Die Erfindung betrifft ein Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a method according to the preamble of the main claim.
Netzwerkanalysatoren, mit denen die Streuparameter von elektronischen Meßobjekten
gemessen werden, werden immer mehr auch bei der industriellen Serienmessung von
Meßobjekten eingesetzt, beispielsweise zur Messung von Mobilfunk-Modulen oder
anderen Hochfrequenz-Baugruppen im Prüffeld. Die Meßgenauigkeit solcher
Netzwerkanalysatoren kann zwar durch vorausgehende Kalibrierverfahren und
anschließende Systemfehlerkorrektur der gewonnenen Streuparameter-Rohdaten erhöht
werden, die Meßgenauigkeit wird jedoch erheblich beeinflußt durch die
Konktaktqualität zwischen den Anschlüssen des Netzwerkanalysators und dem
Meßobjekt. Diese Meßkontakte können entweder im Meßbett durch seitliches Anlegen
von Koaxialleitungsanschlüssen an das Meßobjekt realisiert sein oder bei sogenannten
On-Wafer-Messungen durch entsprechende koplanare Kontaktspitzen, die unmittelbar
auf die Oberfläche des Meßobjektes aufgesetzt werden und über Koaxialkabel mit dem
Netzwerkanalysator verbunden sind. Bei automatischen Meßsystemen dieser Art erfolgt
dieses Kontaktieren des Meßobjektes automatisch über koaxiale Federkontakte, die im
Sekundentakt, eventuell sogar im Millisekundentakt, den Kontakt mit den automatisch
an die Meßstelle transportierten Meßobjekten herstellen. Dadurch steigt die Zahl der
Kontaktierungen sehr schnell bis zur Verschleißgrenze der benutzten mechanischen
Kontakte an, dieser Verschleiß bewirkt eine Verschlechterung der Meßwerte. Der
Benutzer kann nicht feststellen, ob ein schlechtes Meßergebnis dem Meßobjekt oder der
Kontaktierung zuzuordnen ist.Network analyzers with which the scattering parameters of electronic measurement objects
are increasingly being measured in the industrial series measurement of
Test objects used, for example for measuring mobile radio modules or
other high-frequency modules in the test field. The measurement accuracy of such
Network analyzers can be done through previous calibration procedures and
subsequent system error correction of the obtained scattering parameter raw data increased
be, the accuracy of measurement is significantly affected by the
Contact quality between the connections of the network analyzer and the
Target. These measuring contacts can either be placed on the side of the measuring bed
of coaxial line connections to the test object or in so-called
On-wafer measurements by means of appropriate coplanar contact tips that are immediate
to be placed on the surface of the test object and via coaxial cable with the
Network analyzer are connected. With automatic measuring systems of this type
this contacting the test object automatically via coaxial spring contacts that in
Every second, possibly even every millisecond, the contact with the automatically
Create objects to be transported to the measuring point. This increases the number of
Contact very quickly up to the wear limit of the mechanical used
Contacts, this wear causes a deterioration of the measured values. The
The user cannot determine whether a bad measurement result is the measurement object or the
Contact is to be assigned.
Es ist zwar bekannt, durch eine Gleichstrommessung über die Meßkontakte die
Kontaktqualität zu prüfen, dies ist jedoch nicht immer durchführbar und außerdem sehr
ungenau.It is known that the measurement of direct current via the measuring contacts
Checking contact quality, however, this is not always feasible and also very good
inaccurate.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Überwachen der Qualität der
Kontaktstellen zwischen den lösbaren Meßkontakten eines Netzwerkanalysators und
eines Meßobjektes aufzuzeigen, das während des Betriebes eine wirksame und genaue
Qualitätsüberwachung ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a method for monitoring the quality of the
Contact points between the detachable measuring contacts of a network analyzer and
to show a test object that is effective and accurate during operation
Quality monitoring enables.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des
Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This task is based on a procedure according to the preamble of
Main claim solved by its characteristic features. Beneficial
Further training results from the subclaims.
Gemäß der Erfindung wird zur Qualitätsüberwachung der Kontaktstellen die an sich
bekannte Zeitbereichsmessung mittels eines Netzwerkanalysators benutzt, wie es
beispielsweise beschrieben ist in der Druckschrift "LET TIME DOMAIN RESPONSE
PROVIDE ADDITIONAL INSIGHT INTO NETWORK BEHAVIOR" von Doug
Rytting, Firmendruckschrift der Firma Hewlett Packard. Mit Hilfe der inversen
Fourier-Transformation können die mit dem Netzwerkanalysator bestimmten komplexen
Streuparameter eines Meßobjektes aus dem Frequenzbereich in den Zeitbereich
transformiert werden, man erhält so die Impulsantwort bzw. die Sprungantwort des
Meßobjektes und somit eine besonders anschauliche Darstellung der örtlichen Lage von
Reflexionsfaktoren in einem Meßobjekt. Durch Anwendung dieser bekannten
Zeitbereichsdarstellung für den erfindungsgemäßen Zweck der
Kontaktqualitätsüberwachung können über spezielle Zeitbereichsfilter, sogenannte Tore,
die Kontaktstellen der Meßkontakte exakt lokalisiert werden und damit die
Reflexionsfaktoren an diesen Stellen von eventuellen anderen Reflexionen des
Meßobjektes getrennt überwacht werden. Die Erfindung macht sich dabei die
Erkenntnis zunutze, daß sich ein zunehmender Verschleiß der Kontakte und damit eine
Reduzierung der Kontaktqualität durch eine Erhöhung des Reflexionsfaktors der
Kontaktstellen bemerkbar macht. Dies wird gemäß der Erfindung angezeigt und es
können so rechtzeitig die Meßkontakte beispielsweise eines Hochfrequenz-
Meßautomaten ausgewechselt werden. Ermöglicht wird dieses Verfahren durch die
zwischenzeitlich extrem hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten solcher Meßsysteme.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß keine zusätzlichen Prüf- bzw.
Überwachungszeiten erforderlich sind, auch kein zusätzlicher Frequenzdurchlauf
(Sweep) des Netzwerkanalysators, da die Reflexionsparameter für die
Kontaktüberwachung unmittelbar aus den während eines Meßvorganges gewonnenen
Rohdaten eines Meßobjektes ableitbar sind, die sowieso für die eigentliche Messung
aufgenommen werden. Wesentlich ist nur, daß die Zeitbereichsmessung räumlich auch
außerhalb, d. h. auch vor der Referenzebene der Systemfehlerkorrektur durchgeführt
wird, damit auch die Daten der Kontakte mit erfaßt werden. Im übrigen ist nur eine
Relativmessung erforderlich, es werden nur die Veränderungen im Vergleich zu einem
abgespeicherten Sollwert überwacht, der zu Beginn einer Messung im Rahmen der
Systemfehlerkorrektur mit noch unverbrauchten Kontakten als stabiler Vergleichswert
ermittelt wird.According to the invention, the quality of the contact points is per se
known time domain measurement using a network analyzer used as it
is described for example in the publication "LET TIME DOMAIN RESPONSE
PROVIDE ADDITIONAL INSIGHT INTO NETWORK BEHAVIOR "by Doug
Rytting, company brochure by Hewlett Packard. With the help of inverse
Fourier transform can be used to determine the complex ones determined with the network analyzer
Scattering parameters of a measurement object from the frequency domain into the time domain
transformed, you get the impulse response or the step response of the
Target and thus a particularly clear representation of the local location of
Reflection factors in a measurement object. By using this known
Time domain representation for the purpose of the invention
Contact quality monitoring can be carried out using special time domain filters, so-called gates,
the contact points of the measuring contacts are precisely localized and thus the
Reflection factors at these points from any other reflections of the
DUT are monitored separately. The invention makes it
Take advantage of the knowledge that there is an increasing wear of the contacts and thus a
Reduction of contact quality by increasing the reflection factor of the
Makes contact points noticeable. This is indicated according to the invention and it
the measuring contacts of a high-frequency
Measuring machines can be replaced. This procedure is made possible by the
in the meantime extremely high processing speeds of such measuring systems.
The method according to the invention has the advantage that no additional test or
Monitoring times are required, also no additional frequency sweep
(Sweep) of the network analyzer, since the reflection parameters for the
Contact monitoring directly from those obtained during a measuring process
Raw data of a measurement object can be derived, which is anyway for the actual measurement
be included. It is only essential that the time domain measurement is also spatial
outside, d. H. also performed before the system error correction reference level
so that the data of the contacts are also recorded. Otherwise, there is only one
Relative measurement required, only the changes compared to one
stored setpoint, which is monitored at the start of a measurement within the scope of
System error correction with as yet unused contacts as a stable comparison value
is determined.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand einer schematischen
Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The method according to the invention is described below using a schematic
Drawing explained in more detail using an exemplary embodiment.
Fig. 1 zeigt schematisch die Messung an einem Hochfrequenz-Meßobjekt DUT mittels
mindestens einer Kontaktspitze K, die über ein Koaxialkabel mit dem Eingang eines
vektoriellen Netzwerkanalysators NWA verbunden ist. Mit diesem Netzwerkanalysator
werden die Streuparameter S des Meßobjektes DUT als Rohdaten nach Betrag und
Phase gemessen und zwar einschließlich der Kontaktstellen A zwischen den
Kontaktspitzen K und dem Meßobjekt DUT. Aus diesen Streuparameter-Rohdaten
werden nach entsprechender Systemfehlerkorrektur mit Korrekturdaten, die durch einen
vorhergehenden Kalibriervorgang gewonnen werden, die eigentlichen Meßdaten
berechnet und angezeigt. Fig. 1 shows schematically the measurement on a high-frequency measurement object DUT by means of at least one contact tip K, which is connected via a coaxial cable to the input of a vector network analyzer NWA. With this network analyzer, the scattering parameters S of the DUT object are measured as raw data according to amount and phase, including the contact points A between the contact tips K and the DUT object. After appropriate system error correction, the actual measurement data are calculated and displayed from these scatter parameter raw data using correction data obtained by a previous calibration process.
Die Reflexionsparameter S11 der Rohdaten werden durch eine inverse Fourier-
Transformation aus dem Frequenzbereich (Fig. 3) in den Zeitbereich (Fig. 2)
transformiert. Über Zeitbereichsfilter (Gates) werden die interessierenden Reflexionen,
die auf die Kontaktstellen A zurückzuführen sind, herausgefiltert. Die Größe dieser so
gemessenen Reflexionen von A werden gemäß Fig. 2 mit einem Reflexions-Sollwert R
verglichen, der zu Beginn einer Messung beispielsweise zusammen mit der Kalibrierung
des Netzwerkanalysators zur Ermittlung der Systemfehlerkorrekturdaten mit noch
unverbrauchten Kontakten K bestimmt und im Gerät abgespeichert wird. Wenn die
Reflexion von A einen bestimmten Toleranzwert dieses Sollwertes überschreitet und
somit eine zu große Zunahme des Reflexionsfaktors festgestellt wird, wird dies dem
Benutzer der Meßeinrichtung angezeigt oder die Meßeinrichtung automatisch
abgeschaltet.The reflection parameters S 11 of the raw data are transformed from the frequency domain ( FIG. 3) into the time domain ( FIG. 2) by an inverse Fourier transformation. The reflections of interest that can be attributed to contact points A are filtered out via time domain filters (gates). The magnitude of these reflections of A measured in this way are compared according to FIG. 2 with a desired reflection value R, which is determined at the start of a measurement, for example together with the calibration of the network analyzer to determine the system error correction data with contacts K that are not used, and is stored in the device. If the reflection of A exceeds a certain tolerance value of this target value and thus an excessive increase in the reflection factor is determined, this is indicated to the user of the measuring device or the measuring device is automatically switched off.