WO2023277447A1 - 산란계수 측정오차 보정 방법 - Google Patents

산란계수 측정오차 보정 방법 Download PDF

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WO2023277447A1
WO2023277447A1 PCT/KR2022/008945 KR2022008945W WO2023277447A1 WO 2023277447 A1 WO2023277447 A1 WO 2023277447A1 KR 2022008945 W KR2022008945 W KR 2022008945W WO 2023277447 A1 WO2023277447 A1 WO 2023277447A1
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scattering coefficient
calibration
standard
measurement error
measured
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PCT/KR2022/008945
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구현지
조치현
권재용
강태원
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한국표준과학연구원
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    • G01R35/02—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass of auxiliary devices, e.g. of instrument transformers according to prescribed transformation ratio, phase angle, or wattage rating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/2836—Fault-finding or characterising
    • G01R31/2846—Fault-finding or characterising using hard- or software simulation or using knowledge-based systems, e.g. expert systems, artificial intelligence or interactive algorithms

Definitions

  • the present invention relates to a method for correcting scattering coefficient measurement errors due to dimensional errors between a standard used for calibration of a vector network measuring instrument and a pin gap formed in a port connection of the vector network measuring instrument and a line standard.
  • a radio frequency (RF) signal transmitted through the high-frequency electronic circuit must be measured.
  • RF radio frequency
  • a high-frequency signal has a vector value of a phase, and a network analyzer is most widely used to measure it.
  • Vector network analyzers generate errors depending on time and environment, so the errors of the network analyzer must be calibrated before the network analyzer is used.
  • the error of the vector network analyzer can be modeled with several items, and correcting the error of the vector network analyzer by measuring the modeled error items is called calibration.
  • a widely used calibration method is to calibrate the error of the network analyzer by connecting a known impedance instead of the high-frequency electronic circuit to be tested.
  • the known impedance at this time is called standard impedance.
  • Calibration is performed using several error items, and various types of standard impedances are required, and specific calibration methods vary according to the standard impedances connected.
  • Standards that are currently widely used include SOLT (Short, Open, Load, Through) standard, TRL (Through, Reflection, Line) standard, LRL (Line1, Reflection, Line2) standard, which is another form of TRL.
  • SOLT Short, Open, Load, Through
  • TRL Through, Reflection, Line
  • LRL Line1, Reflection, Line2
  • These standards are realized as an instrument (hereinafter referred to as a calibration standard), which is an electronic component configured to have a predetermined standard impedance on one end and to be connected to a port of a network analyzer on the other end.
  • the work of connecting two ports of a vector network analyzer for through impedance, the work of connecting the reflection impedance to the port of the network analyzer, and the work of connecting the line impedance to the port of the network analyzer need.
  • the prepared calibration standard is connected to the front end of the coaxial cable.
  • the vector network analyzer measures the high-frequency signal of the calibration standard. Therefore, the port of the vector network analyzer and the calibration standard are connected in a female-male pin coupling method of a coaxial cable.
  • 1 is a cross-sectional view of a female-male pin combination of a coaxial cable.
  • the pin depth due to the discontinuous change in the radius of the inner conductor at the connection portion A pin gap is generated by pin depthM and pin depthF.
  • the pin gap on the calibration reference object side generates a reflection component propagating to the connection area, causing high-frequency It affects radio waves and eventually acts as an error factor in the measured values (scattering coefficient) of all measured objects measured through the vector network analyzer after calibration using the calibration standard.
  • the line standard machine must be manufactured with inner conductor diameter and outer conductor diameter in accordance with the IEEE standard. However, errors may occur during production. Due to this error, an impedance mismatch occurs, causing an error in measurement of the scattering coefficient of the object to be measured. In particular, if there is a slot at the end of the female connector, its effect should be well considered.
  • the present invention provides a method and system for correcting scattering coefficient measurement errors due to dimensional errors between a standard used for calibration of a vector network measuring instrument and a pin gap formed in the port connection of the vector network measuring instrument and a line standard.
  • the scattering coefficient measurement error correction method is a calibration standard used for calibration of a vector network measuring instrument and a pin gap formed at the port connection of the vector network measuring instrument and a dimensional error of a line standard.
  • a method for correcting measurement errors of scattering coefficients caused by a scattering coefficient comprising: measuring scattering coefficients of the calibration standard and the DUT using the vector network measuring instrument; firstly correcting the measured scattering coefficient of the measured object using the measured scattering coefficient of the calibration standard; modeling the scattering coefficient of the calibration standard including the pin gap; and secondarily correcting a measurement error of the scattering coefficient of the measured object due to the pin gap by using the scattering coefficient of the calibration standard derived by the modeling.
  • the present invention In a system for correcting measurement errors of scattering coefficients due to dimensional errors between a calibration standard used for calibration of a vector network measuring instrument and a pin gap formed in the port connection of the vector network measuring instrument and a line standard, the present invention
  • the scattering coefficients of the calibration reference object and the measured object measured by the vector network measuring device are received, and the measured scattering coefficient of the measured object is calculated using the scattering coefficient of the calibration reference object.
  • a first correction unit for first correction and a secondary correction unit that secondarily corrects a measurement error of the scattering coefficient of the measured object due to the pin gap, wherein the secondary correction unit includes a modeling unit that models the scattering coefficient of the calibration reference object including the pin gap.
  • the scattering coefficient measurement error correction method goes beyond the calibration of the vector network measuring instrument using standard impedance, and avoids the dimensional error of the pin gap and line standard that occurs in the connection between the standard impedance and the port of the vector network measuring instrument.
  • the measurement accuracy of the scattering coefficient of the object to be measured can be improved by correcting the measurement error of the scattering coefficient of the object to be measured.
  • 1 is a cross-sectional view of a female-male pin combination of a coaxial cable.
  • FIG. 2 shows a measuring device in which the scattering coefficient measurement error correction method according to the present invention is implemented.
  • FIG. 3 is a flowchart of a scattering coefficient measurement error correction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the connection between an ideal TRL calibration standard not including a pin gap and a port of a vector network analyzer.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a connection between an actual TRL calibration standard including a pin gap and a port of a vector network analyzer.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a connection between an ideal LRL calibration standard not including a pin gap and a port of a vector network analyzer.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the connection between an actual TRL calibration standard including a pin gap and a port of a vector network analyzer.
  • FIG. 8 is a block diagram of a scattering coefficient measurement error correction system according to an embodiment of the present invention.
  • the scattering coefficient measurement error correction method is a calibration standard used for calibration of a vector network measuring instrument and a pin gap formed at the port connection of the vector network measuring instrument and a dimensional error of a line standard.
  • a method for correcting measurement errors of scattering coefficients caused by a scattering coefficient comprising: measuring scattering coefficients of the calibration standard and the DUT using the vector network measuring instrument; firstly correcting the measured scattering coefficient of the measured object using the measured scattering coefficient of the calibration standard; modeling the scattering coefficient of the calibration standard including the pin gap; and secondarily correcting a measurement error of the scattering coefficient of the measured object due to the pin gap by using the scattering coefficient of the calibration standard derived by the modeling.
  • the calibration standard has a predetermined standard impedance, is connected to the port of the vector network measuring instrument by a female-male pin coupling method of a coaxial connector, and is a TRL (Through, Reflection, Line) calibration kit or LRL (Line1, Reflection, Line2) included in the calibration kit.
  • TRL Through, Reflection, Line
  • LRL Line1, Reflection, Line2
  • the scattering coefficient of the calibration reference object including the pin gap is modeled through 3D electromagnetic wave propagation simulation to which the physical dimensions of the calibration reference object are applied.
  • the scattering coefficient of the calibration standard derived by the modeling and the dimensional error of the pingap and the line standard and obtaining the difference in scattering coefficients of the ideal calibration standards that do not exist.
  • a step of calculating a change amount by which the number is changed is further included.
  • the step of secondarily correcting the measurement error of the scattering coefficient of the measured object due to the dimensional error of the pin gap and the line standard includes the step of subtracting the calculated amount of change from the first corrected scattering coefficient of the measured object.
  • the calibration standard used for calibration of the vector network measuring instrument and the pin gap formed in the port connection of the vector network measuring instrument and the scattering coefficient due to the dimensional error of the line standard A system for correcting a measurement error, wherein the scattering coefficients of the calibration reference object and the measured object measured by the vector network measuring device are received, and the measured scattering coefficient of the measured object is set to 1 using the scattering coefficient of the calibration reference object.
  • the calibration standard has a predetermined standard impedance, is connected to the port of the vector network measuring instrument by a female-male pin coupling method of a coaxial connector, and is a TRL (Through, Reflection, Line) calibration kit or LRL (Line1, Reflection, Line2) included in the calibration kit.
  • TRL Through, Reflection, Line
  • LRL Line1, Reflection, Line2
  • the modeling unit models the scattering coefficient of the calibration standard including the pin gap through 3D electromagnetic wave propagation simulation to which the physical dimensions of the calibration standard are applied.
  • the secondary correction unit obtains a difference between the scattering coefficient of the calibration standard derived by the modeling and the scattering coefficient of an ideal calibration standard having no dimensional errors of the pingap and line standards, and uses the difference to obtain the difference between the scattering coefficient of the calibration standard and the pingap and line standards. It further includes a first calculation unit that calculates a change in the scattering coefficient of the object to be measured due to a dimensional error of the standard.
  • the secondary correction unit further includes a second calculation unit that subtracts the calculated amount of change from the firstly corrected scattering coefficient of the measured object.
  • FIG. 2 shows a measuring device in which the scattering coefficient measurement error correction method according to the present invention is implemented.
  • the scattering coefficient measurement error correction method is performed when measuring the scattering coefficient of a DUT 20 using a vector network analyzer (VNA) 10 .
  • VNA vector network analyzer
  • TRL calibration standards or LRL calibration standards are used for calibration.
  • the TRL calibration standard has a connector connected to the port of the vector network analyzer at one end and has a Line standard impedance and a short standard impedance at the other end, respectively, and a Reflect calibration standard. It consists of a calibration kit 30 including a. As shown in FIGS.
  • the LRL calibration standard has a connector connected to the port of the vector network analyzer at one end and has a Line1 standard impedance, a Line2 standard impedance, and a short standard impedance at the other end, respectively. It consists of a calibration kit (30) including a Line2 calibration standard and a Reflect calibration standard.
  • the calibration kit 30 includes a Through, Reflection, Line (TRL) calibration kit or a Line1, Reflection, Line2 (LRL) calibration kit.
  • TRL Through, Reflection, Line
  • LNL Line1, Reflection, Line2
  • the TRL calibration standard or LRL calibration standard constituting the calibration kit 30 and the port of the vector network analyzer 10 are connected in a female-male pin coupling method of a coaxial cable, the TRL calibration standard or If a pin gap is formed on the side of the LRL calibration standard, measurement errors occur in all measurements of scattering coefficients of the measured object 20 after calibration using the calibration kit 30 due to the pin gap. Therefore, the scattering coefficient measurement error correction method according to the present invention is performed to correct the measurement error caused by including the pin gap in the calibration kit 30 and finally obtain the true value of the scattering coefficient of the measured object 20.
  • FIG. 3 is a flowchart of a scattering coefficient measurement error correction method according to an embodiment of the present invention.
  • the scattering coefficient measurement error correction method includes a step of measuring scattering coefficients of a calibration reference object and an object to be measured (S100), and firstly correcting the scattering coefficient of the object to be measured (S100). S200), modeling the scattering coefficient of the calibration standard including the pin gap (S300), and secondarily correcting the scattering coefficient of the measured object due to the pin gap (S400).
  • step S400 includes obtaining a difference in scattering coefficient of the calibration reference object according to the presence or absence of a pin gap (S410), calculating a change in scattering coefficient of the measured object due to the pin gap (S420), and a first corrected scatterometer of the measured object. and subtracting the amount of change from the number (S430).
  • step S100 as shown in FIG. 2, a calibration kit or an object to be measured is connected to a port of the vector network measuring device using the vector network measuring device, and the vector network measuring device generates a radio frequency transmitted through the calibration kit and the object to be measured. : RF) signal is measured.
  • the scattering coefficients of the calibration kit and the measured object that is, the input reflection coefficient (S 11 ), the forward transfer coefficient (S 21 ), and the output reflection coefficient ( S 22 ), S-Parameter (S ij ) including reverse transfer coefficient (S 12 ) is measured.
  • step S200 the scattering coefficient of the measured object is first corrected using the measured scattering coefficient of the calibration standard measured in step S100.
  • the first calibration of step S200 is TRL calibration or LRL calibration, in which a measurement reference plane is set at the port of the object to be measured.
  • TRL calibration or LRL calibration is performed on the scattering coefficient of the measured object measured in step S100 by substituting the measured scattering coefficient measurement value of the calibration reference object into a known algorithm.
  • step S200 the scattering coefficient (S m ) of the TRL-calibrated or LRL-calibrated still object is derived.
  • the scattering coefficient measurement value for the Line calibration standard among the TRL calibration kits measured in step S100 the propagation constant of the Line calibration standard or the Line1 calibration standard and the Line2 calibration standard among the LRL calibration kits measured in step S100.
  • the propagation constants of the Line1 calibration standard and the Line2 calibration standard can be obtained using the scattering coefficient measurements for
  • step S300 the scattering coefficient of the calibration standard including the pin gap is modeled.
  • the pin gap is formed when the coaxial connector at the tip of the coaxial cable connected from the port of the vector network analyzer and the coaxial connector on one end of the calibration standard are connected. do.
  • the scattering coefficient of the calibration standard including the pin gap is obtained through 3D electromagnetic wave propagation simulation applying the physical dimensions of the calibration standard, that is, the physical dimensions of a group of coaxial connectors of the calibration standard.
  • the physical dimensions of the calibration standard used in the simulation are The diameter of the outer conductor and the inner conductor of the coaxial connector of the calibration standard, the diameter of the pin protruding from the end of the inner conductor, the pin depth forming the pin gap at each of the connectors of the connection area, the conductivity of the inner conductor, and the permittivity of air.
  • FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views illustrating the connection between an ideal TRL calibration standard without a pin gap and a port of a vector network analyzer, respectively, and a connection between an actual TRL calibration standard including a pin gap and a port of the vector network analyzer. It is a cross section that represents
  • the scattering coefficients of the ideal TRL calibration standard shown in FIG. 4 are as shown in Equations 1 to 3 in Through, Line and Reflection.
  • the scattering coefficient of the actual TRL calibration standard shown in FIG. 5 is a value modeled in step 300 and is the same as Equations 4 to 6 in Through, Line, and Reflection.
  • FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views illustrating the connection between an ideal LRL calibration standard without a pin gap and a port of a vector network analyzer, respectively, and a connection between an actual LRL calibration standard including a pin gap and a port of the vector network analyzer. It is a cross section that represents
  • the scattering coefficients of the ideal LRL calibration standard shown in FIG. 6 are as shown in Equations 7 to 9 in Line1, Line2 and Reflection.
  • the scattering coefficients of the actual LRL calibration standards shown in FIG. 7 are values modeled in step 300 and are the same as Equations 10 to 12 in Line1, Line2 and Reflection.
  • the step of secondarily correcting the scattering coefficient of the measured object due to the pin gap (S400) is the step of obtaining the difference in scattering coefficient of the calibration reference object according to the presence or absence of dimensional errors of the pin gap and the line standard ( S410), calculating the amount of change in scattering coefficient of the measured object due to dimensional errors of the pin gap and line standard (S420), and subtracting the amount of change from the first corrected scattering coefficient of the measured object (S430).
  • step S410 a difference between the scattering coefficients of the calibration standard including the pin gap derived by modeling in step S300 and the scattering coefficient of the ideal calibration standard without the pin gap is obtained.
  • step S400 subtracts Equation 7 from Equation 10 and Equation 8 from Equation 11, thereby subtracting Equation 8 from the calibration standard including the pin gap derived by modeling.
  • step S400 determines the difference between the reflection coefficients among the scattering coefficients of the calibration standards including the pin gap (in the reflection coefficient of the output stage (S dist_R22 )). Subtracting the input stage reflection coefficient (S dist_R11 )) is obtained.
  • step S420 the amount of change in the scattering coefficient of the measured object due to the pingap is calculated using the difference obtained in step S410.
  • step S420 by substituting the difference obtained in step S410 into the perturbation equation, the amount of change ( ⁇ S ij ) in the scattering coefficient of the measured object due to the pingap is calculated.
  • the perturbation equation is described in “ Influence of nonideal LRL or TRL calibration elements on VNA S-parameter measurements,” by U. Stumper, Advances in Radio Science, vol. 3, p. 51-58, May 2005.
  • the amount of change ( ⁇ S ij ) in the scattering coefficient of the object to be measured calculated in step S420 is obtained for each calibration standard constituting the TRL calibration kit and the LRL calibration kit.
  • step S430 by subtracting the amount of change calculated in step S420 from the scattering coefficient of the measured object primarily corrected in step S200, the measurement error of the scattering coefficient of the measured object due to the dimensional error of the pin gap and line standard is secondarily corrected. As a result, the scattering coefficient of the measured object is obtained by secondarily correcting the measurement error of the scattering coefficient of the measured object due to the dimensional error of the pin gap and line standards.
  • the amount of change ( ⁇ S L1,ij , ⁇ S L2,ij , ⁇ S R,ij ) in the scattering coefficient of the measured object due to the pin gap in each of Line1, Line2 and Reflection is the first correction in step S200.
  • the scattering coefficient of the measured object is subtracted as shown in Equation 13.
  • the scattering coefficient of the measured object obtained by secondly correcting the measurement error of the scattering coefficient of the measured object due to the pin gap is obtained.
  • FIG. 8 is a block diagram of a scattering coefficient measurement error correction system according to an embodiment of the present invention.
  • the scattering coefficient measurement error correction system 100 performs the scattering coefficient measurement error correction method according to the present invention, and is configured to communicate with the vector network analyzer 10 by wire or wirelessly.
  • a first correction unit 110 and a second correction unit 120 are included.
  • the primary correction unit 110 receives the scattering coefficients of the calibration reference object and the measurement object measured by the vector network measuring device, and first corrects the measured scattering coefficient of the measurement object using the scattering coefficient of the calibration reference object.
  • the primary correction unit 110 performs step S200 of the scattering coefficient measurement error correction method according to the present invention, and the function of the primary correction unit 110 is the same as described in step S200.
  • the calibration standard is included in a Through, Reflection, Line (TRL) calibration kit or a Line 1, Reflection, Line 2 (LRL) calibration kit, and the primary calibration unit 110 performs TRL calibration or LRL calibration.
  • the secondary correction unit 120 includes a modeling unit 121, a first operation unit 123, and a second operation unit 125, and in the port connection between the calibration standard used for calibration of the vector network measuring instrument and the vector network measuring instrument Step S400 of the correction method for correcting the measurement error of the scattering coefficient due to the formed pin gap and the dimensional error of the line standard is performed.
  • the modeling unit 121 performs step S300 of modeling the scattering coefficient of the calibration standard including the pin gap.
  • the function of the modeling unit 121 is as described in step S300.
  • the first calculation unit 123 calculates the difference between the scattering coefficient of the calibration standard derived by the modeling unit 121 and the scattering coefficient of the ideal calibration standard without a pin gap, and uses the difference to determine the amount of change in the scattering coefficient of the measured object due to the pin gap.
  • the above steps S410 and S420 of calculating ? are performed.
  • the function of the first arithmetic unit 123 is the same as described in steps S410 and S420.
  • the second operation unit 125 performs step S430 of subtracting the amount of change calculated by the first operation unit from the scattering coefficient of the measured object primarily corrected by the modeling unit.
  • the function of the second arithmetic unit 125 is the same as described in step S430.
  • '... Terms such as 'unit' and 'module' refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • the scattering coefficient measurement error correction method may be implemented in the form of program commands that can be executed through various means for electronically processing information and recorded in a storage medium.
  • the storage medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the storage medium may be those specially designed and configured for the present invention or those known and usable to those skilled in the software field.
  • Examples of storage media include hard disks, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. (magneto-optical media) and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a device that electronically processes information using an interpreter, for example, a computer, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.
  • the scattering coefficient measurement error correction method of the present invention measures the scattering coefficient of an object to be measured through a vector network analyzer, and can correct a measurement error due to a pin gap generated when a calibration standard is connected to a port of the vector network analyzer.

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법은, 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 교정기준물과 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 산란계수의 측정오차를 보정하는 방법에 있어서, 교정기준물 이용하여 벡터 네트워크 측정기로 측정한 피측정물의 산란계수를 1차 보정하는 단계와 모델링에 의해 도출된 교정기준물의 산란계수를 이용하여 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계를 포함한다.

Description

산란계수 측정오차 보정 방법
본 발명은 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 표준기와 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭(Pin Gap) 및 Line 표준기의 치수 오차에 의한 산란계수 측정오차를 보정하는 방법에 관한 것이다.
고주파 전자회로를 테스트하기 위해서는 고주파 전자회로를 통해 전송되는 고주파(Radio Frequency: RF) 신호가 측정되어야 한다. 특히, 고주파 신호는 위상의 벡터(vector) 값을 가지며 이를 측정하기 위하여 네트워크 분석기(Network Analyzer)가 가장 널리 이용된다.
벡터 네트워크 분석기는 시간과 환경에 따라 오차가 발생하므로, 네트워크 분석기가 사용되기 전에 네트워크 분석기의 오차가 보정되어야 한다. 벡터 네트워크 분석기의 오차는 몇 개의 항목들로 모델링될 수 있으며, 모델링된 오차 항목들을 측정하여 벡터 네트워크 분석기의 오차를 보정하는 것을 캘리브레이션(calibration) 이라 한다.
널리 이용되는 캘리브레이션 방법은 테스트하고자 하는 고주파 전자회로 대신 이미 알고 있는 임피던스를 연결하여 네트워크 분석기의 오차를 보정하는 것이다. 이 때 알고 있는 임피던스를 표준 임피던스(Standard Impedance)라 한다. 캘리브레이션은 여러 개의 오차 항목을 이용하여 수행되며, 여러 종류의 표준 임피던스가 필요하고 연결되는 표준 임피던스에 따라 구체적인 캘리브레이션 방법이 달라진다. 현재 널리 이용되는 표준으로는 SOLT(Short, Open, Load, Through) 표준, TRL(Through, Reflection, Line) 표준, TRL의 다른 형태인 LRL(Line1, Reflection, Line2) 표준 등이 있다. 이러한 표준들은 일단은 소정의 표준 임피던스를 갖고 타단은 네트워크 분석기의 포트와 연결되도록 구성된 전자 부품인 기구물(이하, 교정기준물이라 한다)로 실현된다.
예를 들어, TRL 표준을 이용하는 경우 Through 임피던스를 위해서 백터 네트워크 분석기의 두 포트를 서로 연결하는 작업, Reflection 임피던스를 네트워크 분석기의 포트와 연결하는 작업, 및 Line 임피던스를 네트워크 분석기의 포트와 연결하는 작업들이 필요하다. 이 때, 벡터 네트워크 분석기의 포트에 동축 케이블이 접속된 후 그 동축 케이블의 선단에 준비된 교정기준물이 접속된다. 이 상태에서 벡터 네트워크 분석기는 교정기준물의 고주파 신호를 측정한다. 따라서 벡터 네트워크 분석기의 포트와 교정기준물은 동축 케이블의 암-수(female-male) 핀 결합 방식으로 연결된다.
도 1은 동축 케이블의 암-수(female-male) 핀 결합의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 동축 케이블의 선단의 동축 수 커넥터(coaxial male connector)와 동축 암 커넥터(coaxial female connector)가 접속될 때 그 접속 부분에서 내부 도체의 반경이 불연속적으로 변함으로 인한 핀 깊이(pin depthM, pin depthF)에 의해 핀갭(Pin Gap)이 발생한다. 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트가 동축 케이블의 암-수(female-male) 핀 결합 방식으로 연결될 때 발생하는 교정기준물 측의 핀갭은 접속 부위에 전파하는 반사 성분을 발생시키는 등의 고주파의 전파에 영향을 미치고 결국 교정 기준물을 이용한 캘리브레이션 후에 벡터 네트워크 분석기를 통해 측정하는 모든 피측정체의 측정값(산란계수)에 오차 요인으로 작용한다.
Line 표준기는 IEEE의 규격에 맞게, 내부 도체 직경과 외부도체 직경이 제작되어야 한다. 하지만, 제작시 오차가 발생할 수 있다. 이 오차에 의해서, 임피던스 부정합이 발생하고, 피측정체의 산란계수 측정에 오차를 발생시킨다. 특히, 암 커넥터의 끝단에 슬록(slot)이 있는 경우, 그 영향을 잘 고려해야한다.
따라서 벡터 네트워크 분석기를 통해 피측정체의 산란계수를 측정하는데 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트의 연결에서 발생하는 핀갭에 의한 측정 오차를 줄이는 방안이 요구된다.
본 발명은 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 표준과 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭(Pin Gap) 및 Line 표준기의 치수 오차에 의한 산란계수 측정오차를 보정하는 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법은, 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 교정기준물과 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭(Pin Gap) 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 산란계수의 측정오차를 보정하는 방법에 있어서, 상기 벡터 네트워크 측정기를 이용하여 상기 교정기준물과 피측정물(DUT)의 산란계수를 측정하는 단계; 상기 측정된 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 측정된 피측정물의 산란계수를 1차 보정하는 단계; 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 단계; 및 상기 모델링에 의해 도출된 상기 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 핀갭으로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계를 포함한다.
벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 교정기준물과 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭(Pin Gap) 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 산란계수의 측정오차를 보정하는 시스템에 있어서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 시스템은, 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 교정기준물과 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭(Pin Gap) 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 산란계수의 측정오차를 보정하는 시스템에 있어서, 상기 벡터 네트워크 측정기에 의해 측정된 상기 교정기준물 및 피측정물의 산란계수를 수신하고, 상기 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 측정된 피측정물의 산란계수를 1차 보정하는 1차 보정부; 및 상기 핀갭으로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 2차 보정부를 포함하고, 상기 2차 보정부는 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 모델링부를 포함한다.
본 발명에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법은 표준 임피던스를 이용하는 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 나아가 표준 임피던스와 백터 네트워크 측정기의 포트와의 연결에서 발생하는 핀갭(Pin Gap) 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 피측정체의 산란계수 측정오차를 보정함으로써 피측정체의 산란계수의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 동축 케이블의 암-수(female-male) 핀 결합의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법이 실시되는 측정 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법의 순서도이다.
도 4는 핀갭을 포함하지 않는 이상적인 TRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결을 나타내는 단면도이다.
도 5는 핀갭을 포함하는 실제 TRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결을 나타내는 단면도이다.
도 6은 핀갭을 포함하지 않는 이상적인 LRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결을 나타내는 단면도이다.
도 7은 핀갭을 포함하는 실제 TRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 시스템의 블록도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법은, 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 교정기준물과 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭(Pin Gap) 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 산란계수의 측정오차를 보정하는 방법에 있어서, 상기 벡터 네트워크 측정기를 이용하여 상기 교정기준물과 피측정물(DUT)의 산란계수를 측정하는 단계; 상기 측정된 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 측정된 피측정물의 산란계수를 1차 보정하는 단계; 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 단계; 및 상기 모델링에 의해 도출된 상기 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 핀갭으로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 교정기준물은, 소정의 표준 임피던스를 갖고, 동축 커넥터의 암-수 핀 결합방식으로 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트에 연결되고, TRL(Through, Reflection, Line) 캘리브레이션 키트 또는 LRL(Line1, Reflection, Line2) 캘리브레이션 키트에 포함된다.
또한, 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 단계는, 상기 교정기준물의 물리적인 치수를 적용한 3D 전자기파 전파 시뮬레이션을 통해 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링한다.
또한, 상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계는, 상기 모델링에 의해 도출된 상기 교정기준물의 산란계수와 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차가 없는 이상적인 교정기준물의 산란계수의 차이를 구하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계는, 상기 구한 차이를 이용하여 상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차에 의해 상기 피측정물의 산란계수가 변화된 변화량을 계산하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계는, 상기 1차 보정된 상기 피측정물의 산란계수에서 상기 계산된 변화량을 감산하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 시스템은, 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 교정기준물과 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 산란계수의 측정오차를 보정하는 시스템에 있어서, 상기 벡터 네트워크 측정기에 의해 측정된 상기 교정기준물 및 피측정물의 산란계수를 수신하고, 상기 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 측정된 피측정물의 산란계수를 1차 보정하는 1차 보정부; 및 상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 2차 보정부를 포함하고, 상기 2차 보정부는 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 모델링부를 포함한다.
또한, 상기 교정기준물은, 소정의 표준 임피던스를 갖고, 동축 커넥터의 암-수 핀 결합방식으로 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트에 연결되고, TRL(Through, Reflection, Line) 캘리브레이션 키트 또는 LRL(Line1, Reflection, Line2) 캘리브레이션 키트에 포함된다.
또한, 상기 모델링부는, 상기 교정기준물의 물리적인 치수를 적용한 3D 전자기파 전파 시뮬레이션을 통해 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링한다.
또한, 상기 2차 보정부는, 상기 모델링에 의해 도출된 상기 교정 기준물의 산란계수와 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차가 없는 이상적인 교정 기준물의 산란계수의 차이를 구하고, 상기 차이를 이용하여 상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차에 의해 상기 피측정물의 산란계수가 변화된 변화량을 계산하는 제1 연산부를 더 포함한다.
또한, 상기 2차 보정부는, 상기 1차 보정된 상기 피측정물의 산란계수에서 상기 계산된 변화량을 감산하는 제2 연산부를 더 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서 사용되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래에 개시된 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시 예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
그리고 아래에 개시된 실시 예에서의 “제1”, “제2”, “일면”, “타면” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법이 실시되는 측정 장치를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법은, 벡터 네트워크 분석기(VNA)(10)를 이용하여 피측정물(DUT)(20)의 산란계수를 측정할 때 실시된다.
보다 자세히 설명하면, 벡터 네트워크 분석기(VNA)(10)를 이용하여 피측정물(DUT)(20)의 산란계수를 측정할 때 피측정물(20)의 포트에 측정 기준면(reference plane)을 설정하는 캘리브레이션에 TRL 교정기준물 또는 LRL 교정기준물이 이용된다. TRL 교정기준물은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 일단에서 벡터 네트워크 분석기의 포트와 연결되는 커넥터를 구비하고 타단에서 각각 Line 표준 임피던스 및 short 표준 임피던스를 갖는 Line 교정기준물과 Reflect 교정기준물을 포함하는 캘리브레이션 키트(30)로 구성된다. LRL 교정기준물은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 일단에서 벡터 네트워크 분석기의 포트와 연결되는 커넥터를 구비하고 타단에서 각각 Line1 표준 임피던스, Line2 표준 임피던스 및 short 표준 임피던스를 갖는 Line1 교정기준물, Line2 교정기준물과 Reflect 교정기준물을 포함하는 캘리브레이션 키트(30)로 구성된다.
본 발명에 따른 일 실시 예에서, 캘리브레이션 키트(30)는 TRL(Through, Reflection, Line) 캘리브레이션 키트 또는 LRL(Line1, Reflection, Line2) 캘리브레이션 키트를 포함한다.
캘리브레이션 키트(30)를 이루는 TRL 교정기준물 또는 LRL 교정기준물의 일단과 벡터 네트워크 분석기(10)의 포트가 동축 케이블의 암-수(female-male) 핀 결합 방식으로 연결될 때, TRL 교정기준물 또는 LRL 교정기준물 측에 핀갭이 형성되면 상기 핀갭으로 인해 캘리브레이션 키트(30)를 이용한 캘리브리이션 후의 피측정물(20)의 산란계수의 모든 측정에서 측정오차가 발생한다. 따라서 본 발명에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법은 캘리브레이션 키트(30) 측에 핀갭을 포함함으로 인해 발생되는 측정오차를 보정하고 최종적으로 피측정물(20)의 산란계수의 참값을 얻기 위해 실시된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법은 교정기준물과 피측정물의 산란계수를 측정하는 단계(S100), 피측정물의 산란계수를 1차 보정하는 단계(S200), 핀갭을 포함하는 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 단계(S300) 및 핀갭으로 인한 피측정물의 산란계수를 2차 보정하는 단계(S400)을 포함한다.
일 실시 예에서, 단계 S400은 핀갭 유무에 따른 교정기준물의 산란계수 차이를 구하는 단계(S410), 핀갭에 의한 피측정물의 산란계수 변화량을 계산하는 단계(S420) 및 1차 보정된 피측정물의 산란계수에서 변화량을 감산하는 단계(S430)을 포함한다.
단계 S100에서, 도 2에 도시된 바와 같이 벡터 네트워크 측정기를 이용하여 벡터 네트워크 측정기의 포트에 캘리브레이션 키트 또는 피측정물을 연결하고 벡터 네트워크 측정기가 캘리브레이션 키트 및 피측정물을 통해 전송되는 고주파(Radio Frequency: RF) 신호를 측정한다. 벡터 네트워크 측정기가 측정한 캘리브레이션 키트 및 피측정물을 통해 전송되는 고주파 신호를 통해 캘리브레이션 키트 및 피측정물의 산란계수, 즉 입력단 반사계수(S11), 순방향 전달계수(S21), 출력단 반사계수(S22), 역방향 전달계수(S12)를 포함하는 S-Parameter(Sij)가 측정된다.
단계 S200에서, 단계 S100에서 측정된 교정기준물의 산란계수 측정값을 이용하여 측정된 피측정물의 산란계수가 1차 보정된다. 단계 S200의 1차 보정은 TRL 캘리브레이션 또는 LRL 캘리브레이션으로서 피측정물의 포트에 측정 기준면을 설정한다. 이 때 1차 보정은 측정된 교정기준물의 산란계수 측정값을 공지된 알고리즘에 대입함으로써 단계 S100에서 측정된 피측정물의 산란계수를 TRL 캘리브레이션 또는 LRL 캘리브레이션한다.
단계 S200에서, TRL 캘리브레이션 또는 LRL 캘리브레이션된 피측 정물의 산란계수(Sm)가 도출된다. 또한, 단계 S100에서 측정된 TRL 캘리브레이션 키트 중 Line 교정기준물에 대한 산란계수 측정값을 이용하여 Line 교정기준물의 전파 상수 또는 단계 S100에서 측정된 LRL 캘리브레이션 키트 중 Line1 교정기준물 및 에 Line2 교 정기준물 대한 산란계수 측정값을 이용하여 Line1 교정기준물 및 Line2 교정기준물 의 전파 상수를 얻을 수 있다.
단계 S300에서 핀갭을 포함한 교정기준물의 산란계수가 모델링된다. 핀갭은 벡터 네트워크 분석기의 포트에서 이어진 동축 케이블의 선단의 동축 커넥터와 교정기준물의 일단의 동축 커넥터가 접속될 때 형성되며, 교정기준물 측에 형성된 핀갭은 피측정물의 산란계수 측정에 측정오차를 유발한다.
단계 S300의 모델링에서 교정기준물의 물리적인 치수, 즉 교정기준물의 일단의 동축 커넥터의 물리적인 치수를 적용한 3D 전자기파 전파 시뮬레이션을 통해 핀갭을 포함한 교정기준물의 산란계수가 얻어진다.
단계 S300에서, 상기 시뮬레이션에 이용되는 교정기준물의 물리적인 치수는 교정기준물의 일단의 동축 커넥터의 외부 도체 및 내부 도체의 직경, 내부 도체의 말단에 돌출된 핀의 직경, 접속 부위의 양 커넥터 각각에 핀갭을 형성시키는 핀 깊이(Pin depth), 내부 도체의 전도도, 및 공기의 유전율을 포함한다.
이하, TRL 캘리브레이션 키트 및 LRL 캘리브 레이션 키트를 구성하는 교정기준물의 산란계수에 대해 설명한다.
도 4 및 도 5는 각각 핀갭을 포함하지 않는 이상적인 TRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결을 나타내는 단면도이고, 핀갭을 포함하는 실제 TRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결을 나타내는 단면도이다.
도 4에 도시된 이상적인 TRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결에서 핀갭이 존재하지 않는 반면 도 5에 도시된 실제 TRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결에서 핀갭이 존재한다. 핀갭이 교정기준물 측에 존재(교정기준물 측의 핀갭 길이: d)함으로써 핀갭을 포함하는 교정기준물의 산란 계수(Sdist)는 이상적인 교정기준 물의 산란계수(Sideal)와 차이가 있다.
도 4에 도시된 이상적인 TRL 교정기준물의 산란계수는 Through, Line 및 Reflection에서 수학식 1 내지 3과 같다.
수학식 1
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000001
수학식 2
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000002
수학식 3
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000003
도 5에 도시된 실제 TRL 교정기준물의 산란계수는 단계 300에서 모델링된 값으로 Through, Line 및 Reflection에서 수학식 4 내지 6과 같다.
수학식 4
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000004
수학식 5
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000005
수학식 6
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000006
도 6 및 도 7은 각각 핀갭을 포함하지 않는 이상적인 LRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결을 나타내는 단면도이고, 핀갭을 포함하는 실제 LRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결을 나타내는 단면도이다.
도 6에 도시된 이상적인 LRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결에서 핀갭이 존재하지 않는 반면 도 7에 도시된 실제 LRL 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트와의 연결에서 핀갭이 존재한다. 핀갭이 교정기준물 측에 존재(교정기준물 측의 핀갭 길이: d)함으로써 핀갭을 포함하는 교정기준물의 산란계수(Sdist)는 이상적인 교정기준 물의 산란계수(Sideal)와 차이가 있다.
도 6에 도시된 이상적인 LRL 교정기준물의 산란계수는 Line1, Line2 및 Reflection 에서 수학식 7 내지 9과 같다.
수학식 7
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000007
수학식 8
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000008
수학식 9
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000009
도 7에 도시된 실제 LRL 교정기준물의 산란계수는 단계 300에서 모델링된 값으로 Line1, Line2 및 Reflection 에서 수학식 10 내지 12와 같다.
수학식 10
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000010
수학식 11
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000011
수학식 12
Figure PCTKR2022008945-appb-img-000012
본 발명의 따른 보정 방법의 일 실시 예에서, 핀갭으로 인한 피측정물의 산란계수를 2차 보정하는 단계(S400)는 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차 유무에 따른 교정기준물의 산란계수 차이를 구하는 단계(S410), 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차에 의한 피측정물의 산란계수 변화량을 계산하는 단계(S420) 및 1차 보정된 피측정물의 산란계수에서 변화량을 감산하는 단계(S430)를 포함한다.
단계 S410에서, 단계 S300의 모델링에 의해 도출된 핀갭을 포함하는 교정기준물의 산란계수와 핀갭이 없는 이상적인 교정기준물의 산란계수의 차이가 얻어진다.
예를 들면, LRL 교정기준물 중 Line1 및 Line2 각각에서, 단계 S400은 수학식 10에서 수학식 7을 감산 및 수학식 11에서 수학식 8을 감산함으로써 모델링에 의해 도출된 핀갭을 포함하는 교정기준물의 산란계수와 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차가 없는 이상적인 교정기준물의 산란계수의 차이를 얻는다. 또한, LRL 교정기준물 중 Reflection 에서, 산란계수 중 반사계수 사이의 완벽한 매칭이 이루어지는 것이 이상적이므로 단계 S400은 핀갭을 포함하는 교정기준물의 산란계수 중 반사계수의 차이(출력단 반사계수(Sdist_R22)에서 입력단 반사계수(Sdist_R11)를 감산)를 얻는다.
단계 S420에서, 단계 S410에서 얻은 차이를 이용하여 핀갭에 의해 피측정물의 산란계수가 변화된 변화량이 계산된다. 단계 S420은 단계 S410에서 얻은 차이를 perturbation 방정식에 대입함으로써 핀갭에 의해 피측정물의 산란계수가 변화된 변화량(δSij)을 계산한다. perturbation 방정식은 U. Stumper에 의한 “Influence of nonideal LRL or TRL calibration elem ents on VNA S-parameter measurements,” Advances in Radio Scien ce, vol. 3, pp. 51-58, May 2005 에 설명된 바와 같다.
단계 S420에서 계산되는 피측정물의 산란계수가 변화된 변화량(δSij)은 TRL 캘리브레이션 키트 및 LRL 캘리브레이션 키트를 구성하는 교정기준물 별로 얻어진다.
단계 S430에서, 단계 S200에서 1차 보정된 피측정물의 산란계수에서 단계 S420에서 계산된 변화량을 감산함으로써 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 피측정물의 산란계수의 측정오차가 2차 보정된다. 이로써, 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 피측정물의 산란계수의 측정오차가 2차 보정된 피측정물의 산란계수가 얻어진다.
예를 들면, LRL 교정기준물 중 Line1, Line2 및 Reflection 각각에서의 핀갭으로 인해 피측정물의 산란계수가 변화된 변화량(δSL1,ij,δSL2,ij,δSR,ij)이 단계 S200에서 1차 보정된 피측정물의 산란계수에서 수학식 13과 같이 감산된다. 수학식 13 과 같이 핀갭으로 인한 피측정물의 산란계수의 측정오차가 2차 보정된 피측정물의 산란계수가 얻어진다.
수학식 13
Scorr,ij = Sm - δSL1,ij -δSL2,ij - δSR,ij
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 시스템의 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 산란계수 측정오차 보정 시스템(100)은 본 발명에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법을 수행하는 것으로서, 벡터 네트워크 분석기(10)와 유선 또는 무선으로 통신하도록 구성되고, 1차 보정부(110) 및 2차 보정부(120)를 포함한다.
1차 보정부(110)는 벡터 네트워크 측정기에 의해 측정된 교정기준물 및 피측정물의 산란계수를 수신하고, 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 측정된 피측정물의 산란계수를 1차 보정한다. 1차 보정부(110)는 본 발명에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법의 단계 S200을 수행하고, 1차 보정부(110)의 기능은 상기 단계 S200에서 설명한 바와 같다. 교정기준물은 TRL(Through, Reflection, Line) 캘리브레이션 키트 또는 LRL(Line1, Reflection, Line2) 캘리브레이션 키트에 포함되고, 1차 보정부(110)는 TRL 캘리브레이션 또는 LRL 캘리브레이션을 수행한다.
2차 보정부(120)은 모델링부(121), 제1 연산부(123) 및 제2 연산부(125)를 포함하고, 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 교정기준물과 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 산란계수의 측정오차를 보정하는 보정 방법의 단계 S400을 수행한다.
모델링부(121)은 핀갭을 포함한 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 상기 단계 S300을 수행한다. 모델링부(121)의 기능은 단계 S300에서 설명한 바와 같다.
제1 연산부(123)는 모델링부(121)에 의해 도출된 교정기준물의 산란계수와 핀갭이 없는 이상적인 교정기준물의 산란계수의 차이를 구하고, 차이를 이용하여 핀갭에 의해 피측정물의 산란계수가 변화된 변화량을 계산하는 상기 단계 S410 및 단계 S420을 수행한다. 제1 연산부(123)의 기능은 단계 S410 및 단계 S420에서 설명한 바와 같다.
제2 연산부(125)는 모델링부에 의해 1차 보정된 피측정물의 산란계수에서 제1 연산부에서 계산된 변화량을 감산하는 단계 S430을 수행한다. 제2 연산부(125)의 기능은 단계 S430에서 설명한 바와 같다.
명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
한편,　본 발명의 다양한 실시 예에 따른 산란계수 측정오차 보정 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다.　저장 매체는 프로그램 명령,　데이터 파일,　데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　저장 매체의 예에는 하드 디스크,　플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media),　플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media)　및 롬(ROM),　램(RAM),　플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치,　예를 들어,　컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
본 발명의 산란계수 측정오차 보정 방법은 벡터 네트워크 분석기를 통해 피측정체의 산란계수를 측정하는데 교정기준물과 벡터 네트워크 분석기의 포트의 연결에서 발생하는 핀갭에 의한 측정 오차를 보정할 수 있다.

Claims (11)

  1. 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 교정기준물과 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 산란계수의 측정오차를 보정하는 방법에 있어서,
    상기 벡터 네트워크 측정기를 이용하여 상기 교정기준물과 피측정물(DUT)의 산란계수를 측정하는 단계;
    상기 측정된 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 측정된 피측정물의 산란계수를 1차 보정하는 단계;
    상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 단계; 및
    상기 모델링에 의해 도출된 상기 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계를 포함하는, 산란계수 측정오차 보정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 교정기준물은,
    소정의 표준 임피던스를 갖고, 동축 커넥터의 암-수 핀 결합방식으로 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트에 연결되고,
    TRL(Through, Reflection, Line) 캘리브레이션 키트 또는 LRL(Line1, Reflection, Line2) 캘리브레이션 키트에 포함되는, 산란계수 측정오차 보정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 단계는,
    상기 교정기준물의 물리적인 치수를 적용한 3D 전자기파 전파 시뮬레이션을 통해 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는, 산란계수 측정오차 보정 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 핀갭으로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계는,
    상기 모델링에 의해 도출된 상기 교정기준물의 산란계수와 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차가 없는 이상적인 교정기준물의 산란계수의 차이를 구하는 단계를 포함하는, 산란계수 측정오차 보정 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계는,
    상기 구한 차이를 이용하여 상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차에 의해 상기 피측정물의 산란계수가 변화된 변화량을 계산하는 단계를 더 포함하는, 산란계수 측정오차 보정 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 단계는,
    상기 1차 보정된 상기 피측정물의 산란계수에서 상기 계산된 변화량을 감산하는 단계를 더 포함하는, 산란계수 측정오차 보정 방법.
  7. 벡터 네트워크 측정기의 캘리브레이션에 이용되는 교정기준물과 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트 연결에서 형성되는 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 산란계수의 측정오차를 보정하는 시스템에 있어서,
    상기 벡터 네트워크 측정기에 의해 측정된 상기 교정기준물 및 피측정물의 산란계수를 수신하고, 상기 교정기준물의 산란계수를 이용하여 상기 측정된 피측정물의 산란계수를 1차 보정하는 1차 보정부; 및
    상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차로 인한 상기 피측정물의 산란계수의 측정오차를 2차 보정하는 2차 보정부를 포함하고,
    상기 2차 보정부는 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는 모델링부를 포함하는, 산란계수 측정오차 보정 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 교정기준물은,
    소정의 표준 임피던스를 갖고, 동축 커넥터의 암-수 핀 결합방식으로 상기 벡터 네트워크 측정기의 포트에 연결되고,
    TRL(Through, Reflection, Line) 캘리브레이션 키트 또는 LRL(Line1, Reflection, Line2) 캘리브레이션 키트에 포함되는, 산란계수 측정오차 보정 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 모델링부는,
    상기 교정기준물의 물리적인 치수를 적용한 3D 전자기파 전파 시뮬레이션을 통해 상기 핀갭을 포함한 상기 교정기준물의 산란계수를 모델링하는, 산란계수 측정오차 보정 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 2차 보정부는,
    상기 모델링에 의해 도출된 상기 교정 기준물의 산란계수와 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차가 없는 이상적인 교정 기준물의 산란계수의 차이를 구하고, 상기 차이를 이용하여 상기 핀갭 및 Line 표준기의 치수 오차에 의해 상기 피측정물의 산란계수가 변화된 변화량을 계산하는 제1 연산부를 더 포함하는, 산란계수 측정오차 보정 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 2차 보정부는,
    상기 1차 보정된 상기 피측정물의 산란계수에서 상기 계산된 변화량을 감산하는 제2 연산부를 더 포함하는, 산란계수 측정오차 보정 시스템.
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