[發明專利]一種微波器件阻抗測量校準方法

有效

• 申請號: 201310540212.4
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103675457A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 楊成;易波;王為;劉培國;劉繼斌;周東明;李高升
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R35/00
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

技術領域

本發明涉及一種阻抗測量校準方法，尤其涉及一種具有去嵌入功能的微波器件阻抗測量校準方法。

背景技術

微波器件如場效應管、晶體管、檢波管、貼片電容、貼片電感等經常被用于微波電路設計，由于工作頻率太高，器件封裝會引入寄生效應，因此必須對器件阻抗特性進行精確測量。

微波器件的阻抗特性一般采用散射參數(S參數)來描述，測量儀器通常選擇矢量網絡分析儀，但矢量網絡分析儀只能測量能與其端口匹配的微波器件，如同軸端口、波導端口，而微波器件接口種類眾多，需要利用專門的夾具進行接口轉換，再通過校準算法提取微波器件的真實散射參數。通常將直接從測量結果去除夾具引入誤差的過程稱為去嵌入處理，該過程相對低頻測量要求更為復雜。

目前工程上實現去嵌入的校準算法主要有兩種，SOLT算法和TRL算法。SOLT算法是一種無寬帶限制的高精度校準算法，包含開路、短路、直通、負載四種校準件，校準件制作要求高，一般僅適用標準測量；TRL算法是一種有帶寬限制的高精度校準算法，包含直通、反射、延時三種校準件，一般采用微帶傳輸線或共面波導制作，校準件加工成本低，適用于大多數表貼器件測量，但當工作頻帶超過8：1時（最高頻率：最低頻率>8:1），測量會出現局部相位模糊，必須增加新的延時線校準件以保證測量精度，操作相對麻煩，特別是頻率低于百兆赫茲或高于數十吉赫茲時，延時線校準件尺寸或長至數米，或短至數百微米，給加工和測量帶來困難。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對TRL算法的測量帶寬有限問題，提供一種改進的TRL校準方法，該方法基于現有測量數據，利用虛擬測量技術解決局部相位模糊難題，可減少延時校準件數量、簡化TRL測量步驟和擴展TRL算法校準測量寬帶。

本發明提供的微波器件阻抗測量校準方法，即一種改進的TRL校準方法，步驟如下：

第一步，計算延時傳輸線傳輸參數。測量直通校準件散射參數和延時校準件的散射參數，分別轉換為傳輸參數，通過矩陣求逆、相乘運算和二次方程求解計算延時校準件中包含的延時傳輸線傳輸參數。

第二步，計算虛擬延時校準件的傳輸參數。利用第一步計算的延時傳輸線傳輸參數計算新增加的虛擬傳輸線的傳輸參數，通過矩陣求逆和相乘運算在原有延時校準件中嵌入新增加的虛擬傳輸線，得到虛擬延時校準件的傳輸參數。

第三步，計算微波器件去嵌入傳輸參數。已知直通校準件散射參數、反射校準件散射參數和第二步得到的虛擬延時校準件的傳輸參數，按照常規TRL校準方法提取測量夾具的校準系數，通過矩陣求逆和相乘運算得到微波器件去嵌入傳輸參數。

第四步，計算微波器件歸一化散射參數。已知傳輸線特性阻抗和系統測量參考阻抗，對第三步得到微波器件去嵌入傳輸參數進行阻抗歸一化變換，得到相對于系統測量參考阻抗歸一化的微波器件傳輸參數，再經過等價變換得到微波器件歸一化散射參數。

本發明的有益效果是：?

1.?引入虛擬測量技術，可以得到包含任意長度傳輸線的延時校準件傳輸參數，能有效解決工作頻帶超過8：1時帶來的相位模糊問題，克服了測量頻率過高或過低時校準件難以加工的問題，簡化了校準件的個數，擴展了工作頻帶；

2.?常規TRL校準件要求校準件的傳輸線特性阻抗與系統測量的參考阻抗(一般50歐姆或75歐姆)嚴格相等，改進的TRL算法通過阻抗歸一化變換技術彌補了傳輸線特性阻抗與系統測量參考阻抗的不一致性，可顯著降低校準件的設計加工要求。

附圖說明：

圖1為微波器件阻抗測量的校準方法對應的數據處理流程圖。

具體實施方式：

為方便運算，去嵌入處理過程中校準件的散射參數均等效轉化為傳輸參數進行計算，對于雙端口微波器件，其散射參數和傳輸參數均為2×2矩陣，兩者轉換關系如下：

散射參數S傳輸參數T

下面結合附圖及具體實施方式詳細介紹本發明。