一种多端口网络的S参数去嵌入方法与流程

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种多端口网络的S参数去嵌入方法。

背景技术：

现在多端口器件、连接器日益增多，测试需求也增多。面对各种不同的器件、连接器，需要制作专门的夹具以便连接到矢量网络仪端口上。在测试中需要去除夹具的影响，就需要两种解决方案，第一种为去嵌入，第二种为校准。

第一种去嵌入的方式：采用电磁仿真计算出夹具参数，但是由于夹具实际加工、制造等原因，与仿真参数差别较大，造成最终测试结果差别较大。

第二种校准的方式：作专门的校准件，但是由于定制的校准件制作难度大，校准过程复杂，使得测试困难。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种多端口网络的S参数去嵌入方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种多端口网络的S参数去嵌入方法，首先获取多端口夹具S参数，得到整体夹具的S参数之后，然后采用矩阵运算将夹具S参数去除，在进行去嵌入处理时，使用入射波/反射波的方式进行公示推导。

可选地，获取多端口夹具S参数的步骤，具体包括：

对于多端口夹具，将夹具每个端口进行对称拼接，形成对称双端口夹具结构，进而计算得到夹具参数，然后将夹具各个端口的S参数进行拼接，得到整体夹具的S参数，具体计算过程如下：

步骤(a)，校准之后，直接测量得到整体夹具的S参数：S11、S21、S12、S22；

步骤(b)，将S11时域变换得到T11，其最大峰值处的时间记为t₁；

步骤(c)，将S21时域变换得到T21，其最大峰值处的时间记为t₂；

步骤(d)，以t₁为中心，2(t₂-t₁)为宽度设置门，将S11截取，得到S11_A；

步骤(e)，同理，可得到S11_B；

由S参数关系得到

其中，S11、S21、S12、S22为网络仪测量到的整体夹具S参数；S11_A、S21_A、S12_A、S22_A为夹具A的S参数；S11_B、S21_B、S12_B、S22_B为夹具B的S参数；

进而得到：

由于是对称夹具，所以S21_A＝S12_A＝S21_B＝S12_B，S21＝S12，所以：

将夹具各个端口的S参数进行拼接，得到整体夹具的S参数。

可选地，所述采用矩阵运算将夹具S参数去除的步骤，具体包括：

对于N端口被测件网络：

对于X端口网络，其S参数如下：

对于Y端口网络，其S参数如下：

对于网络仪测试到的总体网络，其S参数如下：

根据入射波与反射波的关系，建立如下矩阵：

其中，a_i为各网络的入射波，b_i为各网络的反射波；

且对于被测件两侧的入射波与反射波有如下关系：

其中：

联立上述方程，消除

得到：

[S]＝[C(TS-A)^-qB+D]^-1 (13)

至此，完成N端口网络的S参数去嵌入操作。

本发明的有益效果是：

(1)相比于现有的采用电磁仿真计算出夹具参数的去嵌入方法，本发明的精度更高；

(2)相比于TRL校准，本发明的校准简便、校准件容易制作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的对称双端口夹具信号模型示意图；

图2为本发明的多端口网络S参数去嵌入方法的原理示意图；

图3为本发明的多端口网络S参数去嵌入方法的一个具体实施例的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着电子信息技术的发展，多端口器件日益增多，而且器件的封装形式、接口类型也日益增多，使用网络分析仪测试此类器件就需要面对多端口夹具去嵌入的问题。

本发明提出一种多端口网络的S参数去嵌入方法，首先采用时域方式进行多端口夹具参数的获取，然后采用矩阵运算将夹具S参数去除。

多端口夹具参数的获取步骤中，对于多端口夹具，将夹具每个端口进行对称拼接，形成如图1所示的对称双端口夹具结构，进而计算得到夹具参数，然后将夹具各个端口的S参数进行拼接，得到整体夹具的S参数，具体计算过程如下：

步骤(a)，校准之后，直接测量到夹具整体的S参数：S11、S21、S12、S22；

步骤(b)，将S11时域变换得到T11，其最大峰值处的时间记为t₁；

步骤(c)，将S21时域变换得到T21，其最大峰值处的时间记为t₂；

步骤(d)，以t₁为中心，2(t₂-t₁)为宽度设置门，将S11截取，得到S11_A；

步骤(e)，同理，可得到S11_B。

由图1信号流图中S参数关系得到

其中，S11、S21、S12、S22为网络仪测量到的整体S参数；S11_A、S21_A、S12_A、S22_A为夹具A的S参数；S11_B、S21_B、S12_B、S22_B为夹具B的S参数。

进而得到：

由于是对称夹具，所以S21_A＝S12_A＝S21_B＝S12_B，S21＝S12，所以：

将夹具各个端口的S参数进行拼接，得到整体夹具的S参数。

得到整体夹具的S参数之后，接下来，采用矩阵运算将夹具S参数去除，在进行去嵌入处理时，使用入射波/反射波的方式进行公示推导。

如图2所示，对于N端口被测件网络：

对于X端口网络，其S参数如下：

对于Y端口网络，其S参数如下：

对于网络仪测试到的总体网络，其S参数如下：

根据入射波与反射波的关系，建立如下矩阵：

其中，a_i为各网络的入射波，b_i为各网络的反射波；

且对于被测件两侧的入射波与反射波有如下关系：

其中：

联立上述方程，消除

得到：

[S]＝[C(TS-A)^-1B+D]^-1 (13)

至此，完成N端口网络的S参数去嵌入操作，去除多端口夹具的影响，得到被测件的真实参数。

下面给出一个具体实施例对本发明的多端口的S参数去嵌入步骤进行说明，如图3所示，该实施例以三端口被测件去嵌四端口和双端口网络为例进行公式推导。

四端口网络、双端口网络及整体网络的S参数如下：

其中，S1S为四端口网络的S参数，S2S为双端口网络的S参数，TS为四端口网络、被测件、双端口网络级联的S参数，S为被测件的网络参数，S11、S21、S12、S22为网络仪测量到的整体S参数。

利用反射波与入射波的关系，构建整体的关系矩阵：

其中，b₁、...、b₉为各网络的反射波，a₁、...、a₉为各网络的入射波，其他参数为网络的S参数，A、B、C、D为拆分后的矩阵，S为被测件的S参数矩阵。

此外由图3中入射波和反射波，还可以构建如下关系：

联立方程(16)、(17)、(18)，消除得到

[S]＝[C(TS-A)^-1B+D]^-1 (19)

至此，由上述公式可去除多端口夹具的影响，得到被测件的真实参数。

相比于现有的采用电磁仿真计算出夹具参数的去嵌入方法，本发明的精度更高；相比于TRL校准，本发明的校准简便、校准件容易制作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。