利用頻域內的校準的時域測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定導電體上的校準平面（14)中的時域內的RF信號的電壓u(t)和/或電流i(t)的方法，其中，利用具有兩個輸出(20，22)和一個信號輸入（19)的至少一個定向耦合器（18)來耦合出/去耦從信號輸入（19)起沿校準平面（14)的方向行進的第一RF信號的第一分量和從校準平面（14)起沿信號輸入（19)的方向行進的第二RF信號的第二分量。在第一步驟中，對于定向耦合器（18)的兩端口誤差，根據頻率f來確定誤差項e。。、eM、ei。和en，然后在第二步驟中，通過第一數學運算將信號值^(0和v2(t)變換成頻域作為波量％(f)和\(f)，并且根據波量Vi(f)和V2(f)，利用誤差項。和e^來計算校準平面（14)中的頻域內的絕對波量％和bi。
【專利說明】利用頻域內的校準的時域測量方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于在導電體上的校準平面中確定時域內的RF信號的電壓u(t)和/ 或電流i(t)的方法，其中：根據權利要求1的前序部分，導電體的一端具有第一端口并且相 對端具有校準平面；在該校準平面中，導電體被設計成如下：待測裝置可以以電氣方式與 校準平面中的導電體相連接；利用具有兩個輸出的至少一個定向耦合器來耦合出第一 RF 信號和第二RF信號，其中該第一 RF信號從第一端口起沿校準平面的方向在導電體上行進， 以及該第二RF信號從校準平面起眼第一端口的方向在導電體上行進；在定向耦合器的第 一輸出處測量第一 RF信號的分量的時變的第一信號值Vl (t)，并且在定向耦合器的第二輸 出處測量第二RF信號的分量的時變的第二信號值v2(t);對于具有如下誤差矩陣E的定向 耦合器的兩端口誤差，
[0002]

【權利要求】
1. 一種用于確定導電體上的校準平面（14)中的時域內的RF信號的電壓u(t)和/或電 流i(t)的方法，所述校準平面（14)被設計成能夠在所述校準平面（14)中以電氣方式連接 待測裝置（16)，其中：利用具有兩個輸出（20, 22)和一個信號輸入（19)的至少一個定向耦 合器（18)，耦合出第一 RF信號的分量和第二RF信號的分量，其中所述第一 RF信號從所述 定向耦合器（18)的信號輸入（19)起沿所述校準平面（14)的方向在所述定向耦合器（18) 內行進，以及所述第二RF信號從所述校準平面（14)起沿所述信號輸入（19)的方向在所述 定向耦合器（18)內行進；在所述定向耦合器（18)的第一輸出（20)處測量所述第一 RF信 號的分量的時變的第一信號值力(0 (72)，并且在所述定向耦合器（18)的第二輸出（22)處 測量所述第二RF信號的分量的時變的第二信號值v2(t) (74);所述定向耦合器（18)在所述 信號輸入（19)處與輸入線纜（10)相連接，其中所述輸入線纜（10)在所述輸入線纜（10) 的另一端處具有第一端口（12);對于具有如下誤差矩陣E的所述定向耦合器（18)的兩端 口誤差，
在第一步驟即校準步驟中，根據頻率f確定誤差項e(ll、e1(l和en，然后在第二步驟 即測量步驟中，通過第一數學運算將信號值&(0和^(〇變換到頻域作為波量'(f)和 V2(f);利用所述誤差項eoo、％、e1(l和en，根據所述波量Vjf)和V 2(f)來計算所述校準平 面（14)中的所述頻域內的絕對波量&1和131;通過第二數學運算將所計算出的絕對波量 和匕轉換成所述校準平面（14)中的時域內的RF信號的電壓u(t)和/或電流i(t)， 其特征在于， 為了確定所述誤差項和en，所述定向耦合器（18)的所述信號輸入（19)與 所述輸入線纜（10)及所述第一端口（12)、所述定向耦合器（18)的所述第一輸出（20)和 所述定向耦合器（18)的所述第二輸出（22)各自以電氣方式與校準裝置（26)相連接，并 且為了測量所述時變的第一信號值 Vl (t)和所述時變的第二信號值v2 (t)，將所述信號輸入 (19)、所述定向耦合器的所述第一輸出（20)和所述定向耦合器的所述第二輸出（22)與所 述校準裝置（26)隔離，并且將所述信號輸入（19)、所述定向耦合器的所述第一輸出（20)和 所述定向耦合器的所述第二輸出（22)以電氣方式與時域測量裝置（34)相連接， 其中，使用矢量網絡分析儀即VNA作為所述校準裝置（26)，其中所述VNA具有第一 VNA 端口（28)、第二 VNA 端口（30)和第三 VNA 端口（32)， 其中，在以電氣方式與所述第一輸出（20)相連接的所述第二VNA端口（30)處，測量經 由所述定向f禹合器（18)的所述第一輸出（20) f禹合出的所述第一 RF信號的分量的波量a2， 并且在以電氣方式與所述第二輸出（22)相連接的所述網絡分析儀（26)的所述第三VNA端 口（32)處，測量經由所述定向耦合器（18)的所述第二輸出（22)耦合出的所述第二RF信 號的分量的波量b 2， 其中，針對具有如下誤差矩陣I的、與所述VNA(26)的第一 VNA端口（28)相連接的所 述輸入線纜的第一端口（12)與所述校準平面（14)之間的兩端口誤差，
確定誤差項4、icu、11(1和in，并且根據所述誤差項im、icu、in)和iu確定所述誤差項 eoo、eoi、eio 矛口 eii， 由此，針對引導至所述定向耦合器（18)的所述信號輸入（19)的電氣輸入線纜（10)的 第一端口（12)、所述定向耦合器（18)的所述第一輸出（20)和所述定向耦合器（18)的所述 第二輸出（22)以及校準標準K(16)，根據以下公式、基于散射矩陣S的散射參數S lliK、S21，K 和S31，K/S21，K來計算所述誤差項e^、e 1(l和en以及所述誤差項4、i1(l和in，其中校 準標準K(16)在各情況下以電氣方式與所述校準平面（14)相連接，其中K等于0、S或M， 并且K分別代表類型0開路、類型S短路或類型Μ匹配的校準標準（16) : i〇〇 = SlljM, (4)
m _ (7) _ P) 其中，q是開路校準標準（16)的已知反射因數，并且。是短路校準標準（16)的已 知反射因數， 由此，根據以下公式，
m m 通過利用所述VNA(26)所執(zhí)行的針對以下波量的測量來確定所述散射參數511^ S21，K 和S31，k/S21，k:K述第一端口（12)處的所述第一 RF信號的波量％、所述第一端口（12)處的 所述第二RF信號的波量k、所述定向耦合器（18)的所述第一輸出（20)處的所述第一 RF 信號的分量的波量a2和所述定向耦合器（18)的所述第二輸出（22)處的所述第二RF信 號的分量的波量b 2，其中在各情況下所述校準標準K (16)以電氣方式連接至所述校準平面 (14)， 其中，根據以下公式來確定波量％和bp (13) (15) (18) 其中：
{?) (10) (14) 其中，rDUT是連接至所述校準平面（14)的所述待測裝置（16)即DUT的反射因數，并且 Zi是所述定向f禹合器（18)的第一輸出和第二輸出（20,22)處的阻抗。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述時變的第一信號值Vl(t) (72)和所述 時變的第二信號值v2(t) (74)分別是電壓或電流。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一數學運算是根據下式的快速 傅立葉變換即FFT， {V^l · Af)} = FFT{Vl(k · At)} (16) {V2(l · Af)} = FFT{v2(k · At)} (17) 其中 k = 0，1，"·，Ν-1 并且
其中：N是數據點的數量；Af是頻率增量，其中Af = 2fmay(N_l) ;At是時間增量，其 中Λ t = 0. 5/fmax ;fmax表示校準數據可用的最大頻率， 其中，所述第二數學運算是根據下式的逆快速傅立葉變換即IFFT，
(20) (21) 其中：?是所述校準平面中的阻抗。
4. 根據權利要求1至3中至少一項所述的方法，其特征在于，使用示波器作為所述時域 測量裝置（34)。
【文檔編號】G01R35/00GK104220894SQ201380018251
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權日:2012年3月28日
【發(fā)明者】C·齊茨, G·阿姆布雷希特 申請人:羅森伯格高頻技術有限及兩合公司