TW201445152A - 校正射頻參數之方法 - Google Patents

Abstract

本案提供一種校正射頻參數之方法，首先量測一待測物之射頻參數電路內之開路參數、短路參數以及負載參數；再將量測到的開路參數測量值、短路參數測量值以及負載參數測量值分別代入指向性誤差方程式、訊號源匹配誤差方程式以及一反射路徑誤差方程式，以得出指向性誤差、訊號源匹配誤差以及反射路徑誤差；將指向性誤差、訊號源匹配誤差以及反射路徑帶入一射頻參數方程式以計算出射頻參數實際值；判斷射頻參數實際值是否小於一預設分貝值，若是則進行校正，若否則回復至以重新進行量測。本案可取代價格貴的標準校正套件，並可達到較精準的參數校正。

Description

校正射頻參數之方法

本發明係有關一種校正射頻參數之方法，特別是指一種可計算出較為精準的參數校正之校正射頻參數之方法。

高頻電路的設計中使用的射頻參數，即所謂的S參數(Scattering Parameters)進行電路的設計，因為在高頻的領域中甚難定義出絕對的開路或短路，且在網路中亦不易量測到總電壓、電流。同時有些主動元件如電晶體、二極體等在開路或短路的電路環境中亦無法穩定工作。因此必須使用高頻較易量測的入射與反射功率來定義電路的參數，即所謂的S參數。

一般計算射頻參數之數學公式係如下所述，請先參照第一圖，其係為理想網路分析儀的情形，因此直接讀取S_11M就可以得知S_11A。但事實並非如此，需把儀器誤差給模型化，如第二圖所示，此圖明顯可看出量測得到的S_11M會是指向性誤差E_D、訊號源匹配誤差E_S、反射路徑誤差E_RT、及S_11A的函數。利用訊號流程圖的觀念，S_11M可表示成(1-1)式： 量測標準校正套件“完美的負載(Perfect Load)”，將0∠0°=S_11A代入(1-1)式變為(1-2)式： 得到實際量測負載之順向反射參數值S₁₁，即S_11ML=E_D。量測“短路(Short)”即可以得到(1-3)式： 其中S_11MS為實際量測短路之S₁₁，S_{11AS_85052D}為標準校正套件(85052D)中的短路之S₁₁。量測“開路(Open)”，得到(1-4)式： 其中S_11MO為實際量測開路之S₁₁，S_{11AO_85052D}為標準校正套件(85052D)中的開路之S₁₁。利用(1-3)式及(1-4)式聯立求解，可求得E_S、E_RT。求得E_S、E_RT後，利用(1-5)式可得S_{11A_Dut}，此為待測物之實際S₁₁。

其中S_{11M_Dut}為量測待測物之S₁₁。

但使用此校正方法時皆係利用標準校正套件套入方程式中，容易造成計算結果不正確，且使用標準套件價格相當昂貴，造成成本居高不下。

有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種校正射頻參數之方法，以有效克服上述之該等問題。

本發明之主要目的在提供一種校正射頻參數之方法，其係可 利用本發明之校正公式的運算搭配非標準的量測值，以取代價格貴的標準校正套件，並可達到較精確的參數校正。

本發明之另一目的在提供一種校正射頻參數之方法，其計算較為簡易且數值較為精準，成本亦較標準校正套件低。

為達上述之目的，本發明提供一種校正射頻參數之方法，其步驟包括首先進入a步驟量測一待測物之射頻參數電路內之開路參數、短路參數以及負載參數；進入b步驟再將量測到的開路參數測量值、短路參數測量值以及負載參數測量值分別代入指向性誤差方程式、訊號源匹配誤差方程式以及一反射路徑誤差方程式，以得出指向性誤差、訊號源匹配誤差以及反射路徑誤差；進入c步驟將指向性誤差、訊號源匹配誤差以及反射路徑帶入一射頻參數方程式以計算出射頻參數實際值，其中射頻參數方程式如下所示：(S _11M -E _D )^＊(1-E _S -S _11A )=E _RT -S _11A 其中E_RT係為反射路徑誤差；E_D係為指向性誤差：E_S係為訊號源匹配誤差；S_11M係為射頻參數測量值；S_11M為射頻參數實際值；進入d步驟最後判斷射頻參數實際值是否小於一預設分貝值，若是則進行射頻參數校正，若否則回復至a步驟以重新進行量測。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10‧‧‧電子切換裝置

12‧‧‧訊號端

14‧‧‧短路量測端

15‧‧‧開路量測端

16‧‧‧負載量測端

30‧‧‧機台

32‧‧‧訊號發射器

34‧‧‧訊號分析器

第一圖係為習知技術之理想網路分析儀之訊號流程圖。

第二圖係為第一圖之錯誤模型。

第三圖係為本發明所使用之系統方塊架構圖。

第四圖係為本發明實施例之校正射頻參數步驟流程圖。

請參照第三圖，其係為本發明所使用之系統方塊架構圖，係提出一種系統架構作為實施例說明，使本案之整體說明較為清楚。如圖所示，其具有電子切換裝置10，電子切換裝置10具有一短路量測端14以供量測測短路參數測量值，一開路量測端15以供量測開路參數測量值，一負載量測端16以供量測負載參數測量值，以及一訊號端12，其具有雙向傳遞功能，可接收訊號並傳遞訊號，訊號端12並電性連接一機台30，其內設置有訊號發射器32以發射訊號源，以及訊號分析器34，機台30並發出訊號源至訊號端12，電子切換裝置10再切換需量測的短路量測端14、開路量測端15或負載量測端16，透過訊號端12將需量測的訊號輸入機台30中，以供機台30內之訊號分析器34分析所接受的訊號。

接下來請參照第三圖與第四圖，如圖所示，本實施例除了可應用於上述之架構量測短路參數測量值、開路參數測量值以及負載參數測量值，計算射頻參數後，以進行校正之外，更可應用於各種量測訊號之裝置，不限定使用於上述之架構。校正射頻參數步驟係，首先進入步驟S10，以量電子切換裝置10的短路量測端14、開路量測端15以及負載量測端16，以得知開路參數、短路參數以及負載參數，電子切換裝置10亦可為具有待測物之射頻參數電路，以量測待測物之開路參數、短路參數以及負載參數，本實施例係以電子切換裝置10作為實施例說明；接下來進入步驟S12，將量測到的開路參數測量值、短路參數測量值以及負載參數測量值分別代入指向性誤差方程式、訊號源匹配誤差方程式以及一反射路徑誤差方程式，以得出指向性誤差、訊號源匹配誤差以及反射路徑誤差，其中指向性誤差方程式(1)如下所示： 其中，E_D係為指向性誤差，S_11AS係為短路參數實際值，S_11AO係為開路參數實際值，S_11AL係為負載參數實際值，S_11MS係為短路參數測量值，S_11MO係為開路參數測量值，S_11ML係為負載參數測量值。訊號源匹配誤差方程式(2)如下所示： 其中，E_S係為訊號源匹配誤差，S_11AS係為短路參數實際值，S_11AO係為開路參數實際值，S_11AL係為負載參數實際值，S_11MS係為短路參數測量值，S_11MO係為開路參數測量值，S_11ML係為負載參數測量值。反射路徑誤差方程式(3)如下所示： 其中E_RT係為反射路徑誤差，E_D係為指向性誤差，E_S係為訊號源匹配誤差，S_11MO係為開路參數測量值，S_11AO係為開路參數實際值。取得指向性誤差、訊號源匹配誤差以及反射路徑誤差後，接下來進入步驟S14，將指向性誤差、訊號源匹配誤差以及反射路徑帶入一射頻參數方程式以計算出射頻參數實際值，其中射頻參數方程式(4)如下所示：(S _11M -E _D )^＊(1-E _S -S _11A )=E _RT -S _11A (4)其中E_RT係為反射路徑誤差，E_D係為指向性誤差，E_S係為訊號源匹配誤差，S_11M係為射頻參數測量值，S_11M為射頻參數實際值，如此即可計算出射頻參 數實際值；最後進入步驟S16，判斷射頻參數實際值是否小於一預設分貝值其分貝值係為-50(dB)分貝，若是則進入步驟S18，利用步驟S14若計算出的射頻參數實際值進行射頻參數校正，若否則回復至步驟S10以重新進行量測計算射頻參數實際值。

其中上述所提到的指向性方程式、訊號源匹配誤差方程式、反射路徑誤差方程式以及射頻參數方程式皆係由先前習知之下列方程式(5)所推算而出，方程式(5)如下所示： 以利用方程式(5)重新整理為下列方程式(6)：(S _11M -E _D )^＊(1-E _S -S _11A )=E _RT -S _11A (6)再將方程式(6)整理為下列方程式(7)：S _11M -E _D -S _11M ^＊ E _S ^＊ S _11A +E _D ^＊ E _S ^＊ S _11A -E _RT ^＊ S _11A =0 (7)則可根據方程式(7)整理出反射路徑誤差方程式(3)：

並將開路參數量測值(S_11MO)以及開路參數實際值(S_11AO)帶入方程式(7)得出下列方程式(8)：S _11MO -E _D -S _11MO ^＊ E _S ^＊ S _11AO +E _D ^＊ E _S ^＊ S _11AO -E _RT ^＊ S _11AO =0 (8)將短路參數量測值(S_11MS)以及短路參數實際值(S_11AS)帶入方程式(7)得出下列方程式(9)：S _11MS -E _D -S _11MS ^＊ E _S ^＊ S _11AS +E _D ^＊ E _S ^＊ S _11AS -E _RT ^＊ S _11AS =0 (9)將負載參數量測值(S_11ML)以及負載參數實際值(S_11AL)帶入方程式(7)得出下列方程式(10)： S _11ML -E _D -S _11ML ^＊ E _S ^＊ S _11AL +E _D ^＊ E _S ^＊ S _11AL -E _RT ^＊ S _11AL =0 (10)再將[方程式(8)^＊短路參數實際值(S_11AS)]-[方程式(9)^＊開路參數實際值(S_11AO)]，得出下列方程式(11)：(S _11MO ^＊ S _11AO ^＊ S _11AS -S _11MS ^＊ S _11AS ^＊ S _11AO )^＊ E _S +(S _11AS -S _11AO )^＊ E _D +(S _11AO ^＊ S _11AS -S _11AS ^＊ S _11AO )^＊ E _RT =S _11MO ^＊ S _11AS -S _11MS ^＊ S _11AO (11)將[方程式(8)^＊開路參數實際值(S_11AO)]-[方程式(10)^＊開路參數實際值(S_11AO)]，得出下列方程式(12)：(S _11MO ^＊ S _11AO ^＊ S _11AL -S _11ML ^＊ S _11AL ^＊ S _11AO )^＊ E _S +(S _11AL -S _11AO )^＊ E _D +(S _11AO ^＊ S _11AL -S _11AL ^＊ S _11AO )^＊ E _RT =S _11MO ^＊ S _11AL -S _11ML ^＊ S _1AO (12)最後即可利用方程式(11)以及方程式(12)解聯立，以即可得出指向性誤差方程式(1)： 以及訊號源匹配誤差方程式(2)：

經過上述推算即可得出指向性方程式(1)、訊號源匹配誤差方程式(2)、反射路徑誤差方程式(3)以及射頻參數方程式(4)，則可利用該些方程式自動計算出射頻參數。

綜上所述，其係可利用本發明之校正公式的運算搭配非標準的量測值，以取代價格貴的標準校正套件，可達到較精確的參數校正，且使用本發明之校正公式計算較為簡易，且數值較為精準，成本亦較標準校 正套件低。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧電子切換裝置

12‧‧‧訊號端

14‧‧‧短路量測端

15‧‧‧開路量測端

16‧‧‧負載量測端

30‧‧‧機台

32‧‧‧訊號發射器

34‧‧‧訊號分析器

Claims (5)

1. 一種校正射頻參數之方法，步驟包括：(a)量測一待測物之射頻參數電路內之開路參數、短路參數以及負載參數；(b)將量測到的該開路參數測量值、該短路參數測量值以及該負載參數測量值分別代入一指向性誤差方程式、一訊號源匹配誤差方程式以及一反射路徑誤差方程式，以得出指向性誤差、訊號源匹配誤差以及反射路徑誤差；(c)將該指向性誤差、該訊號源匹配誤差以及該反射路徑帶入一射頻參數方程式以計算出射頻參數實際值，其中該射頻參數方程式如下所示：(S _11M -E _D )^＊(1-E _S -S _11A )=E _RT -S _11A 其中該E_RT係為該反射路徑誤差；E_D係為該指向性誤差：該E_S係為該訊號源匹配誤差；該S_11M係為該射頻參數測量值；S_11M為該射頻參數實際值；以及(d)判斷該射頻參數實際值是否小於一預設分貝值，若是則進行校正，若否則回復至該步驟(a)以重新進行量測。
2. 如請求項1所述之校正射頻參數之方法，其中該指向性誤差方程式如下所示： 其中，該E_D係為該指向性誤差；該S_11AS係為短路參數實際值；該S_11AO係為開路參數實際值；該S_11AL係為負載參數實際值；該S_11MS係為該短 路參數測量值；該S_11MO係為該開路參數測量值；該S_11ML係為該負載參數測量值。
3. 如請求項1所述之校正射頻參數之方法，其中該訊號源匹配誤差方程式如下所示： 其中，該E_S係為該訊號源匹配誤差；該S_11AS係為短路參數實際值；該S_11AO係為開路參數實際值；該S_11AL係為負載參數實際值；該S_11MS係為該短路參數測量值；該S_11MO係為該開路參數測量值；該S_11ML係為該負載參數測量值。
4. 如請求項1所述之校正射頻參數之方法，其中該反射路徑誤差方程式如下所示： 其中，該E_RT係為該反射路徑誤差；E_D係為該指向性誤差：該E_S係為該訊號源匹配誤差；該S_11MO係為該開路參數測量值；該S_11AO係為開路參數實際值。
5. 如請求項1所述之校正射頻參數之方法，其中該預設分貝值係為-50(dB)分貝。