auf. Entsprechend weisen der obere
linke und der untere rechte Quadrant der S-Parametermatrix für den ersten
Vier-Tor-Adapter
1001 äquivalente
Werte auf. Da die Kombination aus dem ersten Koaxialverbinders
1002 mit
dem Leiterstreifen
1005 von der Kombination aus dem zweiten
Koaxialverbinder
1003 mit dem Leiterstreifen
1006 isoliert
ist, sind der obere rechte und der untere linke Quadrant der ersten Vier-Tor-Adapter-S-Parametermatrix
Nullwerte. Daher, wenn die S-Parametermatrix
für die
Kombination aus dem ersten Verbinder
1002 und dem Leiterstreifen
1005 bestimmt
wird, ist die S-Parametermatrix für den ersten Vier-Tor-Adapter
1001 bekannt.
-
Ein
zweiter Vier-Tor-Adapter
1007 weist einen dritten und einen
vierten Koaxialverbinder
1008,
1009 auf, wobei
jeder Koaxialverbinder
1008,
1009 elektrisch mit
dem dritten und dem vierten Leiterstreifen
1010,
1011 verbunden
ist. Jede Kombination aus dem Koaxialverbinder
1008 oder
1009 mit
dem Leiterstreifen
1010 oder
1011 ist im wesentlichen ähnlich zu
dem zweiten Zwei-Tor-Adapter
108, der vorangehend beschrieben wurde.
Bei dem spezifischen Ausführungsbeispiel,
das in
12 der Zeichnung dargestellt
ist, ist die Kombination aus dem dritten und vierten Koaxialverbinder
1008 oder
1009 mit
Leiterstreifen
1010 oder
1011 im wesentlichen ähnlich zu
der Kombination aus dem ersten und dem zweiten Koaxialverbinder
1002 oder
1003 mit Leiterstreifen
1005 oder
1006.
Wie bei dem oben erörterten
Zwei-Tor-Beispiel ist der erste Vier-Tor-Adapter
1001 im
Spiegelbild mit dem zweiten Vier-Tor-Adapter
1007 verbunden,
und die Kombination aus dem dritten und dem vierten Koaxialverbinder
1008 oder
1009 mit
Leiterstreifen
1010 oder
1011 ist entkoppelt und
voneinander isoliert. Die Tornumerierungsübereinkunft für den ersten
Adapter
1001 ist unterschiedlich von der Tornumerierungsübereinkunft
des zweiten Adapters
1007, wie durch die Tornummern dargestellt
ist, die in
12 der Zeichnungen gezeigt sind.
Genauer gesagt sind die Tore 1 und 3 dem Koaxialverbinder
1002 bzw.
1003 des
ersten Adapters
1001 zugeordnet und die Tore 1 und 3 sind
den Enden der Leiterstreifen
1010 bzw.
1011 des
zweiten Adapters
1007 zugeordnet. Die S-Parameterwerte
für sowohl
den ersten als auch den zweiten Adapter
1001,
1007 werden
aus Messungen berechnet, die an der Durchgangsschaltung
102 durchgeführt werden
und basieren auf der Numerierungsübereinkunft des ersten Adaptertors.
Um die unterschiedliche physische Ausrichtung des zweiten Vier-Tor-Adapters
zu berücksichtigen,
und da sowohl der erste als auch der zweite Adapter
1001,
1007 passiv
sind, werden die Tiefstellungen unter Verwendung der Gleichungen
(1) bis (3) zur Bestimmung der S-Parameter
für den
zweiten Adapter
1007 modifiziert. Genauer gesagt, was als
Tiefstellungen 1 und 3 des ersten Adapters
1001 dargestellt
ist, wird zu den Tiefstellungen 2 bzw. 4 des zweiten Adapters
1007,
und was als Tiefstellungen 2 und 4 des ersten Adapters
1002 dargestellt
ist, wird zu den Tiefstellungen 1 bzw. 3 des zweiten Adapters
1007.
Wenn der zweite Vier-Tor-Adapter
1007 als Adapter Y dargestellt
ist, und gemäß der Tornumerierungsübereinkunft,
die in der Zeichnung gezeigt ist, kann die S-Parametermatrix des
zweiten Vier-Tor-Adapters
1007 wie folgt dargestellt werden:
wobei die Tiefstellungen
(2) und (4) die zwei Eingangstore des zweiten Vier-Tor-Adapters
1007 darstellen,
d. h. ein Ende mit den Koaxialverbindern
1008,
1009,
und die Tiefstellungen (1) und (3) die zwei Ausgangstore des zweiten
Vier-Tor-Adapters
1007 darstellen, d. h. ein Ende der Leiterstreifen
1010,
1011.
Der obere linke Quadrant der S-Parametermatrix
in (4b) für
den zweiten Adapter
1007 stellt die S-Parameter der Kombination aus
dem dritten Koaxialverbinder
1008 mit dem Leiterstreifen
1010 dar.
Der untere rechte Quadrant der S-Parametermatrix in (4b) für den zweiten
Adapter
1007 stellt die S-Parameter der Kombination aus
dem vierten Koaxialverbinder
1009 mit dem Leiterstreifen
1011 dar.
Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen wird, weisen
die Kombinationen aus dem dritten und vierten Koaxialverbinder
1008,
1009 mit
Leiterstreifen
1010,
1011 äquivalente S-Parameter zueinander
auf. Daher weisen der obere linke und der untere rechte Quadrant
der S-Parametermatrix für
den zweiten Vier-Tor-Adapter
1007 äquivalente Werte auf. Da die
Kombinationen aus dem dritten und vierten Koaxialverbinder
1008,
1009 mit
Leiterstreifen
1010,
1011 voneinander isoliert
sind, sind der obere rechte und der untere linke Quadrant der S-Parametermatrix
für den
zweiten Adapter
1007 Nullwerte.
-
Unter
spezifischer Bezugnahme auf
12 der
Zeichnungen ist das Anordnungsausführungsbeispiel gezeigt, bei
dem der erste, zweite, dritte bzw. vierte Koaxialverbinder
1002,
1003,
1008,
1009 in
Kombination mit dem ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Leiterstreifen
1005,
1006,
1010,
1011 im
wesentlichen sowohl elektrisch als auch mechanisch ähnlich sind.
Dementsprechend weist jeder Koaxialverbinder
1002,
1003,
1008,
1009 in
Kombination mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Leiterstreifen
1005,
1006,
1010,
1011 im
wesentlichen ähnliche
S-Parameterwerte auf. Der erste und der zweite Vier-Tor-Adapter
1001,
1007 sind
in der Anordnung im Spiegelbild zueinander positioniert. Dementsprechend,
wenn das Zeichen Y den zweiten Vier-Tor-Adapter
1007 darstellt, dann
ist die S-Parametermatrix für
den zweiten Vier-Tor-Adapter
1007 in Bezug auf den ersten
Adapterausdruck wie folgt:
-
Unter
Verwendung der Lehren des Zwei-Tor-Charakterisierungsverfahrens,
das hierin beschrieben ist, wird die Kombination aus dem ersten
Koaxialverbinder 1002 mit Leiterstreifen 1005 zuerst
durch Kalibrieren der Koaxialverbindungen an der Anordnung 100 mit
einem Vier-Tor-VNA und dann durch Messen der S-Parameter des Durchgangsschaltungswegs 102 charakterisiert.
Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, muß eine Messung
unter Verwendung eines Vier-Tor-VNA unbenutzte Meßtore ordnungsgemäß mit einem
Charakteristische-Impedanz-Abschluß abschließen.
-
Durch
Durchführen
der Schritte 901 bis 908 ist es möglich, den
ersten Vier-Tor-Adapter 1001 vollständig zu charakterisieren. Unter
Verwendung der Symmetrieprinzipien für das Ausführungsbeispiel, das in 12 der
Zeichnungen gezeigt ist, ergibt die Charakterisierung des ersten
Vier-Tor-Adapters 1001 geeignete Werte
zum vollständigen
Charakterisieren des zweiten Vier-Tor-Adapters 1007 gemäß Gleichung
(5). Dementsprechend wird das Verfahren, das in 10 der
Zeichnungen dargestellt ist, an das Vier-Tor-Adapter-Aus führungsbeispiel
angewendet, wo die Charakterisierung der Kombination aus dem ersten
Koaxialverbinder 1002 mit dem Leiterstreifen 1005 eine
vollständige
Charakterisierung des ersten und des zweiten Vier-Tor-Adapters 1001, 1007 ermöglicht,
wobei die Kombinationen aus dem ersten, zweiten, dritten bzw. vierten
Koaxialverbinder 1002, 1003, 1008, 1009 mit
dem Leiterstreifen 1005, 1006, 1010 bzw. 1011 elektrisch
und mechanisch äquivalent
sind. Die S-Parameter von ausschließlich der gemessenen DUT werden
aus einer Messung der kaskadierten Kombination des ersten und zweiten
Adapters 1001, 1007 und der DUT herausgerechnet.
-
Die
Lehren der vorliegenden Erfindung können ferner an ein N-Tor-Adapterausführungsbeispiel
angewendet werden, wo die N-Tor-Adapter nicht elektrisch und mechanisch äquivalent
sind. Unter spezifischer Bezugnahme auf 13 der
Zeichnungen ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Anordnung 100 gezeigt, wo
der erste und der zweite Vier-Tor-Adapter 1101, 1107 nicht
elektrisch und mechanisch äquivalent
sind. Bei diesem Beispiel werden zu darstellenden Zwecken vier Tore
verwendet. Es ist jedoch für
Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich, daß die Lehren an Anordnungen
und DUTs angewendet werden können,
die mehr als vier Tore aufweisen. In 13 der
Zeichnungen ist eine Anordnung 100 gezeigt, die einen ersten
Vier-Tor-Adapter 1101, Adapter X, aufweist. Der erste Vier-Tor-Adapter 1101 weist
eine erste Kombination eines Koaxialverbinders 1102 und
eines Leiterstreifens 1105 und eine zweite Kombination
eines Koaxialverbinders 1103 und eines Leiterstreifens 1106 auf.
Der erste und der zweite Koaxialverbinder 1102, 1103 sind
vom selben Typ, d. h. Typ N, und der erste und der zweite Leiterstreifen 1105, 1106 weisen äquivalente
Längen
auf und sind aus demselben Material hergestellt. Entsprechend sind
die Kombinationen aus dem ersten und dem zweiten Koaxialverbinder 1102, 1103 mit
Leiterstreifen 1105, 1006 elektrisch und mechanisch äquivalent,
und es kann angenommen werden, daß dieselben dieselben S-Parameter
aufweisen, die ihr Hochfrequenzverhalten charakterisieren. Ferner
ist an der Anordnung 100 ein erster Durchgangsschaltungsweg 1104 vorhanden,
in dem die Durchgangsschaltungskoaxialverbinder 1113 vom
selben Typ sind wie der erste und der zweite Koaxialverbinder 1102 und 1103.
Ein Leiterstreifen, der den ersten Durchgangsschaltungsweg 1104 bildet,
ist zweimal so lang wie eine Länge
des ersten und des zweiten Leiterstreifens 1105, 1006.
-
Der
zweite Vier-Tor-Adapter 1107, Adapter Y, weist eine dritte
Kombination aus einem Koaxialverbinder 1108 mit einem Leiterstreifen 1110 und
eine vierte Kombination aus einem Koaxialverbinder 1109 mit
einem Leiterstreifen 1111 auf. Der dritte und vierte Koaxialverbinder 1108, 1109 sind
vom selben Typ, können jedoch
von einem unterschiedlichen Typ als der erste und der zweite Koaxialverbinder 1102, 1103 sein,
d. h. ein 7 mm-Koaxialverbinder. Der dritte und der vierte Leiterstreifen 1110, 1111 weisen äquivalente
Längen
auf und sind aus denselben Materialien hergestellt, sie können jedoch
eine unterschiedliche Länge
als der erste und der zweite Leiterstreifen 1105, 1106 aufweisen.
Die Kombinationen aus dem dritten und dem vierten Koaxialverbinder 1108, 1109 mit
Leiterstreifen 1110, 1111 sind daher elektrisch
und mechanisch äquivalent
zueinander aber nicht elektrisch und mechanisch äquivalent zu den Kombinationen
aus dem ersten und dem zweiten Koaxialverbinder 1102, 1103 mit
Leiterstreifen 1105, 1106. Entsprechend kann angenommen
werden, daß die
Kombinationen aus dem dritten und vierten Koaxialverbinder 1108, 1109 mit
Leiterstreifen 1110, 1111 dieselben S-Parameter
zueinander aufweisen, die ihr Hochfrequenzverhalten charakterisieren,
und unterschiedliche S-Parameter
als die Kombinationen aus dem ersten und zweiten Koaxialverbinder 1102, 1103 mit Leiterstreifens 1105, 1106.
Die Anordnung 100 umfaßt
ferner einen zweiten Durchgangsschaltungsweg 1112, bei
dem die Durchgangsschaltungskoaxialverbinder 1114 vom selben
Typ sind wie der dritte und vierte Koaxialverbinder 1108 und 1109 und
von einem unterschiedlichen Typ wie der erste und der zweite Koaxialverb inder 1102, 1103.
Ein Leiterstreifen, der den zweiten Durchgangsschaltungsweg 1112 bildet,
ist zweimal so lang wie eine Länge
des dritten und des vierten Leiterstreifens 1110, 1111.
-
Eine
vollständige
Charakterisierung des ersten und des zweiten Vier-Tor-Adapters,
die in
13 der Zeichnung dargestellt
sind, beginnt mit der herkömmlichen
Kalibrierung des Vier-Tor-VNA und der Adapterkabel, die eine Verbindung
zu der Anordnung
100 herstellen. Die Charakterisierung
des ersten Vier-Tor-Adapters
1101, bezeichnet als Adapter
X, beginnt mit einer VNA-Messung
901 des ersten Durchgangsschaltungswegs
1104,
einer Umwandlung
902 des Frequenzbereich-Übertragungskoeffizienten
in eine Zeitbereich-Impulsantwort, um eine Länge des ersten Durchgangsschaltungswegs
1104 zu
extrahieren
903. Die Schritte
904 bis
907,
wie sie in
10 der Zeichnungen dargestellt
und oben unter Anwendung an den ersten Durchgangsschaltungsweg
1104 beschrieben
sind, führen
zu der Bestimmung der S-Parameter
der Kombination aus dem ersten Koaxialverbinder
1102 mit
dem Leiterstreifen
1105. Da die Kombinationen aus dem ersten
und dem zweiten Koaxialverbinder
1102,
1103 mit
dem ersten und dem zweiten Leiterstreifen
1105,
1106 elektrisch
und mechanisch äquivalent
sind, sind ihre S-Parameter
ebenfalls äquivalent.
Da die Kombinationen aus dem ersten und zweiten Koaxialverbinder
1102,
1103 mit
Leiterstreifen
1105,
1106 in der Anordnung in
derselben Richtung angeordnet sind, verwenden sie dieselbe Zwei-Tor-S-Parametermatrix gemeinschaftlich.
Entsprechend ist eine vollständige
Charakterisierung des ersten Vier-Tor-Adapters
1101 wie
folgt:
wobei die Tiefstellung (1)
sich auf ein Ende des Koaxialverbinders
1102 des ersten
Adapters
1101 bezieht und die Tiefstellung (2) sich auf
das Ende eines Leiterstreifens
1105 des ersten Adapters
1101 bezieht.
-
Die
Charakterisierung des zweiten Vier-Tor-Adapters bei dem Ausführungsbeispiel,
das in
13 der Zeichnungen dargestellt
ist, kann das Prinzip der Symmetrie zum Extrahieren von Werten aus
den Messungen des ersten Vier-Tor-Adapters
1101 nicht verwenden,
da der erste Vier-Tor-Adapter
1101 nicht elektrisch und mechanisch äquivalent
zu dem zweiten Vier-Tor-Adapter
1107 ist. Um den zweiten
Vier-Tor-Adapter
1107 zu charakterisieren, der als Adapter
Y bezeichnet ist, gemäß dem Verfahren,
das in
10 der Zeichnungen offenbart
ist, wird eine Messung
901 des zweiten Durchgangsschaltungswegs
1112 durchgeführt. Der
zweite Durchgangsschaltungsweg
1112 weist Koaxialverbinder
1114 auf,
die vom selben Typ sind wie der dritte und der vierte Koaxialverbinder
1108,
1109.
Zusätzlich
dazu weist der zweite Durchgangsschaltungsweg
1112 eine Länge eines
Leiterstreifens auf, die zweimal die Länge des dritten und vierten
Leiterstreifens
1110,
1111 ist. Der Frequenzbereich-Übertragungskoeffizient
des zweiten Durchgangsschaltungswegs
1112 wird in eine
Zeitbereich-Impulsantwort umgewandelt
902, um eine elektrische
Länge des
zweiten Durchgangsschaltungswegs
1104 zu extrahieren
903.
Die Schritte
904 bis
907, wie sie in
10 der
Zeichnungen dargestellt und oben beschrieben sind, führen zu
einer Bestimmung der S-Parameter der Kombination aus dem dritten
Koaxialverbinder
1108 mit dem Leiterstreifen
1110.
Da die Kombinationen aus dem dritten und vierten Koaxialverbinder
1108,
1109 mit
dem dritten und vierten Leiterstreifen
1110,
1111 elektrisch
und mechanisch äquivalent
sind, sind ihre S-Parameter ebenfalls äquivalent. Da die Kombinationen
des dritten und vierten Koaxialverbinders
1108,
1109 mit
Leiterstreifen
1110,
1111 in der Anordnung in
derselben Richtung angeordnet sind, verwenden sie ferner dieselbe
S-Parametermatrix gemeinschaftlich. Sie sind jedoch nicht in der
Anordnung
100 in derselben Rich tung wie der zweite Durchgangsschaltungsweg
1112 angeordnet,
aus dem ihre S-Parameter bestimmt werden. Da die Adapter passiv
und symmetrisch sind und in der Anordnung im Spiegelbild zu dem
Adapter positioniert sind, der aus der zweiten Durchgangsschaltung
1112 berechnet
wird, kann der zweite Vier-Tor-Adapter
1107 trotzdem vollständig durch
Schalten des Eingangsreflexionsausdrucks und des Ausgangsreflexionsausdrucks
sowie der zwei Übertragungsausdrücke charakterisiert
werden. Entsprechend ist die vollständige Charakterisierung des
zweiten Vier-Tor-Adapters
1107 wie folgt:
wobei sich die Tiefstellung
(2) auf das Ende eines Koaxialverbinders
1108 des zweiten
Adapters
1107 bezieht und die Tiefstellung (1) sich auf
das Ende eines Leiterstreifens
1110 des zweiten Adapters
1107 bezieht.
Sobald sowohl der erste als auch der zweite Vier-Tor-Adapter
1101,
1107 vollständig charakterisiert
sind, können die
Charakteristika einer Vier-Tor-DUT in eine Messung der DUT, die
mit dem ersten und dem zweiten Vier-Tor-Adapter
1101,
1107 kaskadiert
ist, eingebettet und aus derselben herausgerechnet werden.
-
Vorteilhafterweise
ermöglicht
ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gemäß der Beschreibung,
wie in 13 der Zeichnungen dargestellt
ist, eine vollständige
Charakterisierung eines nicht-symmetrischen N-Tor-Adapters.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden hierin beispielhaft beschrieben und sollen
darstellend und nicht einschränkend
für alle
möglichen
Ausführungsbeispiele
sein, die für
einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet mit dem Vorteil der vorliegenden
Lehren offensichtlich sind. Genauer gesagt können die Lehren an eine N-Tor-DUT
angewendet werden. Das Verfahren kann in einer Software unter Verwendung
eines Personalcomputers, einer Arbeitsstation oder eines dedizierten
Mikroprozessors in Kombination mit einem VNA implementiert sein.
Das System und das Verfahren der vorliegenden Lehren können verwendet
werden, um Auf-Wafer- und
eingebaute Standard zu charakterisieren, die ihrerseits für Standard-basierte
Kalibrierungen verwendet werden können. Die Lehren können für 50 Ohm,
75 Ohm oder einen anderen Impedanzwert zur Verwendung mit Kalibrierungsstandards
verwendet werden. Mögliche
Koaxialverbindungen, die an der Anordnung verwendet werden können, sind
2,4-mm- 3,5-mm-, 7,0-mm-, Typ-N-, Typ-F- oder andere -Verbinder
mit Standards, die auf NIST zurückführbar sind.
und Zuweisen des Frequenzbereich-Ausgangsreflexionskoeffizienten des ersten Adapters (SX22) zu einem Frequenzbereich-Eingangsreflexionskoeffizienten des zweiten Adapters
und Zuweisen des Frequenzbereich-Ausgangsreflexionskoeffizienten des ersten Adapters (SX22) zu einem Frequenzbereich-Eingangsreflexionskoeffizienten des zweiten Adapters
und eine Einrichtung zum Zuweisen des Frequenzbereich-Ausgangsreflexionskoeffizienten des ersten Adapters (SX22) zu einem Frequenzbereich-Eingangsreflexionskoeffizienten des zweiten Adapters
aufweist.