專利名稱：利用非正弦測量信號測量被測多端口設(shè)備散射參數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨立權(quán)利要求的前序的方法。
背景技術(shù)：
單端口或多端口電路的特性是由它們的散射參數(shù)(scattering parameters)來確定的。這些散射參數(shù)是電路端口處輸入和輸出的波形參數(shù)的商，可以通過標量或矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來測量散射參數(shù)。這種網(wǎng)絡(luò)分析儀通常使用正弦測量信號來工作。為了減小由測量端口的非理想特性所引起的測量誤差，在設(shè)備進行實際測量之前，都要對這種類型的網(wǎng)絡(luò)分析儀進行校準。為此，將各種校準標準(calibration standards)連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量端口，例如，斷開、通過、匹配或短路。因此，可以根據(jù)這些校準測量來確定在設(shè)備的后來測量中所要考慮的誤差校正值。所以，校準后的網(wǎng)絡(luò)分析儀提供了非常好的測量準確度。這種校準方法取決于相關(guān)的測量任務(wù)。目前已經(jīng)知道有許多種可能的方法，例如德國專利DE 199 18 697 A1或DE 195 27 730 A1。
為了盡可能得在與被測(under test)設(shè)備的后來工作相同的條件下執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量，在WO 01/27648中使用了諸如數(shù)字調(diào)制信號的非正弦信號來執(zhí)行被測設(shè)備的測量。同時，在該上下文中，可以通過傅立葉變換(DFT或者FFT)將初始以時域表示的測量信號變換到頻域。但是，實際經(jīng)驗已經(jīng)表明，即使網(wǎng)絡(luò)分析儀已經(jīng)經(jīng)過了精確校正，使用非正弦測量信號仍然會嚴重地降低測量的準確度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種測量方法，即使在使用非正弦測量信號時，也能夠準確地測量波形參數(shù)，從而允許準確地測量散射參數(shù)。
該目的是利用根據(jù)獨立權(quán)利要求的前序的方法，并且由其區(qū)別特征實現(xiàn)的。在從屬權(quán)利要求中進一步限定了較佳的實施例。
本發(fā)明基于以下知識當使用非正弦測量信號時，由于在測量結(jié)構(gòu)中和被測設(shè)備本身的傳播延遲差異，使用網(wǎng)絡(luò)分析儀在被測設(shè)備的端口處測得的波形參數(shù)存在時間偏移，并且即使使用誤差校正值也不能補償最后所得到的誤差，而測量結(jié)果的失真主要歸因于此。因此，根據(jù)本發(fā)明，在實際計算網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量通道中的散射參數(shù)之前，計算非正弦測量信號之間的時間偏移，其中時間偏移對應(yīng)于在被測設(shè)備的端口處測得的波形參數(shù)。然后根據(jù)測量信號部分彼此相對的時間偏移，導(dǎo)出對應(yīng)的時間校正因子，使用時間校正因子以如下方式對時間偏移進行補償網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量通道中的測量信號部分重新使它們的原始時間相一致。對于后來的已有系統(tǒng)誤差校正，首先必須將時域表示的測量信號通過傅立葉變換變換到頻域，這樣，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析儀的單個測量通道中的測量信號的單個譜線對散射參數(shù)進行計算，并使用系統(tǒng)誤差校正數(shù)據(jù)對散射參數(shù)進行校正。相應(yīng)地，在最后的誤差校正中，必須考慮根據(jù)本發(fā)明的方法確定的調(diào)制的測量信號部分彼此之間相對的時間偏移。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以使用標量網(wǎng)絡(luò)分析儀，其中標量網(wǎng)絡(luò)分析儀僅測量波形振幅。根據(jù)本發(fā)明的方法也可以使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，其中矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量關(guān)于幅度和相位的波形參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的方法還可以使用具有兩個、三個或更多測量端口的網(wǎng)絡(luò)分析儀，這種網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測量兩端口、三端口或多端口設(shè)備。而且，根據(jù)本發(fā)明的方法可以使用所有類型的非正弦信號，比如使用多載波信號或調(diào)制信號。特別地，該方法有利于測量技術(shù)，其中將諸如WCDMA信號等數(shù)字調(diào)制信號提供給被測設(shè)備。
例如通過在時域進行折疊，可以確定測量信號之間的時間偏移。但是，隨著本發(fā)明的一個進一步擴展，正如德國專利說明書DE 100 22 853 A1中所詳細說明的，通過在頻域相乘來確定時間頻域已經(jīng)證明是特別簡單而且有效的。
使用根據(jù)本發(fā)明的在先時間偏移校正，使用非正弦測量信號可以獲得與使用純正弦測量信號的測量相同的測量準確度。
即使在使用校準標準來確定波形參數(shù)的情況下，通過使用對應(yīng)的非正弦信號校準網(wǎng)絡(luò)分析儀，并且校正由非正弦信號產(chǎn)生的時間偏移，還可以進一步提高準確度。


下面將參考示意圖，以具有兩個測量端口的矢量分析儀對兩端口設(shè)備的散射參數(shù)進行測量為例，對本發(fā)明進行更詳細地說明。其中圖1示出了用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的網(wǎng)絡(luò)分析儀。
具體實施例方式
圖1示出了慣用的具有兩個測量端口P1和P2的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的電路結(jié)構(gòu)圖，由發(fā)生器G提供的頻率變化的高頻測量信號可以經(jīng)過轉(zhuǎn)換器U選擇性地連接到該網(wǎng)絡(luò)分析儀。定向耦合器R1安裝在一個測量分支I中，通過測量分支I可以測得對應(yīng)于前向移動波形參數(shù)a1的測量信號m1、以及對應(yīng)于返回波形參數(shù)b1的測量信號m2。依靠第二測量分支II中的定向耦合器R2，可以測得對應(yīng)于離開被測設(shè)備X的波b2的測量信號m3、以及對應(yīng)于傳送到被測設(shè)備X的波a2的測量信號m4。經(jīng)過測量通道K1至K4將測量信號m1至m4提供到網(wǎng)絡(luò)分析儀的評定設(shè)備A，在該評定設(shè)備中通過諸如模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器等對這些測量信號進行掃描，然后進一步進行數(shù)字化處理，優(yōu)選地，可以再將這些信號混合到基頻帶中。
為了校準網(wǎng)絡(luò)分析儀，將諸如斷開、通過、匹配或短路等各種校準標準K依次連接到兩個測量端口P1和P2，而不是被測設(shè)備X。根據(jù)由這些校準標準K確定的測量數(shù)值，在評定設(shè)備A中以公知方式計算誤差校正值，其中比如將評定設(shè)備A設(shè)計成信號處理器。誤差校正值存儲在誤差校正值存儲器F中。優(yōu)選地，使用正弦測量信號進行校準。為此，發(fā)生器G可以是具有正弦輸出信號的頻率合成器。
為了實際測量設(shè)備，將要測量的兩端口設(shè)備X，比如高頻放大器，與兩個測量端口P1和P2之間的輸入和輸出相連接，并向設(shè)備提供來自發(fā)生器G的非正弦輸出信號。例如，如果在后來的工作中要使用要測量的放大器X，比如用于WCDMA信號的放大，那么優(yōu)選地，也將對應(yīng)的數(shù)字調(diào)制信號用作測量信號。這種調(diào)制測量信號在由被測設(shè)備預(yù)定的測量時間內(nèi)，以所需的測量準確度周期性地分別輪流地提供到測量端口P1和P2。當將限時的、調(diào)制的測量信號提供到測量端口P1時，形成了對應(yīng)于前向移動波a1的調(diào)制測量信號m1，例如形成在測量通道K1中；另外，也形成了對應(yīng)于返回波b1的調(diào)制測量信號m2，其中，由于被測設(shè)備X內(nèi)的傳播延遲差異，調(diào)制測量信號m2相對于測量信號m1具有一定的時間偏移。在測量通道K3中，形成了對應(yīng)于發(fā)射波b2的調(diào)制測量信號m3，由于不同的組傳播延遲，同樣地，調(diào)制測量信號m3相對于測量信號m2和測量信號m1具有時間偏移。當經(jīng)過測量分支II，將調(diào)制測量信號提供到測量端口P2時，同樣適用。以這種方式確定的測量信號m1至m4，具有與發(fā)生器G提供的調(diào)制測量信號相同的調(diào)制和長度，并且相對彼此之間由于網(wǎng)絡(luò)分析儀和相關(guān)被測設(shè)備的特性而存在時間偏移。將上述測量信號m1至m4放置在評定單元Z的中間存儲器中。然后確定調(diào)制測量信號部分相互的時間偏移，并且實際優(yōu)選使用根據(jù)德國專利說明書DE 100 22 853 A1的相關(guān)方法進行確定。為此，比如，將測量信號部分m1選為參照值，首先確定測量信號m2相對于測量信號m1的時間偏移，然后確定測量信號m3等相對于測量信號m1的時間偏移，并且在每種情況中均使用上述的相關(guān)方法。根據(jù)這些時間偏移，然后導(dǎo)出恒定的校正因子，使用該校正因子可以以如下方式校正測量信號最終將這些測量信號再次時間同步，相對彼此之間不再存在時間偏移。
使用根據(jù)DE 100 22 853的相關(guān)方法，首先確定這些測量數(shù)值的傅立葉變換，然后據(jù)此計算復(fù)共軛。通過將一個例如m1的測量信號的傅立葉變換與另一個例如m2的測量信號的復(fù)共軛相乘，計算這兩個測量信號之間的復(fù)數(shù)時間項，根據(jù)該復(fù)數(shù)時間項的相位分量，最終通過回歸(計算平均梯度)計算這兩個測量信號之間的時間偏移。根據(jù)以這種方式確定的時間偏移，導(dǎo)出用于補償時間偏移的恒定的校正因子。
根據(jù)以這種方式進行時間校正的測量信號，最終在計算階段T計算預(yù)期的、未校正的散射參數(shù)，然后使用存儲器F的誤差校正數(shù)據(jù)對散射參數(shù)進行誤差校正。根據(jù)所使用的誤差校正的類型，首先通過傅立葉變換(DFT或者FFT)將時域表示的測量信號變換到頻域是必要的，這樣，然后可以對原始調(diào)制測量信號部分的每一個最后所得到的譜線計算散射參數(shù)。在此上下文中，相應(yīng)地，必須再次考慮用于時間校正的校正因子。
為了增加動態(tài)和準確度，使用非正弦信號發(fā)生器進行網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準也是有利的，也就是說，即使在校準階段也不再使用正弦信號，而是使用數(shù)字調(diào)制信號，并在此階段執(zhí)行上述時間校正。
權(quán)利要求
1.一種通過多端口網(wǎng)絡(luò)分析儀和使用尤其是數(shù)字調(diào)制測量信號的非正弦測量信號來測量多端口被測設(shè)備的波形參數(shù)的方法，其中在前面的校準過程中確定所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的誤差校正值，在后面的散射參數(shù)的計算中考慮所述誤差校正值，所述散射參數(shù)來自于在多端口被測設(shè)備中測得的波形參數(shù)，其特征在于，首先計算并補償測量通道中的測量信號之間的時間偏移，其中所述時間偏移對應(yīng)于在被測設(shè)備端口處測得的波形參數(shù)；根據(jù)時間補償后的測量信號，計算被測設(shè)備的未校正的散射參數(shù)；最后使用所述誤差校正值校正散射參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在補償所述測量信號之間的時間偏移之后，將所述測量信號從時域變換到頻域；然后根據(jù)所述測量信號計算未校正的散射參數(shù)，最后對所述散射參數(shù)進行誤差校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過互相關(guān)計算測量信號之間的時間偏移；為此，分別將一個測量信號的傅立葉變換與另一個測量信號的傅立葉變換的復(fù)共軛相乘；根據(jù)以所述方式確定的時間項的相位分量確定相關(guān)的時間偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)測得的時間偏移的平均梯度，確定用于補償所述測量信號之間的時間偏移的恒定的時間校正因子。
5.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，使用非正弦信號，尤其是數(shù)字調(diào)制信號還對網(wǎng)絡(luò)分析儀進行校準；在此上下文中，在使用根據(jù)前面權(quán)利要求的方法確定誤差校正值之前，還執(zhí)行測量信號之間的時間偏移校正。
全文摘要
本發(fā)明的目的是通過多端口網(wǎng)絡(luò)分析儀來測量多端口測試目標的波長數(shù)量，其中多端口網(wǎng)絡(luò)分析儀用于在前面的校準方法中確定誤差校正值。為此，本發(fā)明提供了如下方法當使用非正弦信號時，首先計算波長數(shù)量測量信號之間的時間差異，然后通過由此導(dǎo)出的校正因子對這些時間差異進行補償。接著根據(jù)這些時間補償后的測量信號來計算未校正的散射參數(shù)，并使用該校準方法的誤差校正值對散射參數(shù)進行校正。
文檔編號G01R27/28GK1688890SQ03823855
公開日2005年10月26日 申請日期2003年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月5日
發(fā)明者羅蘭德·米尼霍德, 馬丁·威斯, 西勞·貝得諾茲, 漢森-喬治姆·塞莫, 阿爾伯特·溫特 申請人:羅德施瓦茲兩合股份有限公司