RU2653569C1 - Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию - Google Patents
Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653569C1 RU2653569C1 RU2017110636A RU2017110636A RU2653569C1 RU 2653569 C1 RU2653569 C1 RU 2653569C1 RU 2017110636 A RU2017110636 A RU 2017110636A RU 2017110636 A RU2017110636 A RU 2017110636A RU 2653569 C1 RU2653569 C1 RU 2653569C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- analyzer
- parameters
- measuring
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 14
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/28—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиоизмерительной технике СВЧ и может быть использовано измерения S-параметров четырехполюсников. Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию, заключается в том, что четырехполюсник включают в анализатор, далее измеряют двухсигнальные комплексные коэффициенты отражения на входе и выходе при двух различных относительных сдвигах входного и выходного зондирующих сигналов. Также измеряют двухсигнальные комплексные коэффициенты отражения при непосредственном соединении входов входного и выходного измерительных каналов анализатора встык с последующим определением S-параметров четырехполюсника. Для достижения технического результата дополнительно измеряют односигнальные комплексные коэффициенты отражения на входе и выходе четырехполюсника при поочередной подаче на них соответственно входного и выходного зондирующих сигналов, а также односигнальные комплексные коэффициенты отражения входного и выходного измерительных каналов анализатора при непосредственном соединении их измерительных входов встык при поочередной подаче на них соответственно выходного и входного зондирующих сигналов. При этом к анализатору подключают сдвоенный согласованный микрополосковый калибратор и дополнительно измеряют его комплексные коэффициенты отражения при поочередной подаче на него входного и выходного зондирующих сигналов, с последующей нормировкой S-параметров четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора относительно волнового сопротивления этого калибратора. Технический результат: повышение точности измерения S-параметров четырехполюсников в рассогласованных измерительных каналах анализатора, а также сокращение трудозатрат при многократной технологической коррекции опытного образца этих устройств. 2 ил.
Description
Изобретение относится к радиоизмерительной технике СВЧ и может быть использовано для измерения S-параметров четырехполюсников, предназначенных для включения в микрополосковую линию (МПЛ).
Известен двухсигнальный способ измерения S-параметров транзисторов (см. статью Mazumder S.R. Two-signal method of measuring the large-signal S-parameters of transistors / IEEE Trans. – 1978. – Vol. MTT-26, No 6. – P. 417–420), выбранный за аналог, который основан на одновременной подаче на вход и выход транзистора зондирующих сигналов
и
соответственно, формируемых делителем мощности, с последующим измерением двухсигнальных ККО
на входе и выходе транзистора, для различных относительных сдвигов фаз (где изменяется от до ) зондирующих сигналов и , а также измерением относительных возбуждений в виде отношения амплитуд зондирующих сигналов и при непосредственном соединении входов измерительных каналов анализатора и тех же относительных сдвигах фаз этих зондирующих сигналов; - мнимая единица. Решение системы уравнений (1) позволяет определить измеренные S-параметры транзистора.
Способ может быть реализован двумя двенадцатиполюсными рефлектометрами, подключенными к общему синтезатору зондирующих сигналов и , полученных посредством деления мощности сигнала одного генератора и сдвига фазы одного из зондирующих сигналов . В целом такая структура рефлектометров образует анализатор.
Недостатком известного способа является то, что он предполагает, что измерительные каналы анализатора, измеряющего S-параметры, согласованы, то есть нагрузочные ККО от этих входов при их непосредственном соединении равны нулю . В реальности из-за их неидеальности они не согласованы . Это приводит к существенной и неконтролируемой погрешности измерения S-параметров.
Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности сходных признаков является двухсигнальный способ измерения S-параметров транзисторов (см. статью Li S.H., Bosisio R.G. Automatic analysis of two-port active microwave network / Electronics Letters. – 1982. – Vol. 18, No 24. – P. 1033–1034) транзисторов, выбранный за прототип. Он основан на одновременной подаче на вход и выход транзистора зондирующих сигналов
и
соответственно, формируемых делителем мощности, с последующим измерением двухсигнальных ККО
(1) на входе
и выходе
транзистора, для двух
различных относительных сдвигов фаз
(
) зондирующих сигналов
и
, а также измерением относительных возбуждений
в виде отношения амплитуд
зондирующих сигналов
и
при непосредственном соединении входов измерительных каналов анализатора и тех же относительных сдвигах фаз
этих зондирующих сигналов;
- мнимая единица.
Решение системы уравнений (1) позволяет определить измеренные S-параметры транзистора в виде:
Способ может быть реализован анализатором.
Недостатком известного способа является то, что он предполагает, что измерительные каналы анализатора, измеряющего S-параметры, согласованы, то есть комплексные коэффициенты отражения от их входов (нагрузочные ККО) при их непосредственном соединении равны нулю . В реальности из-за их неидеальности они не согласованы . Это приводит к существенной и неконтролируемой погрешности измерения S-параметров.
Задачей заявляемого способа является повышение точности измерения S-параметров четырехполюсников в рассогласованных измерительных каналах анализатора.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию, заключающемся в том, что четырехполюсник включают в анализатор, далее измеряют двухсигнальные комплексные коэффициенты отражения на входе и выходе при двух различных относительных сдвигах входного и выходного зондирующих сигналов, а также измеряют двухсигнальные комплексные коэффициенты отражения при непосредственном соединении входов входного и выходного измерительных каналов анализатора встык с последующим определением S-параметров четырехполюсника, согласно изобретению дополнительно измеряют односигнальные комплексные коэффициенты отражения на входе и выходе четырехполюсника при поочередной подаче на них соответственно входного и выходного зондирующих сигналов, а также односигнальные комплексные коэффициенты отражения входного и выходного измерительных каналов анализатора при непосредственном соединении их измерительных входов встык при поочередной подаче на них соответственно выходного и входного зондирующих сигналов, кроме того, к анализатору подключают сдвоенный согласованный микрополосковый калибратор и дополнительно измеряют его комплексные коэффициенты отражения при поочередной подаче на него входного и выходного зондирующих сигналов, с последующей нормировкой S-параметров четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора, относительно волнового сопротивления этого калибратора.
Введение новых отличительных признаков в известный способ в сочетании с известными признаками обеспечивает достижение поставленной задачи - повышение точности измерения S-параметров четырехполюсников, предназначенных для включения в микрополосковую линию, и положительного технического результата - повышение экономической эффективности систем автоматизированного проектирования усилителей и автогенераторов СВЧ. Исключение какого-либо из новых введенных отличительных признаков нарушает целостность предлагаемого способа и приводит к невозможности достижения поставленной цели и положительного технического результата.
Предлагаемый способ поясняется 2 чертежами.
На фиг.1 показано: а - сигнальный граф нагруженного четырехполюсника;
б - сигнальный граф непосредственного соединения плоскостей i-i (i=1,2) измерительных входов анализатора встык.
На фиг.2 показана эквивалентная схема замещения КП при подключении к нему согласованного микрополоскового калибратора.
Математическое описание способа. Для определения двухсигнальных ККО (1) на входе и выходе четырехполюсника, включенного в рассогласованные с нагрузками измерительные каналы анализатора, представим четырехполюсник в виде сигнального графа, показанного на фиг. 1а, где индексация по m для простоты упущена.
Используя правило не касающихся контуров, определим сигналы возбуждения и плоскостей входа и выхода четырехполюсника:
где и - ККО входного и выходного измерительных каналов анализатора в плоскостях подключения к ним четырехполюсника (нагрузочные ККО) и то же ККО в индексации по j. Измерение нагрузочных ККО и осуществляют при непосредственном соединении плоскостей входов входного и выходного измерительных каналов анализатора встык.
Для определения относительных возбуждений (4) представим анализатор при непосредственном соединении плоскостей входов его входного и выходного измерительных каналов встык, как показано на фиг.1б.
откуда
где - двухсигнальные ККО, измеряемые при непосредственном соединении плоскостей входов входного и выходного измерительных каналов анализатора встык при тех же двух различных относительных сдвигов фаз и зондирующих сигналов и .
Применяя к сигнальному графу, показанному на фиг.1а, правило не касающихся контуров, определим комплексные коэффициенты прямой и обратной передачи четырехполюсника
Вынося поочередно первые два члена и определителя (9) и осуществляя свертку согласно (7), получим другой его вид
Определитель (10) обладает фундаментальным свойством - устанавливает связь и -параметров четырехполюсника через его ККО , что позволяет из (10) и (7) определить значение этих параметров. Для определения - и -параметров можно использовать измеренные ККП (8) или, как в нашем случае, двухсигнальные ККО (4).
Решение двух уравнений (4) при и относительно и при и относительно позволяет определить эти S-параметры:
Таким образом, выражения (11), (13) и (14) устанавливают связь измеренных ККО , и с S-параметрами четырехполюсника, нормированными относительно волнового сопротивления коаксиальных мер, используемых при калибровке анализатора.
Для нормировки S-параметров (11), (13) и (14) четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора к волновому сопротивлению МПЛ, в которую будет включен этот четырехполюсник при его эксплуатации, необходима дополнительная калибровка анализатора расчетным микрополосковым согласованным калибратором или же двумя отрезками МПЛ (см. статью Савелькаев С.В. Коаксиальное контактное устройство / Измерительная техника. – 2005. – № 5. – С. 65–68), волновое сопротивление которых должно соответствовать волновому сопротивлению МПЛ в которую будет включен четырехполюсник. Так, например, согласованный калибратор содержит МПЛ, которая, с одной стороны, нагружена на согласованную резистивную нагрузку, а с другой, снабжена ленточным выводом. Подключение такого калибратора в плоскости i – i входа коаксиального контактного устройства (ККУ) (см. статью Савелькаев С.В. Коаксиальное контактное устройство / Измерительная техника. – 2005. – № 5. – С. 65–68) показано на фиг. 2, где - волновое сопротивление отрезка МПЛ, нагруженного на согласованную нагрузку с сопротивлением .
В процессе дополнительной калибровки анализатора измеряют ККО микрополоскового, например, согласованного калибратора в плоскостях i – i его подключения к ККУ. Плоскости i – i физически совпадают с вспомогательными плоскостями , где ККО . Введение плоскостей обусловлено существованием между плоскостями i – i и четырехполюсников с -параметрами рассеяния (см. статью Савелькаев С.В. Коаксиальное контактное устройство / Измерительная техника. – 2005. – № 5. – С. 65–68). Эти четырехполюсники характеризуют неоднородность, которая существует в плоскостях i – i подключения МПЛ к ККУ. Сами неоднородности обусловлены конструктивным различием МПЛ и ККУ.
где - волновое сопротивление ККУ, равное волновому сопротивлению коаксиальных мер, используемых при калибровке анализатора.
Нормировка -параметров (15) и, следовательно, последующая нормировка измеренных S-параметров (11), (13) и (14) первоначально нормированных относительно волнового сопротивления коаксиальных мер, используемых при калибровке анализатора, может быть осуществлена относительно произвольного волнового сопротивления расчетного согласованного микрополоскового калибратора, выбранного для калибровки анализатора.
С учетом -параметров (15) S-параметры (11), (13) и (14) четырехполюсника можно представить в виде каскадного соединения . Тогда -параметры четырехполюсника, нормированные относительно волнового сопротивления расчетного согласованного микрополоскового калибратора, используемого при дополнительной калибровке анализатора, можно определить из выражений (см. статью Савелькаев С.В. Коаксиальное контактное устройство / Измерительная техника. – 2005. – № 5. – С. 65–68):
где
Реализация предлагаемого способа. Предлагаемый способ реализуют следующим образом. Исследуемый четырехполюсник включают в анализатор и измеряют двухсигнальные ККО (4) на его на входе и выходе , а также измеряют односигнальные ККО (7) на входе ( ) и выходе ( ) четырехполюсника при поочередной подаче на них соответственно входного и выходного зондирующих сигналов, а также односигнальные нагрузочные ККО (7) входного ( ) и выходного ( ) измерительных каналов анализатора при непосредственном соединении входов этих измерительных входов встык при поочередной подаче на них соответственно выходного и входного зондирующих сигналов, кроме того, измеряют двухсигнальные ККО (6) при непосредственном соединении плоскостей входов входного и выходного измерительных каналов анализатора встык при тех же двух различных относительных сдвигов фаз и зондирующих сигналов и , после чего к анализатору подключают сдвоенный согласованный микрополосковый калибратор и измеряют его односигнальные ККО (7) при поочередной подаче на него входного и выходного зондирующих сигналов, с последующим определением относительных возбуждений (6) и S-параметров четырехполюсника (11), (13) и (14) и нормировкой (16) S-параметров четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора, относительно волнового сопротивления этого калибратора.
Технический результат: точное измерение S-параметров устройств СВЧ обеспечивает повышение экономической эффективности проектирования этих устройств за счет сокращения цикла опытно-конструкторских работ в 1,5-2 раза, что достигается за счет необходимости многократной технологической коррекции опытного образца этих устройств.
Claims (1)
- Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию, заключающийся в том, что четырехполюсник включают в анализатор, далее измеряют двухсигнальные комплексные коэффициенты отражения на входе и выходе при двух различных относительных сдвигах входного и выходного зондирующих сигналов, а также измеряют двухсигнальные комплексные коэффициенты отражения при непосредственном соединении входов входного и выходного измерительных каналов анализатора встык с последующим определением S-параметров четырехполюсника, отличающийся тем, что дополнительно измеряют односигнальные комплексные коэффициенты отражения на входе и выходе четырехполюсника при поочередной подаче на них соответственно входного и выходного зондирующих сигналов, а также односигнальные комплексные коэффициенты отражения входного и выходного измерительных каналов анализатора при непосредственном соединении их измерительных входов встык при поочередной подаче на них соответственно выходного и входного зондирующих сигналов, кроме того, к анализатору подключают сдвоенный согласованный микрополосковый калибратор и дополнительно измеряют его комплексные коэффициенты отражения при поочередной подаче на него входного и выходного зондирующих сигналов с последующей нормировкой S-параметров четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора, относительно волнового сопротивления этого калибратора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017110636A RU2653569C1 (ru) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017110636A RU2653569C1 (ru) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2653569C1 true RU2653569C1 (ru) | 2018-05-11 |
Family
ID=62152709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017110636A RU2653569C1 (ru) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2653569C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710514C1 (ru) * | 2018-11-01 | 2019-12-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Арзамасское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ измерения S-параметров объектов в нестандартных направляющих системах |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1659903A1 (ru) * | 1989-01-18 | 1991-06-30 | Севастопольский Приборостроительный Институт | Измеритель S-параметров СВЧ-устройств |
SU1781638A1 (ru) * | 1988-04-28 | 1992-12-15 | Albert S Elizarov | Измеритель 5-параметров линейного четырехполюсника |
RU2004102962A (ru) * | 2004-02-02 | 2005-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУ ВПО "СибГУТИ") (RU) | Способ определения комплексного коэффициента отражения сверхвысокочастотных двухполюсников |
US7415373B2 (en) * | 2004-07-05 | 2008-08-19 | Agilent Technologies, Inc. | Method of measuring frequency translation device |
RU2361227C2 (ru) * | 2007-05-22 | 2009-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" | Способ измерения s-параметров транзисторов свч в линейном режиме |
RU2377591C1 (ru) * | 2008-09-10 | 2009-12-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Ритм" | Способ аттестации амплитудно-фазовой погрешности устройств для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников свч |
-
2017
- 2017-03-29 RU RU2017110636A patent/RU2653569C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1781638A1 (ru) * | 1988-04-28 | 1992-12-15 | Albert S Elizarov | Измеритель 5-параметров линейного четырехполюсника |
SU1659903A1 (ru) * | 1989-01-18 | 1991-06-30 | Севастопольский Приборостроительный Институт | Измеритель S-параметров СВЧ-устройств |
RU2004102962A (ru) * | 2004-02-02 | 2005-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУ ВПО "СибГУТИ") (RU) | Способ определения комплексного коэффициента отражения сверхвысокочастотных двухполюсников |
US7415373B2 (en) * | 2004-07-05 | 2008-08-19 | Agilent Technologies, Inc. | Method of measuring frequency translation device |
RU2361227C2 (ru) * | 2007-05-22 | 2009-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" | Способ измерения s-параметров транзисторов свч в линейном режиме |
RU2377591C1 (ru) * | 2008-09-10 | 2009-12-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Ритм" | Способ аттестации амплитудно-фазовой погрешности устройств для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников свч |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710514C1 (ru) * | 2018-11-01 | 2019-12-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Арзамасское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ измерения S-параметров объектов в нестандартных направляющих системах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Eul et al. | Thru-match-reflect: One result of a rigorous theory for de-embedding and network analyzer calibration | |
JP6499177B2 (ja) | 検査装置構成を校正する方法 | |
US6882160B2 (en) | Methods and computer program products for full N-port vector network analyzer calibrations | |
US7865319B1 (en) | Fixture de-embedding method and system for removing test fixture characteristics when calibrating measurement systems | |
US10042029B2 (en) | Calibration of test instrument over extended operating range | |
US20150084656A1 (en) | Two port vector network analyzer using de-embed probes | |
JP2016024197A (ja) | Sパラメータを求める方法及び試験測定システム | |
Ye | De-embedding errors due to inaccurate test fixture characterization | |
CN107076822B (zh) | 利用引入器件判断射频器件去嵌入精度的测试结构及方法 | |
RU2653569C1 (ru) | Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию | |
JP7153309B2 (ja) | ベクトルネットワークアナライザを用いた反射係数の測定方法 | |
US10145931B2 (en) | Tester | |
Wollensack et al. | METAS VNA Tools II-Math Reference V2. | |
RU2652650C1 (ru) | Способ адекватного измерения S-параметров транзисторов на имитаторе-анализаторе усилителей и автогенераторов СВЧ | |
RU2753828C1 (ru) | Способ калибровки и определения собственных систематических погрешностей векторного анализатора цепей | |
Frolov et al. | Analysis of methods for characterizing frequency-converting devices | |
RU2771481C1 (ru) | Способ векторной калибровки с учетом собственных шумовых параметров измерителя | |
Andee et al. | A fast and functional technique for the noise figure measurement of differential amplifiers | |
Singh et al. | Inter-laboratory comparison of S-parameter measurements with dynamic uncertainty evaluation | |
Liu et al. | An improved method for TRL calibration | |
Ahmed et al. | On-wafer noise parameters measurement using an extended six-port network and conventional noise figure analyzer | |
Kishikawa et al. | 1-port Vector Network Analyzer Calibration Technique Using Three Lines | |
Ruiz | Estimation of the equivalent source match for three port dividers | |
Sun et al. | A method for on-wafer s-parameter measurement of a differential amplifier by using two-port network analyzer | |
Jargon et al. | Three-port vector-network-analyzer calibrations using the NIST microwave uncertainty framework |