[發明專利]一種基于四端口矢量網絡分析儀的多端口散射參數測試方法

在審

• 申請號: 201611035565.9
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106771649A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 袁國平;劉丹;莊志遠;楊明飛;于文科
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01R27/28
• 分類號: G01R27/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及測試技術領域，特別涉及一種基于四端口矢量網絡分析儀的多端口散射參數測試方法。

背景技術

近年來，很多應用于無線通信和雷達的微波器件都帶有四個甚至更多端口，使用四端口的矢量網絡分析儀測試這些器件需要多次連接才能完成散射參數的表征。在科研生產中，在高精度和高可重復性的基礎上快速完成測試，以提高生產效率。測試的總體效率取決于器件的連接速度，以及系統從一個測量路徑轉換到另一個測量路徑并對數據進行處理的速度。

隨著信息服務業的高速發展，越來越多的數字工程師開始使用4端口高性能矢量網絡分析儀進行高速背板、高速數字電纜、高速連接器、高速PCB的信號完整性測量和分析。互連的數字信號速率不高時，一般用差分阻抗參數即可表征，用時域反射計(TDR)進行測量和分析即可滿足要求。但當信號速率達到6.25Gbps，甚至10Gbps、25Gbps后，系統的微波效應表現出來，阻抗參數模型過于簡化，不足于表征高速互連性能，而混合模式S參數(即散射參數)則可以精確的像衡量微波系統一樣來衡量高速互連的性能。此時，高性能網絡分析儀就成為一個必不可少的工具。隨著服務器，交換機、高速電纜和連接器中多端口傳輸應用越來越多，如何使用4端口矢量網絡分析儀進行高精度的多端口(＞4)散射參數測試受到技術人員的關注。

目前，主流的幾個電子測試儀器廠商中，例如是德公司(前身安捷倫公司)，德國羅德與施瓦茨公司和日本安立公司均未在其四端口矢量網絡分析儀加入多端口散射參數測試功能。

現有技術方案存在以下不足：

(1)現有的四端口矢量網絡分析儀不支持多次測量后S參數矩陣的組合功能，對于多端口器件測試無法做到一鍵測試得到最終多端口的S參數；

(2)使用矢量網絡分析儀+S參數擴展裝置的多端口測試方案硬件成本高，而且校準復雜且時間長；

(3)現有的方案中，基于四端口矢量網絡分析儀多次測試，然后將S參數矩陣手動組合成多端口S參數，沒有經過校準，非測試端口不理想匹配會影響測試精度。

發明內容

為解決上述現有技術中的不足，本發明提出一種基于四端口矢量網絡分析儀的多端口散射參數測試方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于四端口矢量網絡分析儀的多端口散射參數測試方法，通過對多端口散射參數矩陣進行分塊，使用四端口矢量網絡分析儀多次測量不同端口的散射參數矩陣進行組合，并通過校準算法對組合后的矩陣進行精度提升，獲得多端口散射參數。

可選地，上述基于四端口矢量網絡分析儀的多端口散射參數測試方法，包括：數據采集模塊，用于從矢量網絡分析儀的計算機內存中讀取SNP格式的被測件S參數，并將其以S參數分塊矩陣的形式進行存儲；參數檢查模塊，用于判斷數據獲取模塊得到的S參數矩陣是否滿足無源性，如果S參數矩陣不滿足無源性時，利用內差補償算法對S參數矩陣進行特性修正；S參數歸一化校準模塊，利用S參數歸一化校準算法，將所有測得S參數分塊矩陣重新歸一化，消除測量中非量測端口非理想匹配的影響；多端口組合控制模塊，用于提示用戶連接端口順序和編號，并對矢量網絡儀進行控制，得到需要的S參數分塊矩陣，并將歸一化后的S參數分塊矩陣組合成完整的多端口S參數矩陣。

可選地，上述基于四端口矢量網絡分析儀的多端口散射參數測試方法，具體包括以下步驟：

步驟(1)：根據被測件的特點，首先利用矢量網絡分析儀的傳統校準方法將測量的參考斷面校準到連接電纜的端口；然后根據多端口組合控制模塊的指令，將測試電纜連接到被測件的指定端口處，利用矢量網絡分析儀完成S參數的測試，并放入到數據存儲模塊中；在數據采集模塊中，讀取數據存儲模塊中的S參數，并將其轉換成矩陣塊的形式進行存儲；

步驟(2)：對步驟(1)中獲得的S參數矩陣進行無源性測試，看其是否滿足無源性，不滿足無源性時利用內差補償算法對S參數矩陣進行特性修正；

S參數無源性的判斷，通過如下公式得到

S^*(s)S(s)＜I (1)

其中，I代表維數匹配的單位矩陣，*代表求取矩陣的轉置；如果檢測后發現S參數矩陣不滿足無源性，則進行內插補償保證S參數的無源特性；

步驟(3)，當S參數經過特性的判斷和內插補償后，進入S參數歸一化校準模塊，利用S參數歸一化校準算法，將所有測得S參數分塊矩陣重新歸一化，消除測量中非量測端口非理想匹配的影響；

多端口網絡S參數的歸一化變換的公式如下所示