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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochfrequenz- und Mikrowellen-Netzwerkanalysatoren und
insbesondere auf eine automaitische Kalibrierung eines Netzwerkanalysators.
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Ein
HF-Netzwerkanalysatorsystem (HF = Hochfrequenz) besteht aus einem
Netzwerkanalysator und kann eine Mehrtorprüfvorrichtung umfassen. Der
Netzwerkanalysator integriert eine Hochfrequenzsynthesizerquelle
mit eingebauten Kopplern für
eine Signaltrennung, einen Schmalbandempfänger, eine Anzeige und eine
Verarbeitungseinrichtung.
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Eine
Meßkalibrierung
ist ein Verfahren, das durch die Verwendung von Fehlerkorrekturarrays
während der
Signalverarbeitung, die zum Kompensieren von systematischen Meßfehlern
vorgesehen sind, die Meßgenauigkeit
verbessert. Die Meßkalibrierung
wird ferner als Cal, Genauigkeitssteigerung und Fehlerkorrektur bezeichnet.
Meßfehler
sind als zufällige
und systematische Fehler klassifiziert. Zufällige Fehler, wie z. B. Rauschen
und eine Wiederholbarkeit einer Steckverbindung, sind durch eine
Meßkalibrierung
weder wiederholbar noch korrigierbar.
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Systematische
Fehler, wie z. B. ein Nachlaufen (tracking) und ein Nebensprechen,
sind bei den meisten HF-Messungen die bedeutendsten Fehler. Systematische
Fehler sind wiederholbar und größtenteils
korrigierbar, obwohl kleine Restfehler bleiben können. Diese systematischen
Fehler können
mit der Zeit Lind der Temperatur driften.
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Systematische
Fehler treten aufgrund einer Systemfrequenzantwort, einer Isolation
zwischen den Signalwegen und einer Fehlanpassung in dem Meßaufbau
auf. Frequenzantwortfehler (Übertragungs-
und Reflexionsnachlauf) sind Verstärkungsfeh ler, die eine Funktion
der Frequenz sind.
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Isolationsfehler
ergeben sich aus einem Energieleckverlust zwischen Signalwegen bei Übertragungsmessungen.
Dieser Leckverlust tritt aufgrund des Nebensprechens auf. Bei Reflexionsmessungen
tritt der Leckverlust aufgrund einer mangelhaften Richtwirkung auf.
Die Richtwirkung ist die Fähigkeit
der Signaltrennungsvorrichtungen, sich vorwärts ausbreitende Signale von
sich rückwärts ausbreitenden
Signalen zu trennen.
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Fehlanpassungsfehler
ergeben sich aus Unterschieden zwischen der Torimpedanz des Meßobjekts (DUT;
DUT = device under test) und der Torimpedanz des Netzwerkanalysators.
Quellenanpassungsfehler werden auf der Quellenseite (HF-Ausgang
eines Netzwerkanalysators; RF OUT) des Meßobjekts erzeugt; Lastanpassungsfehler
werden auf der Lastseite (HF-Eingang eines Netzwerkanalysators;
RF IN) erzeugt. Falls das Meßobjekt
nicht direkt mit den Toren verbunden ist, werden die Fehlanpassungsfehler
aufgrund der Kabel, Adapter usw. als Teil der Quellen- oder Lastanpassungsfehler
berücksichtigt.
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Der
Netzwerkanalysator weist mehrere Verfahren zum Messen und Kompensieren
dieser Testsystemfehler auf. Jedes Verfahren entfernt unter Verwendung
von Gleichungen, die als Fehlermodell bezeichnet werden, einen oder
mehrere der systematischen Fehler. Die Messung von hochwertigen
Standards (beispielsweise eines Kurzschluß, eines Leerlaufs, einer Last,
eines Durchgangs) ermöglicht
es, daß der
Netzwerkanalysator die Fehlerterme in dem Fehlermodell löst. Die
Genauigkeit der kalibrierten Messungen hängt von der Qualität der verwendeten
Standards und der Stabilität
des Meßsystems
ab. Da Kalibrierungsstandards sehr präzise sind, kann eine hohe Genauigkeit
erreicht werden.
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Um
eine Übertragungskalibrierung
durchzuführen,
werden vier Meßstandards
verwendet: z. B. ein Leerlauf, ein Kurzschluß, eine Last und ein Durchgangskabel.
Der Netzwerkanalysator mißt
jeden Standard über
einem definierten Frequenzband un ter Verwendung einer vordefinierten
Anzahl von Punkten. Die Messungen dieser Standards werden verwendet,
um die Fehlerterme in dem Fehlermodell zu lösen, und um systematische Fehler,
die durch eine Frequenzantwort und eine Quellenanpassung verursacht
werden, zu beseitigen.
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Um
eine Reflexionskalibrierung durchzuführen, wird unter Verwendung
von drei Meßstandards,
d. h. eines Leerlauf, eines Kurzschluß und einer Last, eine Eintorkalibrierung
durchgeführt.
Der Netzwerkanalysator mißt
jeden Standard über
einem vordefinierten Frequenzband unter Verwendung einer vordefinierten
Anzahl von Punkten. Die Messungen dieser Standards werden verwendet,
um die Fehlerterme in dem Fehlermodell zu lösen und um systematische Fehler,
die durch die Richtwirkung, die Quellenanpassung und die Frequenzantwort
verursacht werden, zu beseitigen.
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Für weitere
Informationen bezüglich
einer Kalibrierung von Netzwerkanalysatoren siehe beispielsweise "HP 8712C und HP 8714C
RF Network Analyzer User's
Guide", Teile-Nr.
08712–90056,
erhältlich
von der Hewlett-Packard Company, Oktober 1996, Seiten 6–1 bis 6–14.
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Umschaltprüfvorrichtungen
können
die Meßfähigkeit
von Netzwerkanalysatoren von einem einzigen Paar von Toren auf mehrere
Tore erweitern und die Messung eines Meßobjekts in der Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
ermöglichen.
Die Prüfvorrichtungen
ermöglichen
eine deutliche Erhöhung
des Durchsatzes, wenn ein Netzwerkanalysator verwendet wird, um
eine Vorrichtung zu untersuchen, indem ein manuelles Ändern von
Vorrichtungsverbindungen beseitigt und eine vollständige Automatisierung
des Testverfahrens ermöglicht
wird.
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Das
Hinzufügen
einer Testvorrichtung nach dem Netzwerkanalysator kann jedoch das
Grundverhalten des Netzwerkanalysatorsystems deutlich verschlechtern.
Ferner driften die Eigenschaften der Prüfvorrichtung mit der Temperatur.
Eine Vektorfehlerkorrektur ermöglicht
es, daß das
System (das aus dem Netzwerkanalysator und der Prüfvorrichtung
zusammengesetzt ist) ein sehr gutes Verhalten erreicht, wobei jedoch
die Drift der Prüfvorrichtung
häufige
Neukalibrierungen notwendig macht. Für einige Vorrichtungen kann
das Durchführen
von Mehrtorkalibrierungen mehr als 30 Minuten erfordern, wobei es
ferner notwendig sein kann, diese häufig, beispielsweise alle acht
Stunden, zu wiederholen. Dies reduziert die durch die Umschaltprüfvorrichtung
bereitgestellte Durchsatzverbesserung deutlich.
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Um
die Zeitdauer zu verringern, die für eine Kalibrierung erforderlich
ist, haben verschiedene Systeme einige automatische Ausstattungsmerkmale
aufgenommen. Beispielsweise erörtern
die US-5434511, US-5467021, US-5537046, US-5548221, US-5552714 und
US-5578932 elektronische Kalibrierungszubehörteile, die computerunterstützte Kalibrierungen
mit elektronischen Standards durchführen, wodurch das Kalibrierungsverfahren
weniger zeitaufwendig und fehleranfällig gemacht wird. Wenn diese
elektronischen Kalibrierungszubehörteile verwendet werden, ist
es jedoch notwendig, ein Modul manuell mit den Meßtoren zu
verbinden. Die US-5587934 stellt ferner ein elektronisches Kalibrierungsmodul
dar, das manuelle Verbindungen erfordert.
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Die
US-5578932 stellt eine Technik zum Aufnehmen einer elektronischen
Kalibrierung in eine Mehrtorprüfvorrichtung
dar. Diese Technik verwendet jedoch offensichtlich elektronische
Präzisionsstandards.
Dies ermöglicht
lediglich eine Kalibrierung an den Toren des Frontbedienfeldes des
Netzwerkanalysators.
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Die
US-5548538 offenbart eine Technik zum Aufnehmen von Kalibrierungen
in den Netzwerkanalysator. Diese Technik beinhaltet das Hinzufügen eines
genau gekennzeichneten Zweitormoduls vor den Prüfvorrichtungstoren. Für dieses
Zweitor wird bezüglich
bekannter Standards an den Prüfvorrichtungstoren
eine Fehlermatrix bestimmt. Diese Fehlermatrix kann daraufhin verwendet
werden, um die Reflexionskoeffizienten der elektronischen Kalibrierungsstandards
in dem Zweitormodul zu berechnen und um zukünftige automatische Kalibrierungen
zu ermöglichen.
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Alle
diese bestehenden Techniken sind jedoch noch sehr zeitaufwendig
und komplex, wenn dieselben für
eine vollständige Übertragungskalibrierung
einer Mehrtorprüfvorrichtung
verwendet und bei einer Mehrtorprüfvorrichtung angewendet werden.
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Die
DE 44 01 068 C2 betrifft
ein Verfahren zum Kalibrieren eines Netzwerkanalysators, wobei zwischen
ein Meßtor
und eine Meßstelle
ein Eich-Zweitor geschaltet ist, das zwischen zwei oder drei Schaltzuständen umgeschaltet
werden kann. Dieses Zweitor ist beispielsweise aus Dämpfungsgliedern
und Hochfrequenzschaltern mit sehr hoher Reproduzierbarkeit aufgebaut.
Jede Kalibrierung umfaßt
eine Grundkalibrierung und eine Benutzerkalibrierung des Netzwerkanalysators,
wobei während
der Grundkalibrierung der Netzwerkanalysator mittels des automatisch
gesteuerten Eichnetzwerks kalibriert wird. Nach dieser Grundkalibrierung
erfolgt die Benutzerkalibrierung, während der ein Anwender auf
herkömmliche
Art und Weise die Meßtore für die entsprechenden
Kalibrierungen verbindet. Aufgrund der Langzeitstabilität der Elemente
in den Eich-Zweitoren ist die Grundkalibrierung nur in sehr großen Abständen, wie
z.B. nach einem Jahr, erforderlich. Nach der Grundkalibrierung sind
lediglich die Benutzerkalibrierungen erforderlich.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte
Vorrichtung zum Durchführen
einer automatischen Kalibrierung eines Netzwerkanalysatorsystems
zu schaffen, mittels der die Kalibrierung des Netzwerkanalysatorsystems schnell,
einfach und genau durchgeführt
werden kann.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren zum
Durchführen
einer Kalibrierung eines Netzwerkanalysatorsystems gemäß Anspruch
1, durch eine Mehrtorprüfvorrichtung
gemäß Anspruch
11 und durch ein Verfahren zum Berechnen eines Übertragungsantwortfehlerkoeffizienten
gemäß Anspruch
13 gelöst.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Netzwerkanalysatorsystem kalibriert.
Das Netzwerkanalysatorsystem umfaßt beispielsweise einen Hochfrequenznetzwerkanalysator
oder einen Mikrowellennetzwerkanalysator. Für jedes Testtor in dem Netzwerkanalysatorsystem
wird eine Anfangskalibrierung durchgeführt. Die Anfangskalibrierung
wird durchgeführt,
indem unter Verwendung von externen Kalibrierungstandards als erstes
eine Meßkalibrierung
durchgeführt
wird. Die Meßkalibrierung
ergibt Anfangskalibrierungskoeffizienten. Die Anfangskalibrierung
umfaßt
ferner das Messen von elektronischen Standards innerhalb des Netzwerkanalysatorsystems,
um Koeffizienten für
die elektronischen Standards zu erzeugen. Die Anfangskalibrierungskoeffizienten
und die gemessenen Koeffizienten für die elektronischen Standards
werden verwendet, um korrigierte Koeffizienten für die elektronischen Standards
zu erzeugen.
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Nach
der Anfangskalibrierung werden in periodischen Abständen automatische
Neukalibrierungen durchgeführt.
Wenn die automatische Neukalibrierung durchgeführt wird, werden die elektronischen
Standards innerhalb des Netzwerkanalysatorsystems gemessen, um gemessene
Koeffizienten für
die elektronischen Neukalibrierungsstandards zu erzeugen. Die gemessenen
Koeffizienten für
die elektronischen Neukalibrierungsstandards und die korrigierten
Koeffizienten für
die elektronischen Standards werden verwendet, um neu-berechnete
Kalibrierungskoeffizienten zu erzeugen.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfassen die elektronischen Standards einen Leerlauf, einen Kurzschluß und eine
Last. Mit einem Leerlauf ist eine Schaltung gemeint, die eine Leerlaufschaltung
approximiert. Mit einem Kurzschluß ist eine Schaltung gemeint,
die eine Kurzschlußschaltung
approximiert. Mit einer Last ist eine Schaltung gemeint, die eine
Schaltung mit einem Reflexionskoeffizienten von Null approximiert.
Die Anfangskalibrierungskoeffizienten umfassen drei Reflexionsfehlerkoeffizienten-
Richtwirkung (DIR; DIR = directivity), Quellenanpassung (SM; SM
= source match = Quellenanpassung) und Reflexionsnachlauf (RT; RT
= reflection tracking). Die Anfangskalibrierungskoeffizienten umfassen
ferner einen Übertragungsfehlerkoeffizienten:
den Übertragungsnachlauf
(TT; TT = transmission tracking).
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Die
vorliegende Erfindung ist ferner äußerst wirksam, wenn das Netzwerkanalysatorsystem
eine Mehrtorprüfvorrichtung
aufweist, die mit einem Netzwerkanalysator verbunden ist. In diesem
Fall sind die Testtore des Netzwerkanalysatorsystems Prüfvorrichtungstore
der Mehrtorprüfvorrichtung,
wobei die elektronischen Standards in der Mehrtorprüfvorrichtung
gehäust
sind.
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Ferner
sind bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
während
der Anfangskalibrierung, d. h. wenn die Meßkalibrierung durchgeführt wird,
gemessene Werte (R_RAW) für
die Reflexionskalibrierungsstandards auf korrigierte Werte (R_COR)
für die
Reflexionskalibrierungsstandards gemäß der folgenden Fehlermodellgleichung
bezogen:
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Ferner
ist während
der Anfangskalibrierung, d. h. wenn die Meßkalibrierung durchgeführt wird,
ein gemessener Wert (T_RAW) für
einen Übertragungskalibrierungsstandard
auf einen korrigierten Wert (T_COR) für den Übertragungskalibrierungsstandard
gemäß der folgenden
Fehlermodellgleichung bezogen:
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Prüfvorrichtungstore
in Paare unterteilt. Wenn die Meßkalibrierung bei der Anfangskalibrierung
durchgeführt
wird, wird ein erstes Verhältnis
der Übertragungsantwort
der Befestigungen und Kabel bezüglich
der Paartorkalibrierungsdurchgangsübertragungsantwort bestimmt.
Die Kalibrierungsdurchgangsübertragungsantwort
wird unter Verwendung einer Kalibrierungsdurchgangsleitung bestimmt,
die zum elektrischen Verbinden jedes Paar der Prüfvorrichtungstore vorgesehen
ist. Die Übertragungsantwort
der Befestigungen und Kabel wird unter Verwendung der Befestigungen
und Kabel bestimmt, die zum elektrischen Miteinanderverbinden jedes
Paar der Prüfvorrichtungstore
vorgesehen sind. Beispielsweise wird die Kalibrierungsdurchgangsleitung
elektronisch umgeschaltet, während
die Befestigungen und die Kabel in der Bezugsebene phy sisch verbunden
sind.
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Wenn
ein Übertragungsantwortfehlerkoeffizient
zwischen einem ersten Prüfvorrichtungstor
und einem zweiten Prüfvorrichtungstor
berechnet wird, wobei das zweite Prüfvorrichtungstor paarweise
mit einem dritten Prüfvorrichtungstor
angeordnet ist, wird die Übertragungsantwort
eines internen Kalibrierungsdurchgangswegübertragungswerts zwischen dem
dritten Prüfvorrichtungstor
und dem zweiten Prüfvorrichtungstor
gemessen. Die Übertragungsantwort
des internen Kalibrierungsdurchgangswegübertragungswerts zwischen dem dritten
Prüfvorrichtungstor
und dem zweiten Prüfvorrichtungstor
wird mit dem ersten Verhältnis
und mit dem zweiten Verhältnis
multipliziert. Das erste Verhältnis
wird wie oben dargestellt berechnet. Das zweite Verhältnis ist
die Übertragungsantwort
zwischen einem Reflexionseingang der Mehrtorprüfvorrichtung und dem ersten Tor
bezüglich
der Übertragungsantwort
zwischen dem Reflexionseingang der Mehrtorprüfvorrichtung und dem dritten
Tor.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfaßt
die Mehrtorprüfvorrichtung
ferner einen Reflexionseingang, einen Übertragungsausgang, eine Mehrzahl
von Prüfvorrichtungstoren,
eine Mehrzahl von Torleitungen, eine erste Umschalteinrichtung,
eine zweite Umschalteinrichtung und eine Mehrzahl von Schnittstellen.
Der Reflexionseingang ist für
eine Verbindung mit dem Netzwerkanalysator vorgesehen. Der Übertragungsausgang
ist für
eine Verbindung mit dem Netzwerkanalysator vorgesehen. Jede Torleitung
ist einem Prüfvorrichtungstor
aus der Mehrzahl von Prüfvorrichtungstoren
zugeordnet. Die erste Umschalteinrichtung verbindet den Reflexionseingang
mit einer der Mehrzahl von Torleitungen. Die zweite Umschalteinrichtung
verbindet den Übertragungsausgang
mit einer der Mehrzahl von Torleitungen. Jede Schnittstelle ist
einem Prüfvorrichtungstor
aus der Mehrzahl von Prüfvorrichtungstoren
zugeordnet. Eine erste Schnittstelle umfaßt eine Mehrzahl von elektronischen
Standards, eine Prüfvorrichtungsleitung
zu einem ersten Prüfvorrichtungstor,
das der ersten Schnittstelle zugeordnet ist, und eine Auswähleinrichtung.
Die Auswähleinrichtung
wählt einen
elektronischen Standard aus der Mehrzahl von elektronischen Standards
oder die Prüfvorrichtungsleitung
aus, die mit einer ersten Torleitung aus der Mehrzahl von Torleitungen
verbunden werden soll. Die erste Torleitung ist dem ersten Prüfvorrichtungstor
zugeordnet. Einer der elektronischen Standards umfaßt eine
Durchgangsübertragungsleitung
zu einer zweiten Schnittstelle aus der Mehrzahl von Schnittstellen.
Die zweite Schnittstelle ist einem zweiten Prüfvorrichtungstor aus der Mehrzahl
von Prüfvorrichtungstoren
zugeordnet. Das zweite Prüfvorrichtungstor
ist paarweise mit dem ersten Prüfvorrichtungstor
angeordnet.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
eine vollständig
automatische Kalibrierung, die auf einer Anfangskalibrierung in
einer Ebene, die durch einen Anwender ausgewählt ist, basiert. Zusätzlich vereinfacht
die vorliegende Erfindung Mehrtorübertragungskalibrierungen,
die ohne die Notwendigkeit von "Durchgangs"-Verbindungen zwischen
jedem Prüfvorrichtungstor
durchgeführt
werden können.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
vereinfachtes Blockdiagramm, das die Verbindung eines Netzwerkanalysators
mit einem Meßobjekt
(DUT) unter Verwendung einer Mehrtorprüfvorrichtung darstellt.
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2 ein
vereinfachtes Blockdiagramm eines Hochfrequenznetzwerkanalysators
gemäß dem Stand der
Technik.
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3 ein
Blockdiagramm eines Abschnitts einer Mehrtorprüfvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4 ein
Flußdiagramm,
das die automatische Neukalibrierung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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5 ein
vereinfachtes Blockdiagramm, das die Kalibrierungsdurchgangswege
darstellt, die bei der automatischen Kalibrierung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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6 ein
Flußdiagramm,
das die Trennung von Übertragungssignalwegantworten
und das Verhalten von automatischen Kalibrierungen für zwei Tore,
für die
kein Kalibrierungsdurchgangsweg vorhanden ist, gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein Netzwerkanalysatorsystem
darstellt, das mit einem Meßobjekt
(DUT) 23 verbunden ist. Das Hochfrequenznetzwerkanalysatorsystem
umfaßt
einen Netzwerkanalysator 21, der mit einer Mehrtorprüfvorrichtung 22 verbunden
ist. Der Netzwerkanalysator 21 ist beispielsweise ein Hochfrequenznetzwerkanalysator
oder ein Mikrowellennetzwerkanalysator. Das Hochfrequenznetzwerkanalysatorsystem
ist unter Verwendung der Prüfvorrichtungstore
der Mehrtorprüfvorrichtung 22 mit
einem Meßobjekt
(DUT) 23 verbunden. Das DUT 23 weist ein Tor 26 und
ein Tor 27 auf. Der Netzwerkanalysator 21 weist
ein Hochfrequenzausgangstor 24 und ein Hochfrequenzeingangstor 25 auf.
Um eine Messung durchzuführen,
verbindet die Mehrtorprüfvorrichtung 22 ein
Reflexionstor 28 mit einem der Prüfvorrichtungstore 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 und 42.
Um eine Messung durchzuführen,
verbindet die Mehrtorprüfvorrichtung 22 entsprechend
ein Übertragungstor 29 mit
einem weiteren der Prüfvorrichtungstore 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 und 42.
Obwohl die Mehrtorprüfvorrichtung 22 mit
12 Prüfvorrichtungstoren
dargestellt ist, kann die Mehrtorprüfvorrichtung 22 beispielsweise
vier, sechs, acht oder irgendeine andere Anzahl von Prüfvorrichtungstoren
aufweisen.
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2 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Hochfrequenznetzwerkanalysators 21 gemäß dem Stand
der Technik. Eine Hochfrequenzquelle 51 liefert ein Hochfrequenzausgangssignal,
das an dem HF-Ausgangstor 24 plaziert ist. Das Hochfrequenzausgangssignal
ist ferner mit einer Referenzsignalleitung 52 und einer
Reflexionssignalleitung 53 gekoppelt. Ein Analog-Digital-Wandler
(ADW) 58 ist mit einem Mischer 54, einem Mischer 56 und
einem Mischer 55 gekoppelt. Der Mischer 55 ist
mit der Reflexionssignalleitung 53 gekoppelt.
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Die
Signale, die von dem Analog-Digital-Wandler 58 empfangen
werden, werden in digitale Signale umgewandelt und zu einem Signalprozessor 59 weitergeleitet.
Der Signalprozessor 59 verarbeitet das Signal und zeigt
die Daten auf einer Anzeige 60 an. Der Signalprozessor 59 verwendet
während
des Verarbeitens des Signals Fehlerkorrekturarraydaten, die während der
Kalibrierung berechnet wurden, um die Meßdaten zu korrigieren.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Abschnitts einer Mehrtorprüfvorrichtung 22,
die elektrische Standards direkt hinter den Toren der Mehrtorprüfvorrichtung 22 darstellt.
Ein Umschalter 61 wählt
eine Schnittstelle aus einem der Prüfvorrichtungstore 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 und 42 aus,
die mit einem Reflexionstor 28 verbunden werden soll. 3 zeigt
eine Leitung 69, die verwendet wird, um die Schnittstelle
des Prüfvorrichtungstor 36 mit
dem Reflexionstor 28 zu verbinden, und eine Leitung 71,
die verwendet wird, um die Schnittstelle des Prüfvorrichtungstors 35 mit
dem Reflexionstor 28 zu verbinden. Leitungen 81 werden
verwendet, um die Schnittstelle der anderen Prüfvorrichtungstore mit dem Reflexionstor 28 zu
verbinden. Obwohl lediglich vier Leitungen gezeigt sind, sind tatsächlich zehn
Leitungen zusätzlich
zu der Leitung 69 und der Leitung 71 vorhanden, wenn
die Mehrtorprüfvorrichtung 22 zwölf Prüfvorrichtungstore
aufweist.
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Ein
Umschalter 62 wählt
eine Schnittstelle aus einem der Prüfvorrichtungstore 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 und 42 aus,
die mit dem Übertragungstor 29 verbunden
werden sollen. 3 zeigt eine Leitung 70,
die verwendet wird, um die Schnittstelle des Prüfvorrichtungstors 36 mit
der Übertragungsleitung 29 zu
verbinden, und eine Leitung 72, die verwendet wird, um
die Schnittstelle des Prüfvorrichtungstors 35 mit dem Übertragungstor 29 zu
verbinden. Leitungen 82 werden verwendet, um die Schnittstelle
von anderen Prüfvorrichtungstoren
mit dem Übertragungstor 29 zu
verbinden. Obwohl lediglich vier Leitungen gezeigt sind, sind tatsächlich zehn
Leitungen zusätzlich
zu der Leitung 70 und der Leitung 72 vorhanden,
wenn die Mehrtorprüfvorrichtung 22 zwölf Prüfvorrichtungstore
aufweist.
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Ein
Umschalter 68 wählt
aus, ob die Schnittstelle des Prüfvorrichtungstors 36 mit
der Leitung 69 oder der Leitung 70 verbunden ist.
Ein Umschalter 67 wählt
aus, ob die Schnittstelle mit dem Prüfvorrichtungstor 36 oder
mit einem Leerlauf 76, einem Kurzschluß 75, einer Last 80 oder
einer Kalibrierungsdurchgangsleitung 73 verbunden ist.
Der Leerlauf 76, der Kurzschluß 75, die Last 80 und
die Kalibrierungsdurchgangsleitung 73 werden als interne
Standards für
eine elektronische Kalibrierung, die das Prüfvorrichtungstor 36 betrifft,
verwendet. Der Leerlauf 76, der Kurzschluß 75 und
die Last 80 sind Reflexionsstandards, die eine Lösung für die Richtwirkung,
die Quellenanpassung und den Reflexionsnachlauf ermöglichen.
Die Kalibrierungsdurchgangsleitung 73 ermöglicht eine
Lösung
für den Übertragungsnachlauf.
Ein Umschalter 66 wählt
aus, ob das Prüfvorrichtungstor 36 aktiviert
oder mit einer Last 79 verbunden ist.
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Ein
Umschalter 63 wählt
aus, ob die Schnittstelle des Prüfvorrichtungstors 35 mit
der Leitung 71 oder der Leitung 72 verbunden ist.
Ein Umschalter 64 wählt
aus, ob die Schnitt stelle mit dem Prüfvorrichtungstor 35 oder
mit einem Leerlauf 74, einem Kurzschluß 83, einer Last 77 oder
einer Kalibrierungsdurchgangsleitung 73 verbunden ist.
Der Leerlauf 74, der Kurzschluß 83, die Last 77 und
die Kalibrierungsdurchgangsleitung 73 werden als interne
Standards für
eine elektronische Kalibrierung verwendet, die das Prüfvorrichtungstor 35 betrifft. Der
Leerlauf 74, der Kurzschluß 83 und die Last 77 sind
Reflexionsstandards, die eine Lösung
für die
Richtwirkung, die Quellenanpassung und den Reflexionsnachlauf ermöglichen.
Die Kalibrierungsdurchgangsleitung 73 ermöglicht eine
Lösung
für den Übertragungsnachlauf.
Ein Umschalter 65 wählt
aus, ob das Prüfvorrichtungstor 35 aktiviert
oder mit einer Last 78 verbunden ist.
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Die
Mehrtorprüfvorrichtung
22 ermöglicht eine
elektronische Kalibrierung. Für
Reflexionsmessungen wird eine Eintorkalibrierung verwendet. Es werden
Messungen von drei Kalibrierungsstandards benötigt, um die Reflexionsfehlerkoeffizienten,
d. h. die Richtwirkung (DIR), die Quellenanpassung (SM) und den
Reflexionsnachlauf (RT), zu bestimmen. Diese drei Koeffizienten
werden verwendet, um die gemessenen Daten (R_RAW) bezüglich der
tatsächlichen
Daten (R_COR) gemäß der folgenden
Gleichung 1 auszudrücken: Gleichung
1
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Um
eine Lösung
für die
drei Koeffizienten zu erhalten, werden Messungen von drei bekannten
Größen durchgeführt. Die
drei bekannten Größen können beliebige
Größen sein.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden ein Leerlauf, ein Kurzschluß und eine Last verwendet.
Ein Leerlauf bedeutet eine Schaltung, die eine Leerlaufschaltung
approximiert. Ein Kurzschluß bedeutet
eine Schaltung, die eine Kurzschlußschaltung approximiert. Eine
Last bedeutet eine Schaltung, die eine Schaltung mit einem Reflexionskoeffizienten (Reflexionsfaktor)
von Null approximiert.
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Folglich
umfaßt
jede Prüfvorrichtungstorschnittstelle
Schaltungen, die einen Leerlauf, einen Kurzschluß und eine Last approximieren.
Beispielsweise wird bei dem Prüfvorrichtungstor 36 ein
Leerlauf 76 als Leerlauf, ein Kurzschluß 75 als Kurzschluß und eine
Last 80 als Last verwendet. Beispielsweise wird bei dem Prüfvorrichtungstor 35 ein
Leerlauf 74 als Leerlauf, ein Kurzschluß 83 als Kurzschluß und eine
Last 77 als Last verwendet. Ein Leerlauf, ein Kurzschluß und eine
Last wurden zur Vereinfachung der Schaltungsimplementierung verwendet,
wobei jedoch beliebige drei Standards verwendet werden könnten, solange
dieselben jeweils Impedanzen darstellen, die im wesentlichen unterschiedlich
sind. Für
weitere Informationen bezüglich
des Erzeugens der Koeffizienten siehe "HP8753D Network Analyzer User's Guide", Teile-Nr. 08753–90257,
erhältlich von
der Hewlett-Packard Company, September 1995, Seiten 6–37 bis
6–44.
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Für Übertragungsmessungen
wird eine gesteigerte Antwortkalibrierung (Korrektur der Quellenanpassung
und der Frequenzantwort) verwendet. Die Prüfvorrichtungstore werden in
Paare unterteilt, wobei ein Kalibrierungsdurchgangsweg vorgesehen
ist, der zwischen den Paaren umgeschaltet werden kann. Der Kalibrierungsdurchgangsweg
liefert den Übertragungsweg
für eine
Selbstkalibrierung. Beispielsweise dient die Kalibrierungsdurchgangsleitung 73 als
Kalibrierungsdurchgangsweg für
das Paar aus dem Prüfvorrichtungstor 35 und
dem Prüfvorrichtungstor 36.
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Bei
der Berechnung der tatsächlichen
Daten (T_COR) für
eine Übertragung
werden ein Reflexionsfehlerkoeffizient, d. h. die Quellenanpassung
(SM), und ein Übertragungsfehlerkoeffizient,
d. h. der Übertragungsnachlauf
(TT), verwendet, um die tatsächlichen
(gemessenen) Nachlaufdaten (T_RAW) gemäß der folgenden Gleichung 2
zu modifizieren: Gleichung
2
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Der
Reflexionsfehlerkoeffizient, d. h. die Quellenanpassung (SM), wird
berechnet, wenn die Gleichung 1 gelöst wird, so daß lediglich
eine Messung benötigt
wird, um eine Lösung
für den
einen Übertragungsfehlerkoeffizienten,
d. h. den Übertragungsnachlauf
(TT), zu erhalten.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird vor dem Durchführen
einer automatischen Kalibrierung eine Anfangskalibrierung vorgenommen.
Der erste Teil der Anfangskalibrierung besteht darin, mit einem bekannten
Satz von Standards eine Meßkalibrierung
durchzuführen.
Drei Reflexionsmessungen und eine Übertragungsmessung werden vorgenommen,
um Werte für
die drei Reflexionsfehlerkoeffizienten und den einen Übertragungsfehlerkoeffizienten
zu erzeugen. Die Meßkalibrierung
kann in einer beliebigen Bezugsebene mit einem beliebigen Steckertyp
vorgenommen werden, für
den eine Kalibrierungsanordnungsdefinition geliefert werden kann.
Im allgemeinen werden für
die Meßkalibrierung
Kalibrierungsstandards verwendet, die zwischen der Mehrtorprüfvorrichtung 22 und
dem Meßobjekt
(DUT) 23 plaziert und in einer Ebene angeordnet sind, die
sich so nah wie möglich
an dem DUT 23 befindet. Wie oben erwähnt, ergibt die Meßkalibrierung
die Werte für
die Reflexionsfehlerkoeffizienten, d. h. die Richtwirkung (DIR),
die Quellenanpassung (SM), den Reflexionsnachlauf (RT), und für den Übertragungsfehlerkoeffizienten,
d. h. den Übertragungsnachlauf
(TT).
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Die
elektronischen Standards (d. h. der Leerlauf, der Kurzschluß, die Last
und der Durchgang), die sich innerhalb der Prüfvorrichtung befinden, werden
gemessen, wobei die resultierenden korrigierten Terme (R_COR und
T_COR) für
jeden der elektronischen Standards unter Verwendung der Koeffizienten aus
der Meßkalibrierung
berechnet werden. Da die internen elektronischen Standards (d. h.
für einen
Leerlauf, einen Kurzschluß und
eine Last) hinter der Kalibrierungsbezugsebene angeordnet sind,
werden dieselben eine negative elektrische Verzögerung zeigen. Stark reflektierende
Standards (d. h. Leerlauf und Kurzschluß) können einen Reflexionskoeffizienten
mit einem Betrag von größer als
Eins zeigen. Für
Reflexionsmessungen werden lediglich die drei Reflexionsstandards
(d. h. Leerlauf, Kurzschluß und
Last) gemessen, wobei der Wert von R_COR für jeden Reflexionsstandard
für zukünftige automatische
Kalibrierungen gesichert wird. Für Übertragungsmessungen
wird ferner der Kalibrierungsdurchgang gemessen, wobei der sich
ergebende Wert von T_COR gesichert wird. Die gespeicherten Werte
von R_COR und T_COR werden für
nachfolgende automatische Kalibrierungen verwendet. Da die elektronischen
Standards entworfen sind, um einfach und sehr stabil zu sein, muß die Anfangskalibrierung
(die die Meßkalibrierung
umfaßt)
lediglich in großen
Intervallen, beispielsweise monatlich, wiederholt werden.
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Die
Hardwaredrift in dem Netzwerkanalysator 21 und der Mehrtorprüfvorrichtung 22 bewirkt
einen Verlust der Meßgenauigkeit.
Auf einer periodischen Basis, beispielsweise nach jeder halbstündigen Verwendung, wird
eine automatische Neukalibrierung durchgeführt, um die Anfangsgenauigkeit
des Kalibrierungssystems wiederherzustellen.
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Automatische
Neukalibrierungen werden unter Verwendung der korrigierten elektronischen
Anfangsstandards (R_COR und T_COR) durchgeführt, die bei der Anfangskalibrierung
berechnet wurden. Wenn die automatische Neukalibrierung durchgeführt wird,
wird jeder der drei Reflexionsstandards R_RAW gemessen, wobei die
gespeicherten Werte von R_COR (einer der korrigierten elektronischen
Anfangsstandards) für
jeden Reflexionsstandard verwendet werden, um die drei Reflexionsfehlerkoeffizienten,
d. h. die Richtwirkung (DIR), die Quellenanpassung (SM) und den
Reflexionsnachlauf (RT), neu zu berechnen. Ferner wird T_RAW gemessen
und der gespeicherte Wert von T_COR (eines der korrigierten elektronischen
Anfangsstandards) verwendet, um den Übertragungsfehlerkoeffizienten,
d. h. den Übertragungsnachlauf
(TT), neu zu berechnen.
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Eine
automatische Neukalibrierung, wie sie oben beschrieben ist, ist
in 4 dargestellt. In Schritt 91 wird die
Meßfehlerkorrektur
in dem Netzwerkanalysator 21 deaktiviert. In Schritt 92 werden
unkorrigierte Messungen der elektronischen Kalibrierungsstandards
durchgeführt.
Für die
Reflexionsmessungen werden die drei Reflexionsstandards gemessen.
Für die Übertragungsmessungen
wird ferner der Kalibrierungsdurchgangsweg gemessen.
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In
Schritt 93 werden aus den in Schritt 92 durchgeführten Messungen
Fehlerkoeffizientenarrays berechnet. Die Fehlerkoeffizientenarrays,
die berechnet wurden, sind diejenigen, die korrigierte Messungen
der internen Standards ergeben würden,
die mit denjenigen aus der Anfangskalibrierung identisch sind. Die
Messungen der drei Reflexionsstandards zusammen mit den korrigierten
elektronischen Anfangsstandards ermöglichen eine Lösung für die Richtwirkung,
die Quellenanpassung und den Reflexionsnachlauf. Eine Messung des
Kalibrierungsdurchgangsübertragungsstandards
zusammen mit den korrigierten elektronischen Anfangsstandards ermöglicht eine
Lösung
für den Übertragungsnachlauf.
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In
Schritt 94 werden die berechneten Fehlerkoeffizienten für eine zukünftige Fehlerkorrektur
für nachfolgende
Messungen in den Netzwerkanalysator 21 geladen.
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Nach
der automatischen Neukalibrierung werden die korrigierten Messungen
der internen Standards mit denjenigen von der Anfangskalibrierung
identisch sein. Die automatische Neukalibrierung ermöglicht ein Beseitigen
der Meßdrift
des Reflektometers in dem Netzwerkanalysator 21 und der
gesamten Hardware in dem Prüfvorrichtungssignalweg
in der Mehrtorprüfvorrichtung 22 bis
zu der Position der internen Stan dards, die für die Kalibrierungen verwendet
werden. Die einzigen Driftquellen in dem Signalweg, die nicht entfernt
werden können,
sind die Driftauswirkungen der internen Standards selbst, und der
Kabel, Stecker und Befestigungen, die in dem Signalweg nach den
Standards innerhalb der Mehrtorprüfvorrichtung 22 auftreten.
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Im
vorhergehenden wurde eine Kalibrierung eines Hochfrequenznetzwerkanalysatorsystems
beschrieben, das eine Mehrtorprüfvorrichtung
umfaßt.
Für ein
Netzwerkanalysatorsystem, das keine Mehrtorprüfvorrichtung umfaßt, werden
die elektronischen Standards innerhalb des Netzwerkanalysators 21 hinter
das HF-Ausgangstor 24 und das HF-Eingangstor 25 bewegt.
In diesem Fall werden die beschriebene Anfangskalibrierung und die
beschriebene automatische Neukalibrierung unter Verwendung des Ausgangstors 24 und des
HF-Eingangstors 25 durchgeführt. In diesem Fall sind das
Ausgangstor 24 und das HF-Eingangstor 25 die Testtore
des Netzwerkanalysatorsystems.
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Eine
vollständige Übertragungskalibrierung
mit einer 12-Tor-Prüfvorrichtung
würde üblicherweise
die Charakterisierung aller 132 möglichen Übertragungswege erfordern.
Die Zeitdauer, die diese Kalibrierung erfordert, macht dieselbe
für eine
Herstellung mit einem hohen Durchsatz ungeeignet. Dies zwingt die
Hersteller, die Überprüfung auf
die absolute minimale Anzahl von Übertragungswegen zu reduzieren.
Dies reduziert die Kalibrierungszeitdauer, wobei jedoch für eine große Mehrtorvorrichtung
die Anzahl der Wege noch ziemlich groß sein könnte.
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Um
eine automatische Kalibrierung bezüglich aller 132 möglichen
Wege einer 12-Tor-Prüfvorrichtung durchzuführen, würde eine
Kalibrierungsmatrix erforderlich sein, die beliebige der 132 möglichen
Wege bereitstellen könnte.
Eine solche Matrix würde
sehr komplex und sogar größer als
die zwölf
12-Wege-Umschaltmatrizen
sein, die in der Umschaltprüfvorrichtung
entworfen sind. Dies würde
die Kalibrierungsmatrix we niger stabil als die Prüfvorrichtung
machen. Folglich wird für
das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ein unterschiedlicher Lösungsansatz
verwendet.
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Insbesondere
ist der Übertragungsantwortsignalweg
in sechs Teile aufgeteilt. Der erste Teil des Wegs befindet sich
in dem Netzwerkanalysator 21. Der zweite Teil des Wegs
befindet sich zwischen dem HF-Ausgangstor 24 des Netzwerkanalysators 21 und
dem Reflexionstor 28. Den dritten Teil des Wegs bilden
die Verkabelung und die Prüfvorrichtungsumschalter,
die das HF-Signal von dem Reflexionstor 28 zu dem Prüfvorrichtungstor 31 führen. Der
vierte Teil ist die kundenspezifische Verkabelung und Befestigung
von dem Prüfvorrichtungstor 31 zu
dem Prüfvorrichtungstor 36.
Der fünfte
Teil des Wegs besteht aus der Verkabelung und den Prüfvorrichtungsumschaltern,
die das HF-Signal von dem Prüfvorrichtungstor 36 zu
dem Übertragungstor 29 führen. Der
sechste Teil des Wegs ist von dem Übertragungstor 29 zurück zu dem
HF-Eingangstor 25 des Netzwerkanalysators 21 angeordnet.
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Wenn
eine Übertragungsmessung
zwischen einem Paar von Prüfvorrichtungstoren
durchgeführt
wird, die einen Kalibrierungsdurchgangsweg aufweisen, kann die Kalibrierungsdurchgangsleitung
für das
Paar verwendet werden. Wenn beispielsweise eine Übertragungsmessung zwischen
dem Prüfvorrichtungstor 35 und dem
Prüfvorrichtungstor 36 durchgeführt wird,
ist sowohl der Umschalter 67 als auch der Umschalter 64 mit der
Kalibrierungsdurchgangsleitung 73 verbunden, wodurch ein
Kalibrierungsdurchgangsweg bereitgestellt wird.
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Für den Fall,
daß eine Übertragungsmessung
zwischen den Toren durchgeführt
wird, die keinen Kalibrierungsdurchgangsweg zwischen denselben aufweisen
(d. h. dieselben sind keine "Paare"), werden Reflexionsmessungen
der Standards hinter den Reflexions- und Paartoren und eine Übertragungsmessung
des Kalibrierungsdurchgangswegs zwischen dem Paartor und dem Übertragungstor
durchgeführt.
Es ist daraufhin möglich,
die Übertragungssignalwegantworten
mathematisch zu trennen und automatische Kalibrierungen zwischen
beliebigen zwei Toren durchzuführen.
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5 stellt
die verschiedenen Komponenten der Übertragungsantwort für eine Übertragungsmessung dar,
die zwischen den Prüfvorrichtungstoren 31 und 36 durchgeführt wird,
die keinen Kalibrierungsdurchgangsweg zwischen denselben aufweisen.
Die Netzwerkanalysatorübertragungsantwort
(T_NA) ist die Übertragungsantwort
durch den Netzwerkanalysator 21. Die Reflexionstorübertragungsantwort
(T_REFL) ist die Übertragungsantwort
entlang eines Wegs 101 von dem Reflexionstor 28 zu
dem Prüfvorrichtungstor 31 (dem
Reflexionstor). Die Übertragungsantwort
von Befestigungen und Kabeln (T_CUST) ist die Übertragungsantwort entlang
eines Wegs 102 zwischen dem Testvorrichtungstor 31 und
dem Testvorrichtungstor 36.
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Die
Paartorübertragungsantwort
(T_PAIR) ist die Übertragungsantwort
entlang eines Wegs 103 von dem Reflexionstor 28 zu
dem Prüfvorrichtungstor 35 (dem
Paartor). Die Übertragungstorübertragungsantwort (T_TRAN)
ist die Übertragungsantwort
entlang eines Wegs 105 von dem Prüfvorrichtungstor 36 (dem Übertragungstor)
zu dem Übertragungstor 29.
Die Kalibrierungsdurchgangsübertragungsantwort
(T_CALTHRU) ist die Übertragungsantwort
entlang eines Wegs 104 von dem Prüfvorrichtungstor 35 zu
dem Prüfvorrichtungstor 36.
Der Weg 10 ist der elektronische Durchgangskalibrierungsstandard
(der auch als Durchgangsleitung bezeichnet wird).
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6 ist
ein Flußdiagramm,
das die Trennung der Übertragungssignalwegantworten
und das Verhalten der automatischen Kalibrierungen für zwei Tore
darstellt, für
die gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kein Kalibrierungsdurchgangsweg vorhanden
ist.
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In
Schritt 111 wird eine Übertragungsantwortkalibrierung
zwischen dem Paartor und dem Übertragungstor
durchgeführt.
Typischerweise wird dieser Schritt vor der automatischen Kalibrierung
während
der Anfangskalibrierung durchgeführt.
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Während dieser
Kalibrierung wird der interne Kalibrierungsdurchgangsweg zwischen
dem Prüfvorrichtungstor 35 und
dem Prüfvorrichtungstor 36 gemessen.
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Als
Ergebnis dieser Kalibrierung wird die korrigierte Messung des internen
Kalibrierungsdurchgangswegs (T_COR) als das Verhältnis der unkorrigierten Messung
des internen Kalibrierungsdurchgangswegs (T_RAW), die mittels des
Netzwerkanalysators
21 durchgeführt wurde, über dem Übertragungsantwortfehlerkoeffiziententerm
(TT) von der Anfangskalibrierung berechnet. Die unkorrigierte Messung
des internen Kalibrierungsdurchgangswegs (T_RAW) und der Übertragungsantwortfehlerkoeffiziententerm
(TT) sind bezüglich der
Netzwerkanalysatorübertragungsantwort
(T_NA), der Übertragungsantwort
der Befestigungen und Kabel (T_CUST), der Paartorübertragungsantwort
(T_PAIR), der Übertragungstorübertragungsantwort
(T_TRAN) und der Kalibrierungsdurchgangsübertragungsantwort (T_CALTHRU)
gegeben, wie es oben definiert wurde. Dies ist in der folgenden
Gleichung 3 dargestellt: Gleichung
3
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Das
Verhältnis
T_CALTHRU/T_CUST wird für
jedes Paar in jeder Richtung gesichert und verwendet, um Übertragungsmessungen
durch den internen Kalibrierungsdurchgangsweg in Messungen durch
Kabel und Befestigungen, die mit den entsprechenden Prüfvorrichtungstoren
der Mehrtorprüfvorrichtung 22 verbunden sind,
mathematisch umzuwandeln.
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In
Schritt 112 wird der Reflexionsnachlauffehlerkoeffizient (RT_Refl)
für das
Prüfvorrichtungstor 31 (das
Reflexionstor) aus den Messungen der drei Reflexionsstandards hinter
dem Prüfvorrichtungstor 31 und aus
den Ergebnissen der Anfangskalibrierung berechnet. Bezüglich der
Reflexionsantwort (R_NA) des Netzwerkanalysators 21 und
der Reflexionstorübertragungsantwort
(T_REFL), die oben definiert ist, wird der Reflexionsnachlauffehlerkoeffizient
(RT_Refl) folgendermaßen
in Gleichung 4 ausgedrückt: RT_Refl = R_NA × (T_REFL)2 Gleichung
4
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In
Gleichung 4 ist (T_REFL)2 der Zwei-Wegeverlust
von dem Reflexionstor 28 zu dem Prüfvorrichtungstor 31 und
zurück
zu dem Reflexionstor 28.
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In
Schritt 113 wird der Reflexionsnachlauffehlerkoeffizient
(RT_Pair) für
das Prüfvorrichtungstor 35 (das
Paartor) aus den Messungen der drei Reflexionsstandards hinter dem
Prüfvorrichtungstor 35 und
aus den Ergebnissen der Anfangskalibrierung berechnet. Bezüglich der
Reflexionsantwort (R_NA) des Netzwerkanalysators 21 und
der Paartorübertragungsantwort
(T_Pair), die oben definiert ist, wird der Reflexionsnachlauffehlerkoeffizient
(RT_Pair) für
das Prüfvorrichtungstor 35 folgendermaßen in Gleichung
5 ausgedrückt: RT_Pair = R_NA × (T_PAIR)2 Gleichung
5
-
In
Gleichung 5 ist (T_PAIR)2 der Zwei-Wegeverlust
von dem Reflexionstor 28 zu dem Prüfvorrichtungstor 35 und
zurück
zu dem Reflexionstor 28.
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In
Schritt
114 wird das Verhältnis des Reflexionsnachlauffehlerkoeffizient
(RT_Refl) des Prüfvorrichtungstors
31 bezüglich des
Reflexionsnachlauffehlerkoeffizienten (RT_Pair) für das Prüfvorrichtungstor
35 vereinfacht,
wie es im folgenden in Gleichung 6 dargestellt ist: Gleichung
6
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Da
die Reflexionsantwort (R_NA) des Netzwerkanalysators 21 sowohl
in dem Reflexionsnachlauffehlerkoeffizient (RT_Refl) des Prüfvorrichtungstors 31 als
in auch dem Reflexionsnachlauffehlerkoeffizient (RT_Pair) für das Prüfvorrichtungstor 35 vorhanden
ist, wird dieser Term herausgestrichen.
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In
Schritt
115 wird die Quadratwurzel des Verhältnisses
genommen, wie es im folgenden in Gleichung 7 dargestellt ist: Gleichung
7
-
Wenn
die Quadratwurzel genommen wird, muß das korrekte Vorzeichen gewählt werden.
Da der Wert der Quadratwurzel genau das Verhältnis der zwei Einfügeverluste
ist, wird das Vorzeichen gewählt,
das die konstanteste Gruppenlaufzeit ergibt. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist der Entwurf der Prüfvorrichtungstore
nahezu identisch, so daß die
Gruppenlaufzeit des Verhältnisses
der Verluste sehr nahe bei Null sein sollte. Die Gruppenlaufzeit
ist die Änderungsrate
der Phase hinsichtlich der Frequenz. Das Vorzeichen wird gewählt, so
daß sich
die Phase des Verhältnisses
zwischen aufeinanderfolgenden Frequenzmeßpunkten so wenig wie möglich ändert. Sobald
das Verhältnis
der Verluste durch die Reflexions- und Paartore bestimmt worden
ist, können
die Übertragungsmessungen,
die durch das Paartor durchgeführt
wurden, mathematisch in Messungen durch das Reflexionstor umgewandelt
werden, indem dieselben einfach mit diesem Verhältnis multipliziert werden.
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In
Schritt 116 wird die Vektorfehlerkorrektur des Netzwerkanalysators 21 ausgeschaltet.
Der interne Kalibrierungsdurchgangswegübertragungswert (T_SELFCAL)
ist in Gleichung 8 dargestellt: T_SELFCAL = T_NA × T_PAIR × T_CALTHRU × T_TRAN Gleichung 8
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In
Schritt
117 wird der interne Kalibrierungsdurchgangswegübertragungswert
(T_SELFCAL) mit dem Verhältnis
T_REFL/T_PAIR, das in Schritt
114 berechnet wurde, und
mit dem Verhältnis T_CALTHRU/T_CUST,
das in Schritt
111 berechnet wurde, multipliziert, wie
es in der folgenden Gleichung 9 dargestellt ist: Gleichung
9
-
Dies
ist das Übertragungsantwortfehlerkoeffizientenarray
für Übertragungsmessungen,
die ausgehend von dem Prüfvorrichtungstor 31 (dem
Reflexionstor) zu der Prüfvorrichtung 36 (die Übertragung)
durchgeführt
wurden. Diese Größe wird
durch den oben beschriebenen automatischen Kalibrierungsalgorithmus
bestimmt, ohne das Meßobjekt
(DUT) abzutrennen und ohne tatsächlich
eine Übertragungsmessung
zwischen dem Testvorrichtungstor 31 und der Testvorrichtung 36 durchzuführen.
