Способ калибровки коаксиального контактного устройства Советский патент 1992 года по МПК G01R27/28 

Способ относится к области СВЧ-радио- измерений, в частности к измерению S-параметров.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг.1 приведена структурная схема коаксиального контактного устройства (ККУ), между измерительными входами Н которого включен отрезок полосковой линии с волновым сопротивлением Zn; на фиг.2 - четырехполюсник погрешности S™, характеризующий неоднозначность включения отрезка полосковой линии в ККУ; на фиг.З - структурная схема ККУ, между измерительными входами i-i которого включен исследуемый четырехполюсник S.

Способ реализуется следующим образом.

Измеряют комплексные коэффициенты

(О отражения (ККО) рт на входах Ai-Ai ККУ

при поочередном подключении к его измерительным входам i -i согласованного/01 О

и короткозамкнутогр/}2 -1 и рз 1 коакси- . альных калибраторов, где i 1, 2 - индекс измерительного входа ККУ; m 1, 2, 3 - порядковый номер коаксиального калибратора.

0)

00

с

Правильный выбор знака в (1) соответствует наиболее близкому удовлетворению вычислительной фазы уъг фазовому соотношению

2 2р21(|) « р22{0 + у 10) ± л. (2)

из которых после нормировки получим 521(|) (1+511(1№17го

Si2(i) (i+s22(l))o7zT

(7)

где Zi - волновое сопротивление коаксиальных калибрат оров.

Используя условие взаимности четыПОЛЮСНИКОВ ПОГПтННПГ.ТЙЙ .ЯочС snW

Соотношение (2) записано при условии малых потерь в ККУ.

Выше рассмотренная процедура калибровки ККУ обеспечивает высокую-точность измерения 5,2- параметров коаксиальных 5 четырехполюсников. Однако измерение S, Z - параметров полосковых четырехполюсников может сопровождаться значительными погрешностями. Эти погрешности

вызваны неоднозначностью включения по- 10 рехполюсников погрешностей 21W 812 лоскового четырехполюсника в ККУ по фиг. 1из (7) получим окончательные выражения

и полосковую линию. Причем при условии для вычисления остальных -параметров того, что длина области соединения BrBi1- -Н1 у А/4 эти погрешности можно охарактеризовать четырехполюсниками по- 15 грешности, схема замещения которых приведена на фиг.2, где I 1, 2 - индекс входного i 1 и выходного i 2 четырехполюсника погрешности.для исключения погрешностей, вносиДля исключения этих погрешностей до- 20 мых четырехполюсниками погрешностей s ° полнительно измеряют S1 - параметры и S(i), объединим их в результирующие четы- двух отрезков полосковой линии с извест- novm-mu um/n .,,.,,.-,-. Ј№) .,„.. -., ным волновым сопротивлением Zo и длинами 1К, отличающимися на величину, близкую четверти длины волны Я/4, поочередно 25

Sl2(i)S21(0 (1+S«1(VZl/Zo

„(0 M4.Q..0 Zi

S22W (1+Sl11

Zo

- 1

(8)

рехполюсники погрешностей Q®, как показано на фиг.З

Sl2(l)S21(i)S21(l

,(0

(I).

Qiiw-Snw +

1-S22(0S11« Sl2(i)Sl2«

включаемыми между измерительнымдами -{ ККУ в соответствии с фиг.1.

Далее вычисляют Sn - параметырехполюсников погрешности

AWUWp fat 4М4{4)е№Е -( Dne -b{tbtze

S«Sweipp2-A(2VJ

Mel SCO jp,E2 № Ы 52z512eJI -бадб е11

s - °ii

cWpiiiBz Ј( w

J.n С-D ,л С

Ла

я2

Для определения остальных S - параметров четырехполюсников погрешностей запишем уравнения, связывающие падаю- щие, ai, 32, и отраженные bi, b2 волны в плоскостях Bj-Bi и Н1 по фиг.2

из которых после нормировки получим 521(|) (1+511(1№17го

Si2(i) (i+s22(l))o7zT

(7)

где Zi - волновое сопротивление коаксиальных калибрат оров.

Используя условие взаимности четыПОЛЮСНИКОВ ПОГПтННПГ.ТЙЙ .ЯочС snW

рехполюсников погрешностей 21W 812 из (7) получим окончательные выражения

вычисления остальных -параметров для исключения погрешностей, вносиSl2(i)S21(0 (1+S«1(VZl/Zo

„(0 M4.Q..0 Zi

S22W (1+Sl11

Zo

- 1

(8)

мых четырехполюсниками погрешностей s ° и S(i), объединим их в результирующие четы- novm-mu um/n .,,.,,.-,-. Ј№) .,„.. -.,

рехполюсники погрешностей Q®, как показано на фиг.З

Sl2(l)S21(i)S21(l

,(0

(I).

Qiiw-Snw +

Q12(I)Q21(0

1-S22(0S11« Sl2(i)Sl2«

S21fflS21(l)

(9)

35

л

40

822й-822й +

1-S220)S11(I) 512(1)521«822«

1-S22(l)SnW

Тогда для определения измеренных S- параметров исследуемого четырехполюсника можно использовать выражения

Использование: при СВЧ-измерениях, в частности измерении S-параметров. Сущность изобретения: способ калибровки коаксиального контактного устройства, содержащего два коаксиально-полосковых перехода, основан на измерении комплексных коэффициентов отражения на входах этих переходов при последовательном подключении к ним коаксиальных калибраторов; измерении S-параметров двух отрезков полосковой линии с известным волновым сопротивлением и длинами, отличающимися на величину, близкую или равную четверти волны, и вычислении S-параметров четырехполюсника погрешности. 3 ил.

bi s n(i)ai + s i2(i)a2 (l)ai + S22(l)a2

Из этих уравнений при условии Ui 1)2 и ai + bi 32 + b2 получим

31(1 - S210)) + S l 10) 32(1 - S12(I)) + S22(l).

(5)

Равенству (5) удовлетворяют выражения вида 55

&i«-1 + SnW /«х

S12W 1 + S22

,W

(4) 45

rs.:&4 а Кбй-ь- й-шб..:

ё Wn

5«-Qiz

i. AM A

0

(i.fiS- SnQ S -b1 fir 5,,snQ ;jQ ,V

5«5(r-u (5,,6 Vb Hsz2Q 4 )J|r(5l,6S-b H6MQl V-u)

.,

rV Q12(1)Q21(1), Л биЮ-аЛЯ

S-S - параметры исследуемого четырехполюсника, измеренные на входах Ai-Ai ККУ.

Кром.е того, можно определить и его Z- параметры

1 +р

Zi Zo - (11)

1-Я где/Э| - ККО в плоскости входа,

r,-Qi,W

10 известными волновым сопротивлением Zo и длинами I,, отличающийся на величину, близкую или равную четверти волны, при. . ... л. л . « CvJ r-i tr /iT-K rtr ЛППДПОПО 1ЛТ

я

чем с учетом S -параметров определяют

/12) S -параметры четырехполюсников по(Г, - Qn(l)) Q220) + Qi2(l) Q21(0 15 грешности

Siif1)-($iiwSi2(1)e -SiimSi2®eW)/

П - ККО, измеряемый на входах Ai-Aj

ККУ.л

Таким образом, по S-параметрам и ККО П, измеренным на входах А,-А| ККУ, можно определить S-, Z-параметры включенного в него исследуемого четырехполюсника Причем в выражениях (9) при измерении S.Z-параметров коаксиальных четырехполюсников S11W S22(0 О И S12(|) 521(1) 1В случае совместной калибровки ККУ с измерительными каналами анализатора Sn -S22(0 OHSi2(i) S2i(i)1.

Преимуществом рассмотренного способа калибровки является то, что он реализуется с минимальным числом полосковых калибраторов, не требующих аттестации. Формула изобретения Способ калибровки коаксиального контактного устройства, содержащего два коак20

/(Si2(1)(

ii (S22(2}Si2 S22 Si2«e 4)/

/((2)

25 Si2(k) S2/k) (1 + Sn(kWzi/Zo;

oW

S22w (1+Sn

c«M

IL

Zo

1,

30

35

где k 1, 2 - порядковый номер четырехполюсника погрешности, / 2 л/Я - фазовая постоянная,

Zi - волновое сопротивление коаксиальных калибраторов, которые используют для корректировки погрешности измерения S-параметров полосковых узлов

сиально-полосковых перехода основанный на измерении комплексных коэффициентов отражения на входах переходов при последовательном подключении к ним коаксиальных калибраторов с последующим определением их S-параметров отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют ST -параметры двух отрезков полосковой линии с

известными волновым сопротивлением Zo и длинами I,, отличающийся на величину, близкую или равную четверти волны, при. . ... л. л . « CvJ r-i tr /iT-K rtr ЛППДПОПО 1ЛТ

чем с учетом S -параметров определяют

20

/(Si2(1)(

ii (S22(2}Si2 S22 Si2«e 4)/

/((2)

25 Si2(k) S2/k) (1 + Sn(kWzi/Zo;

oW

S22w (1+Sn

c«M

IL

Zo

1,

0

5

где k 1, 2 - порядковый номер четырехполюсника погрешности, / 2 л/Я - фазовая постоянная,

Zi - волновое сопротивление коаксиальных калибраторов, которые используют для корректировки погрешности измерения S-параметров полосковых узлов

Фиг.1

В; I t и.

s(l)

д.

If

U0

p . I fj

-t-5-j-0 B/lI/7

ФИГ. 2

ФИГ J

s(l)

д.

If

. I fj

U0