[發明專利]一種非接觸式負載阻抗測試系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202011264458.X
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112684253A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 張安學;王力;李濤;張洋洋;彭干濤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發明公開了一種非接觸式負載阻抗測試系統及其工作方法，屬于測試設備技術領域。包括測試電路板、矢量網絡分析儀、校準組件和電場探針；測試電路板上設有第一端口和第二端口，矢量網絡分析儀通過射頻電纜分別與第一端口和電場探針連接；第二端口能夠與校準組件或待測試元件連接；使用時，通過對若干不同阻抗特性的校準組件進行測試，建立測試系統的集總參數等效電路模型，反解得到待測試元件的阻抗。該發明的系統結構簡單、設計合理，能夠排除外部因素的影響，精確測量待測元件的阻抗特性。

技術領域

本發明屬于測試設備技術領域，具體涉及一種非接觸式負載阻抗測試系統及其工作方法。

背景技術

在微波電路中，阻抗匹配是保證系統正常，高效運行的主要因素之一。在工程實踐時，通常認為傳輸線與負載阻抗相差不超過10％即為匹配良好。失配會帶來很多的問題，例如信號反射，信號輻射，嚴重時信號甚至無法傳播。

對于微波電路，需要測試的是待測元件在某一頻率下的阻抗。現有的技術方案采用的是將阻抗分析儀的探頭直接連接到待測元件或者通過轉接板進行測量。但是，隨著待測元件體積不斷減小，探頭很有可能無法直接與待測元件連接；即使可以連接也會由于接觸不良等原因引起較大的誤差。當采用轉接板測試時，轉接板會成為測試對象的一部分，起到阻抗變換的作用，這時候得到的測試結果不再是負載阻抗而是從測試探頭向負載看去的端口阻抗，引起測試誤差。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種非接觸式負載阻抗測試系統及其工作方法，能夠排除外部干擾，精確測量待測元件的阻抗特性。

本發明是通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種非接觸式負載阻抗測試系統，包括測試電路板、矢量網絡分析儀、校準組件和電場探針；測試電路板上設有第一端口和第二端口，矢量網絡分析儀通過射頻電纜分別與第一端口和電場探針連接；第二端口能夠與校準組件或待測試元件連接；

使用時，通過對若干不同阻抗特性的校準組件進行測試，建立測試系統的集總參數等效電路模型，反解得到待測試元件的阻抗。

優選地，測試電路板為高頻PCB板材制成的微帶線，每條線的特征阻抗均為50歐姆。

進一步優選地，測試電路板的長度大于最低測試頻率對應波長的1/4。

優選地，校準組件包括短路件、開路件和若干負載件，校準組件的特征阻抗不會隨頻率的變化而改變。

優選地，電場探針包括同軸線，同軸線的一端連接有射頻接頭，另一端內芯裸露；射頻接頭通過射頻電纜與矢量網絡分析儀連接；同軸線的特征阻抗為50歐姆。

進一步優選地，電場探針的輸入反射系數小于-5dB。

本發明公開的上述非接觸式負載阻抗測試系統的工作方法，包括以下步驟：

步驟1：將電場探針置于測試電路板的正上方，且與測試電路板的平面垂直；

步驟2：分別將若干不同阻抗特性的校準組件與第二端口連接，測得每個校準組件對應的散射參數；

步驟3：通過步驟2得到的若干組散射參數，建立測試系統的集總參數等效電路模型；

步驟4：將待測試元件與第二端口連接，測得待測試元件對應的散射參數，將待測試元件對應的散射參數帶入步驟3建立的測試系統的集總參數等效電路，反解得到待測試元件的阻抗。

優選地，測試環境為微波暗室。

優選地，步驟1中，電場探針與測試電路板平面的距離大于1mm，小于4mm。

優選地，步驟3中，通過軟件擬合或解析計算建立測試系統的集總參數等效電路模型。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：