EA034867B1 - Method of measuring s-parameters - Google Patents

Method of measuring s-parameters Download PDF

Info

Publication number
EA034867B1
EA034867B1 EA201700381A EA201700381A EA034867B1 EA 034867 B1 EA034867 B1 EA 034867B1 EA 201700381 A EA201700381 A EA 201700381A EA 201700381 A EA201700381 A EA 201700381A EA 034867 B1 EA034867 B1 EA 034867B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
measuring
port
signal
parameters
test object
Prior art date
Application number
EA201700381A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201700381A1 (en
Inventor
Андрей Александрович ТЕРЕНТЬЕВ
Сергей Михайлович НИКУЛИН
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Исследовательский Институт Векторных Измерений"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Исследовательский Институт Векторных Измерений" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Исследовательский Институт Векторных Измерений"
Publication of EA201700381A1 publication Critical patent/EA201700381A1/en
Publication of EA034867B1 publication Critical patent/EA034867B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
    • G01R27/32Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

The invention can be used for measuring the scattering parameters of two-port UHF devices in large-signal mode. Measurements are carried out preferably with vector network analyzers (VNA) (3). An enhanced signal is fed from a first port of a VNA (3) to an input of the object under test (1). A reflected signal and a transmitted signal from the object under test (1) are fed to a second port of the VNA (3). The reflection coefficients and the transmission coefficients of the object under test (1) are measured while a spatially remote load (7) with two different impedance values is connected to an output of the object under test (1). On the basis of the measured coefficients, a complete S-parameter matrix is constructed.

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способам измерения электрических характеристик, а именно - к способам измерения параметров СВЧ-устройств, и может быть использовано для измерения параметров рассеяния (S-параметров) двухпортовых СВЧ-устройств в режиме большого сигнала.The invention relates to methods for measuring electrical characteristics, namely, to methods for measuring the parameters of microwave devices, and can be used to measure the scattering parameters (S-parameters) of two-port microwave devices in large signal mode.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Широко известны измерительные устройства для измерения S-параметров, наиболее распространенными из которых являются векторные анализаторы цепи (ВАЦ). В конструкции стандартного ВАЦ реализован способ измерения S-параметров, основанный на возбуждении исследуемых объектов СВЧ сигналами (падающими волнами), выделение прошедших через исследуемый объект и отражённых от исследуемого объекта сигналов (прошедших и отражённых волн) с использованием измерительных приёмников и измерение отношений амплитуд выделенных волн для расчёта S-параметров исследуемого объекта [Understanding the Fundamental Principles of Vector Network Analysis. ApplicationNote/Agilent Technologies, Inc. 2012]. Наиболее современные из ВАЦ обеспечивают измерение полной матрицы Sпараметров двухпортовых устройств, обладают высокой чувствительностью и высокой точностью измерения, а также работают в широчайшем диапазоне частот.Measuring devices for measuring S-parameters are widely known, the most common of which are vector circuit analyzers (VACs). The design of the standard VAC implements a method for measuring S-parameters, based on the excitation of the studied objects by microwave signals (incident waves), the selection of signals transmitted (transmitted and reflected waves) transmitted through the studied object and reflected from the studied object, and measuring the ratio of amplitudes of the selected waves for calculating the S-parameters of the object under study [Understanding the Fundamental Principles of Vector Network Analysis. ApplicationNote / Agilent Technologies, Inc. 2012]. The most advanced of the VACs provide the measurement of the full matrix of S-parameters of two-port devices, have high sensitivity and high measurement accuracy, and also operate in the widest frequency range.

Недостатком известного способа измерения S-параметров, реализованного в известных измерительных устройствах, является невозможность его применения в режиме большого сигнала. Максимально достижимый для описанных способов уровень сигнала, подаваемого на исследуемый объект, составляет +20...+23дБм [http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5989-7603EN.pdf].A disadvantage of the known method for measuring S-parameters implemented in known measuring devices is the impossibility of its application in the large signal mode. The maximum achievable for the described methods, the signal level applied to the object under study is +20 ... + 23dBm [http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5989-7603EN.pdf].

Известен способ измерения параметров рассеяния СВЧ устройств в режиме большого сигнала на основе метода полигармонической дисторсии, описанного, к примеру, в [David E.Root, JanVerspecht, DavidSharrit, JohnWood, Alex Cognata. Broad-Band Poly-Harmonic Distortion (PHD) Behavioral Models From Fast Automated Simulations and Large-Signal Vectorial Network Measurements/IEEE Transactions on microwave theory and techniques, Vol. 53, No. 11, November 2005, p. 3656-3664]. Данный способ основан на измерении множества параметров исследуемого объекта, описывающих линейное и нелинейное поведение, построении модели поведения исследуемого объекта и восстановлении из данной модели S-параметров исследуемого объекта. Такой метод позволяет создавать измерительные системы для анализа как линейных, так и нелинейных СВЧ устройств в режиме большого сигнала. Указанный способ лежит в основе многих современных измерительных систем. В частности, указанный способ измерения реализуется при измерении Х-параметров [D. E. Root, J. Horn, L. Betts, C. Gillease, J. Verspecht, X-parameters: Thenew paradigm for measurement, modeling, and design of nonlinear RF and microwave components, Microwave Engineering Europe, December 2008 pp 16-21.], которые в случае анализа линейных СВЧ-устройств в режиме большого сигнала вырождаются в искомые S-параметры.A known method of measuring the scattering parameters of microwave devices in large signal mode based on the polyharmonic distortion method described, for example, in [David E. Root, JanVerspecht, DavidSharrit, JohnWood, Alex Cognata. Broad-Band Poly-Harmonic Distortion (PHD) Behavioral Models From Fast Automated Simulations and Large-Signal Vectorial Network Measurements / IEEE Transactions on microwave theory and techniques, Vol. 53, No. November 11, 2005, p. 3656-3664]. This method is based on measuring the set of parameters of the investigated object, describing linear and nonlinear behavior, building a model of the behavior of the studied object and restoring from this model S-parameters of the studied object. This method allows you to create measuring systems for the analysis of both linear and nonlinear microwave devices in large signal mode. This method is the basis of many modern measuring systems. In particular, the specified measurement method is implemented when measuring X-parameters [D. E. Root, J. Horn, L. Betts, C. Gillease, J. Verspecht, X-parameters: Thenew paradigm for measurement, modeling, and design of nonlinear RF and microwave components, Microwave Engineering Europe, December 2008 pp 16-21 .], which in the case of analysis of linear microwave devices in the large-signal mode degenerate into the desired S-parameters.

Недостатком известного способа, является его сложность, обусловленная чрезвычайной трудоемкостью и избыточностью метода полигармонической дисторсии для измерения S-параметров в режиме большого сигнала. В частности, для реализации известного метода необходимы ВАЦ с по крайней мере двумя встроенными генераторами и с доступом к приёмникам.The disadvantage of this method is its complexity due to the extreme complexity and redundancy of the polyharmonic distortion method for measuring S-parameters in the large signal mode. In particular, to implement the known method, a VAC with at least two built-in generators and with access to receivers is required.

Известна группа способов измерения горячих S-параметров, один из которых описан, к примеру, в [Hot S22 and Hot K-factor measurements. Application note/Anritsu, 2002. downloadfile.anritsu.com/Files/enUS/Application-Notes/Application-Note/11410-00295.pdf]. В частности, способ измерения горячего S22 параметра заключается в том, что на вход исследуемого объекта подают сигнал большого уровня на частоте f, задающий режим работы исследуемого устройства, а на выход исследуемого объекта подают сигнал малого уровня на отстроенной частоте (f+Af), после чего измеряют параметр S22 на отстроенный частоте (f+Af).A known group of methods for measuring hot S-parameters, one of which is described, for example, in [Hot S22 and Hot K-factor measurements. Application note / Anritsu, 2002. downloadfile.anritsu.com/Files/enUS/Application-Notes/Application-Note/11410-00295.pdf]. In particular, the method of measuring the hot S 22 parameter is that a large level signal at a frequency f that sets the operation mode of the device under study is supplied to the input of the object under study, and a low level signal at the tuned frequency (f + Af) is output to the object under investigation, then measure the parameter S 22 at the tuned frequency (f + Af).

Недостатками данной группы способов, выбранной в качестве ближайшего аналога, являются некорректность (приближённость) измерения из-за разницы частоты возбуждения исследуемого объекта и частоты, на которой проводят измерения, а также сложность реализации, связанная с необходимостью использования по крайней мере двух генераторов сигналов для формирования сигналов на частотах f и (f+Af).The disadvantages of this group of methods, selected as the closest analogue, are the incorrectness (approximation) of the measurement due to the difference in the excitation frequency of the investigated object and the frequency at which the measurements are carried out, as well as the complexity of the implementation associated with the need to use at least two signal generators to generate signals at frequencies f and (f + Af).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является упрощение способа измерения S-параметров в режиме большого сигнала.The present invention is to simplify the method of measuring S-parameters in the large signal mode.

Технический результат заключается в возможности измерения S-параметров измерительными устройствами с одним генератором сигналов за одно подключение исследуемого объекта, а также в возможности использования в качестве измерительных устройств простейших векторных анализаторов цепей без прямого доступа к измерительным приемникам.The technical result consists in the possibility of measuring S-parameters by measuring devices with one signal generator for one connection of the object under study, and also in the possibility of using simple vector network analyzers as direct measuring devices without direct access to the measuring receivers.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что в способе измерения S-параметров в режиме большого сигнала, в котором измерения проводят при помощи измерительного устройства с по меньшей мере двумя измерительными портами, включающего по крайней мере один генератор сигнала, причем на вход исследуемого объекта подают усиленный сигнал с первого порта измерительного устройства, в соответствии с изобретением:The claimed technical result is achieved due to the fact that in the method of measuring S-parameters in the large signal mode, in which the measurements are carried out using a measuring device with at least two measuring ports, including at least one signal generator, and the input to the object under investigation is fed amplified signal from the first port of the measuring device, in accordance with the invention:

- 1 034867 отраженный от исследуемого объекта и прошедший через него сигналы последовательно подают на второй порт измерительного устройства, при этом осуществляют следующую последовательность действий:- 1 034867 reflected from the studied object and passed through it, the signals are sequentially fed to the second port of the measuring device, while the following sequence of actions is carried out:

измеряют коэффициент отражения Г и коэффициент передачи К1 исследуемого объекта при подключенной к выходу исследуемого объекта пространственно удаленной нагрузки с импедансом Zload1;measuring the reflection coefficient G and the transmission coefficient K 1 of the test object when a spatially remote load with an impedance Z load1 connected to the output of the test object;

измеряют коэффициент отражения Г2 и коэффициент передачи К2 исследуемого объекта при подключенной к выходу исследуемого объекта пространственно удаленной нагрузки с импедансом Zload2;measuring the reflection coefficient G 2 and the transmission coefficient K 2 of the test object when a spatially remote load with an impedance Z load2 connected to the output of the test object;

восстановливают полную матрицу S-параметров по измеренным коэффициентам.restore the full matrix of S-parameters from the measured coefficients.

В качестве измерительного устройства предпочтительно использовать векторный анализатор цепей (ВАЦ) или измерительную систему на основе многополюсных рефлектометров (описанную, например, в [Кудрявцев, A.M. Интеллектуальный анализатор СВЧ цепей и антенн/А.М Кудрявцев, СМ. Никулин.Н.Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т, 2005. 121 с. ISBN 5-93272-312-2]), а в качестве пространственно удаленной нагрузки - пространственно удаленную нагрузку (ПУН) с изменяемым импедансом.As a measuring device, it is preferable to use a vector network analyzer (VAC) or a measuring system based on multipolar reflectometers (described, for example, in [Kudryavtsev, AM Intelligent analyzer of microwave circuits and antennas / A.M. Kudryavtsev, SM. Nikulin.N. Novgorod: Nizhny Novgorod State Technical University, 2005. 121 pp. ISBN 5-93272-312-2]), and as a spatially remote load - a spatially remote load (PUN) with a variable impedance.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На прилагаемом чертеже приведена блок-схема примера аппаратной реализации предлагаемого способа.The accompanying drawing shows a block diagram of an example of a hardware implementation of the proposed method.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Заявленный способ в общем случае реализуют следующим образом. Для измерения S-параметров исследуемого объекта используют двухпортовый векторный анализатор цепи, включающий один генератор сигнала. Вход исследуемого объекта подключают к первому (выходному) порту ВАЦ, а его выход ко второму (входному) порту ВАЦ, при этом используют дополнительные широко известные в радиотехнике устройства, обеспечивающие выполнение следующих функций:The claimed method is generally implemented as follows. To measure the S-parameters of the test object, a two-port vector circuit analyzer is used, including one signal generator. The input of the object under study is connected to the first (output) port of the VAC, and its output to the second (input) port of the VAC, using additional devices widely known in radio engineering that provide the following functions:

обеспечение требуемого уровня сигнала на входе исследуемого объекта;providing the required signal level at the input of the investigated object;

отбор части отражённого от исследуемого объекта сигнала и его подачу на второй порт ВАЦ; отбор части прошедшего через исследуемый объект сигнала и его подачу на второй порт ВАЦ.selection of a part of the signal reflected from the studied object and its supply to the second VAC port; selection of a part of the signal passed through the studied object and its supply to the second ACV port.

К выходу исследуемого объекта через длинную линию подключают согласованную либо несогласованную ПУН с изменяемым импедансом.To the output of the test object through a long line connect a coordinated or inconsistent PUN with variable impedance.

Для получения полной матрицы S-параметров предварительно производят калибровку ВАЦ совместно с дополнительными аппаратными средствами в плоскости подключения измеряемого объекта любым известным способом. После этого проводят предварительные измерения, для чего выполняют следующие действия:To obtain a complete matrix of S-parameters, the VAC is pre-calibrated together with additional hardware in the plane of connection of the measured object by any known method. After that, preliminary measurements are carried out, for which the following actions are performed:

1. В место подключения исследуемого объекта устанавливают перемычку.1. A jumper is installed in the place of connection of the object under study.

2. У ПУН выставляют первое значение импеданса Zload1.2. At PUN set the first value of the impedance Z load1 .

3. Подают сигнал с первого порта ВАЦ на ПУН, отбирают часть отражённого от ПУН сигнала на второй порт ВАЦ и измеряют коэффициент отражения Г 1п от ПУН со значением импеданса Zload1.3. They send a signal from the first VAC port to the VAC, select a part of the signal reflected from the VAC to the second VAC port and measure the reflection coefficient Г 1п from the VAC with the impedance value Z load1 .

4. Подают сигнал с первого порта ВАЦ на ПУН, отбирают часть прошедшего через ПУН сигнала на второй порт ВАЦ и измеряют коэффициент передачи К1п.4. They send a signal from the first VAC port to the VAC, select a part of the signal passed through the VAC to the second VAC port and measure the transfer coefficient K 1p .

5. У ПУН выставляют второе значение импеданса Zload2, такое что Zload1+Zload2.5. At PUN set the second value of the impedance Z load2 , such that Z load1 + Z load2 .

6. Аналогично описанному выше измеряют, соответственно, коэффициенты Г2п и К2п и убирают перемычку.6. Similarly to the above, the coefficients Г 2п and К 2п are measured, respectively, and the jumper is removed.

Приведённые предварительные измерения могут быть выполнены один раз для конкретных ПУН или конкретных значений импеданса ПУН, так как их результат не зависит от характеристик исследуемых объектов. Полученные значения Г1п, К1п, Г2п и К2п могут быть многократно использованы при вычислениях матрицы болынесигнальных S-параметров исследуемых объектов по описанному ниже способу. В случае замены ПУН или изменения значений импеданса Zload1 и Zload2 У ПУН с изменяемым импедансом приведённые выше предварительные измерения осуществляют заново и определяют новые показатели Г1п и К1п.These preliminary measurements can be performed once for specific VCO or specific impedance values of VCO, since their result does not depend on the characteristics of the studied objects. The obtained values of Г 1п , К 1п , Г 2п and К 2п can be repeatedly used in calculating the matrix of high-signal S-parameters of the studied objects according to the method described below. In the case of replacing the PUN or changing the impedance values Zload1 and Zload2 For PUN with a variable impedance, the above preliminary measurements are carried out again and determine new indicators G1p and K1p.

Характеристики исследуемого объекта измеряют следующим образом.The characteristics of the test object are measured as follows.

У подключенного к выходу исследуемого объекта через длинную линию ПУН выставляют значение импеданса Zload1. При этом длину линии выбирают равной не менее одной, например двух, длин волн сигнала, используемого при измерениях. Усиленный до требуемого исследуемым объектом уровня сигнал с первого порта ВАЦ подают на вход исследуемого объекта. Часть отражённого от исследуемого объекта сигнала отбирают на второй порт ВАЦ с ослаблением, достаточным для нормального функционирования ВАЦ и измеряют коэффициент отражения от исследуемого объекта Г1 Затем при том же сигнале, подаваемом на вход исследуемого объекта, часть прошедшего через исследуемый объект сигнала с выхода исследуемого объекта отбирают на второй порт ВАЦ и измеряют коэффициент передачи исследуемого объекта К1. Изменяют значение импеданса ПУН с Zload1 на Zload2. По аналогии с измерением коэффициентов Г1 и К1 измеряют, соответственно, коэффициенты Г2 и К2.An impedance value Zload1 is set for the object under investigation connected to the output through a long line of PUN. In this case, the line length is chosen equal to at least one, for example two, wavelengths of the signal used in the measurements. Amplified to the level required by the object under study, the signal from the first VAC port is fed to the input of the object under study. A part of the signal reflected from the object under study is taken to the second VAC port with attenuation sufficient for the normal functioning of the VAC and the reflection coefficient from the object under study is measured Г 1 Then, with the same signal supplied to the input of the studied object, part of the signal passed through the studied object from the output of the studied object selected on the second port of the VAC and measure the transmission coefficient of the investigated object To 1 . Change the impedance value of the PUN from Z load1 to Z load2 . By analogy with the measurement of the coefficients G1 and K1, respectively, the coefficients G2 and K2 are measured.

После этого по известным формулам, описанным, к примеру, в [С. Никулин, А. Торгованов. Проектирование усилителей СВЧ-мощности. Эффективность метода удалённой переменной нагрузки/Электроника НТБ, № 3 (00143) 2015], далее - (А), восстанавливают матрицу S-параметров исследуемого объекта по коэффициентам Г1п, К1п, , Г2п К2п, Г1, К1, Г2, К2.After this, according to well-known formulas described, for example, in [S. Nikulin, A. Torgovanov. Design of microwave power amplifiers. The effectiveness of the method of remote variable load / Electronics NTB, No. 3 (00143) 2015], hereinafter - (A), the matrix of S-parameters of the object under study is restored by the coefficients Г 1п , К 1п,, Г 2п К 2п , Г 1 , К 1 , G 2 , K 2 .

- 2 034867- 2 034867

В случае проведения измерений в импульсном режиме сигнал с первого порта измерительного устройства, подаваемый на вход исследуемого объекта, дополнительно модулируют, а дальнейшие измерения производят способом, аналогичным описанному выше.In the case of measurements in a pulsed mode, the signal from the first port of the measuring device supplied to the input of the test object is additionally modulated, and further measurements are made in a manner similar to that described above.

В приведенном ниже примере представлен один из возможных вариантов осуществления изобретения.The following example shows one possible embodiment of the invention.

Пример.Example.

В качестве исследуемого объекта (1) для проведения измерений выбрали устройство в коаксиальном тракте.As a test object (1) for measurements, a device in a coaxial path was chosen.

Для измерения S-параметров исследуемого объекта (1) использовали реализующее заявляемый способ разработанное заявителем аппаратное устройство (2), подключаемое к измерительному устройству. Блок-схема аппаратного устройства (2) приведена на чертеже. Также на чертеже изображены:To measure the S-parameters of the studied object (1), a hardware device (2), which was developed by the applicant, was used that implements the inventive method and is connected to a measuring device. The block diagram of the hardware device (2) is shown in the drawing. Also shown in the drawing:

(3) - измерительное устройство - ВАЦ;(3) - measuring device - VAC;

(4) - блок усиления, выполненный на базе малошумящего усилителя мощности (МШУ);(4) - amplification unit based on a low-noise power amplifier (LNA);

(5) , (6) - направленные ответвители; -(7)-ПУН;(5), (6) - directional couplers; - (7) -PUN;

(8) - электронный переключатель;(8) - electronic switch;

(9) - длинная линия (отрезок коаксиального кабеля длиной, равной двум длинам волн сигнала, подаваемого с первого порта ВАЦ);(9) - a long line (a piece of coaxial cable with a length equal to two wavelengths of the signal supplied from the first port of the WAC);

(10) - подключаемая перемычка - отрезок коаксиального кабеля длиной 0,1 м;(10) - plug-in jumper - a piece of coaxial cable 0.1 m long;

(I), (II) - порты присоединения аппаратного устройства к ВАЦ;(I), (II) - ports for connecting a hardware device to the VAC;

(III), (IV) - порты присоединения аппаратного устройства к исследуемому устройству.(III), (IV) - ports connecting the hardware device to the device under study.

В качестве измерительного устройства использовали ВАЦ Обзор-304/1 с двумя портами, первый из которых использовали как выходной порт ВАЦ (3), второй - как входной. Сигнал с первого порта ВАЦ (3) подавали на вход аппаратного устройства (2), сигнал с выхода аппаратного устройства (2) подавали на второй порт ВАЦ (3).The VAC Obzor-304/1 with two ports was used as a measuring device, the first of which was used as the output port of the VAC (3), the second as the input port. The signal from the first port of the WAC (3) was fed to the input of the hardware device (2), the signal from the output of the hardware device (2) was sent to the second port of the WAC (3).

В качестве ПУН (7) использовали электронно перестраиваемую комплексную нагрузку - тюнер импедансов - производства FocusMicrowaves серии MMT-N [http://www.focus-microwaves.com/products].An electronically tunable complex load, an impedance tuner, manufactured by FocusMicrowaves of the MMT-N series [http://www.focus-microwaves.com/products] was used as a PUN (7).

Подключили аппаратное устройство (2) к ВАЦ (3) и провели калибровку пары ВАЦ - аппаратное устройство. После этого к портам (III) и (IV) аппаратного устройства (2) подключили перемычку (10) и провели предварительные измерения в соответствии с заявленным способом. При этом выбрали два произвольных положения тюнера импедансов, соответствующих значениям импедансов Zload1 и Zload2. При проведении измерений части прошедшего и отраженного сигналов, отобранных с ослаблением на второй порт ВАЦ (3) при помощи направленных ответвителей (5) и (6), последовательно коммутировали ко второму порту ВАЦ (3) с помощью электронного переключателя (8). По итогам предварительных измерений измерили Г1п, К1п, Гп и К2п.We connected the hardware device (2) to the VAC (3) and calibrated the pair of the VAC - the hardware device. After that, a jumper (10) was connected to ports (III) and (IV) of the hardware device (2) and preliminary measurements were carried out in accordance with the claimed method. In this case, two arbitrary positions of the impedance tuner were selected, corresponding to the values of the impedances Z load1 and Z load2 . When measuring part of the transmitted and reflected signals, selected with attenuation to the second VAC port (3) using directional couplers (5) and (6), they sequentially switched to the second VAC port (3) using an electronic switch (8). According to the results of preliminary measurements, Г1п, К1п, Гп and К2п were measured.

После этого от аппаратного устройства (2) отключили перемычку (10), подключили к нему исследуемый объект (1) и в соответствии с заявленным способом измерили коэффициенты Г1, К1, Г2, К2.After that, the jumper (10) was disconnected from the hardware device (2), the object under study (1) was connected to it, and in accordance with the claimed method, the coefficients G 1 , K 1 , G 2 , K 2 were measured.

После этого по указанным в настоящем описании формулам (А) восстановили матрицу Sпараметров по измеренным коэффициентам.After that, using the formulas (A) indicated in the present description, the matrix of S parameters was reconstructed from the measured coefficients.

Для проведения измерений в импульсном режиме при разработке системы, реализующей предложенный способ, используют измерительное устройство с встроенным импульсным модулятором, либо дополнительно используют импульсный модулятор в тракте подачи сигнала с первого порта измерительного устройства на вход исследуемого объекта. При этом измерительное устройство должно обладать возможностью анализа в импульсном режиме (к примеру, такому условию удовлетворяют ВАЦ производства Keysight Technologies серии PNA [http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdC59897603EN.pdf]).To carry out measurements in a pulsed mode when developing a system that implements the proposed method, a measuring device with an integrated pulse modulator is used, or an additional pulse modulator is used in the signal supply path from the first port of the measuring device to the input of the object under study. In this case, the measuring device must be able to analyze in a pulsed mode (for example, this condition is met by the VAC manufactured by Keysight Technologies PNA series [http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdC59897603EN.pdf]).

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Практическая реализация заявленного способа, как это было показано в описанном выше примере, является очевидной задачей для среднего специалиста, и не требует построения сложных радиотехнических схем.The practical implementation of the claimed method, as was shown in the example described above, is an obvious task for the average specialist, and does not require the construction of complex radio circuits.

При необходимости при разработке системы, реализующей предложенный способ, для лучшего обеспечения заявленной функциональности возможно использование дополнительных блоков, не изменяющих функциональность разрабатываемой системы, к примеру, дополнительных развязывающих устройств - вентилей, циркуляторов и др. Кроме того, для обеспечения согласования с используемым измерительным прибором на высоких уровнях мощности при разработке системы, реализующей предложенный способ, могут быть дополнительно использованы устройства управления уровнем отражённого и прошедшего сигналов, к примеру аттенюаторы.If necessary, when developing a system that implements the proposed method, to better ensure the declared functionality, it is possible to use additional units that do not change the functionality of the system being developed, for example, additional decoupling devices - valves, circulators, etc. In addition, to ensure coordination with the measuring device used high power levels when developing a system that implements the proposed method, control devices can be additionally used level of reflected and transmitted signals, for example, attenuators.

Таким образом, предложен упрощенный способ измерения S-параметров в режиме большого сигнала, обеспечивающий возможность измерения S-параметров измерительными устройствами с одним генератором сигналов за одно подключение исследуемого объекта, а также возможность использования в качестве измерительных устройств простейших векторных анализаторов цепи без прямого доступа к измерительным приемникам.Thus, a simplified method for measuring S-parameters in the large-signal mode is proposed, which makes it possible to measure S-parameters by measuring devices with one signal generator for one connection of the object under study, as well as the possibility of using simple vector circuit analyzers as direct measuring devices without direct access to measuring receivers.

Claims (5)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ измерения S-параметров в режиме большого сигнала, заключающийся в том, что измерения проводят с использованием измерительного устройства по меньшей мере с двумя измерительным портами, включающего по крайней мере один генератор сигнала, при этом на вход исследуемого объекта подают усиленный сигнал с первого порта измерительного устройства, отличающийся тем, что отраженный от исследуемого объекта и прошедший через него сигналы последовательно подают на второй порт измерительного устройства, при этом осуществляют следующую последовательность действий:1. The method of measuring S-parameters in the large signal mode, which consists in the fact that the measurements are carried out using a measuring device with at least two measuring ports, including at least one signal generator, and an amplified signal from the first port of the measuring device, characterized in that the signals reflected from the test object and passing through it are sequentially fed to the second port of the measuring device, while the following last consistency of actions: измеряют коэффициент отражения Г1 и коэффициент передачи К1 исследуемого объекта при подключенной к выходу исследуемого объекта пространственно удаленной нагрузки с импедансом Zioad1;measuring the reflection coefficient G 1 and the transmission coefficient K 1 of the test object when a spatially remote load with an impedance Z ioad1 connected to the output of the test object; измеряют коэффициент отражения Г2 и коэффициент передачи К2 исследуемого объекта при подключенной к выходу исследуемого объекта пространственно удаленной нагрузки с импедансом Zioad2;measuring the reflection coefficient G 2 and the transmission coefficient K 2 of the test object when a spatially remote load with an impedance Z ioad2 connected to the output of the test object; восстановливают полную матрицу S-параметров по измеренным коэффициентам.restore the full matrix of S-parameters from the measured coefficients. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве измерительного устройства используют векторный анализатор цепей.2. The method according to claim 1, characterized in that as a measuring device using a vector network analyzer. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве измерительного устройства используют измерительную систему на основе многополюсных рефлектометров.3. The method according to claim 1, characterized in that as a measuring device using a measuring system based on multipolar reflectometers. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пространственно удаленной нагрузки используют пространственно удаленную нагрузку с изменяемым импедансом.4. The method according to claim 1, characterized in that as a spatially remote load using a spatially remote load with a variable impedance. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал, подаваемый на вход исследуемого объекта с первого порта измерительного устройства, дополнительно модулируют.5. The method according to claim 1, characterized in that the signal supplied to the input of the test object from the first port of the measuring device is additionally modulated.
EA201700381A 2015-09-01 2015-09-01 Method of measuring s-parameters EA034867B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000551 WO2017039474A1 (en) 2015-09-01 2015-09-01 Method of measuring s-parameters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201700381A1 EA201700381A1 (en) 2018-09-28
EA034867B1 true EA034867B1 (en) 2020-03-31

Family

ID=58188098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201700381A EA034867B1 (en) 2015-09-01 2015-09-01 Method of measuring s-parameters

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA034867B1 (en)
WO (1) WO2017039474A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1596278A1 (en) * 1988-07-20 1990-09-30 Предприятие П/Я А-1490 Method of determining gain factors of four-terminal networks with frequency conversion
US20130234741A1 (en) * 2012-03-08 2013-09-12 Matthew A. Mow Methods for Characterizing Tunable Radio-Frequency Elements
US20140306720A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-16 National Instruments Corporation Using a Shared Local Oscillator to Make Low-noise Vector Measurements

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1596278A1 (en) * 1988-07-20 1990-09-30 Предприятие П/Я А-1490 Method of determining gain factors of four-terminal networks with frequency conversion
US20130234741A1 (en) * 2012-03-08 2013-09-12 Matthew A. Mow Methods for Characterizing Tunable Radio-Frequency Elements
US20140306720A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-16 National Instruments Corporation Using a Shared Local Oscillator to Make Low-noise Vector Measurements

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MALYSHEV I. N. Opredelenie parametrov mikroelektronnykh VCH i SVCH komponentov metodom chastotnogo okna. Avtoreferat dissertatsii na soiskanie uchenoi stepeni kandidata tekhnicheskikh nauk. Nizhnii Novgorod, 2008, p. 8, 10 *
NIKULIN S. M. et al. Multidimensional S-parameters: Modeling, Measurement, Identification and Computer-aided Design of Nonlinear microwave Circuits. PIERS Proceedings, Moscow, Russia, August 19-23, 2012 *
SVCH-tsepei metodom prostranstvenno udalennoi peremennoi nagruzki. Datchiki i Sistemy, N-11, 2014, p. 28-29, 30, 33 *

Also Published As

Publication number Publication date
EA201700381A1 (en) 2018-09-28
WO2017039474A1 (en) 2017-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102106896B1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR CONFIRMING RADIO FREQUENCY (RF) SIGNAL CONNECTION INTEGRITY WITH MULTIPLE DEVICES UNDER TEST (DUTs) TO BE TESTED CONCURRENTLY
US9625508B2 (en) Vector network analyzer
US10720703B2 (en) In-situ active impedance characterization of scanned array antennas
CN104515907B (en) A kind of scattering parameter test system and its implementation
US10371733B2 (en) Cold source based noise figure measurement using S-parameters and a vector signal transceiver/vector signal analyzer/spectrum analyzer
TW201518736A (en) Vector network power meter
US7002335B2 (en) Method for measuring a three-port device using a two-port vector network analyzer
RU2687850C1 (en) Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers
CN108627696B (en) Measuring device and measuring method of vector network
US10591522B2 (en) Measurement apparatus
CN109150332B (en) Device and method for pre-measuring passive intermodulation by using vector harmonics
Zonca et al. Planck-LFI radiometers' spectral response
EA034867B1 (en) Method of measuring s-parameters
CN107517476B (en) Method, device, equipment and storage medium for positioning intermodulation fault point of antenna feed system
Fezai et al. Characterization of reflection and attenuation parameters of device under test by vna
WO2017069647A1 (en) Interferometric method of measuring a reflection coefficient
Baccigalupi et al. A methodology for testing immunity of field programmable analog arrays to radiated electromagnetic field
US20160252602A1 (en) Tester
Simpson High power load pull with X-parameters-a new paradigm for modeling and design
Dvorak et al. Removal of time-varying errors in network-analyser measurements: signal normalisation and test results
Leake A programmable load for power and noise characterization
Schramm et al. MOS-16: A new method for in-fixture calibration and fixture characterization
Zonca et al. Modeling the frequency response of microwave radiometers with QUCS
Papantonis et al. A new technique for vector network analyzer calibration verification using a single reconfigurable device
Kouki et al. On the embedded vector RF measurements in frequency agile and reconfigurable front-ends

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM