一种测试夹具误差剔除方法技术

本发明专利技术公开一种测试夹具误差剔除方法，其包括：过程1：使用测试夹具夹持被测件进行测量；然后将被测件与标准件组合为校验被测件，再次使用测试夹具夹持该校验被测件进行测量；过程2利用自动端口延伸分别对被测件以及校验被测件进行测试，得到测试夹具的参数、被测件的参数以及校验被测件的参数；过程3：利用校验被测件的参数对被测件的参数进行修正：判定校验被测件的参数和被测件的参数的比例是否在预设区域内，如果在，则该被测件的参数为准确值，结束本次测试；如果不在，则通过去嵌入方法对被测件进行去除夹具误差。本发明专利技术采用上述方法，通过被测件以及校验被测件的比对，修正了APE对于反射测量这种方法产生的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种测试夹具误差剔除方法
本专利技术涉及矢量网络分析仪的校准
，具体涉及一种测试夹具误差剔除方法。
技术介绍
目前的矢量网络分析仪，是新一代微波毫米波测量技术及射频功率器件的表征平台。矢量网络分析仪既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位，即通过激励—响应测试来建立线性网络的传输与阻抗，矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。矢量网络分析仪功能很多，被称为“仪器之王”，是射频微波领域的万用表，主要测试微波网络的S参数。在微波频段，因为采用了波的概念，所以微波网络常用S参数表示。双口网络都可以用4个S参数(S11、S12、S21、S22)来表示其端口特性。S参量表达的是功率波，可以用入射功率波和反射功率波的方式来定义网络的输入、输出关系。S参数类似于反射和传输特性。在测量、建模和设计多元件的复杂系统中，器件的S参数特性起着关键的作用。矢量网络分析仪能方便快捷地测量出被测器件的四个S参数。矢量网络分析仪采用校准和矢量误差修正提高测量精度，基于校准件的电子校准应用日趋广泛。矢量网络分析仪的附件包括各种校准件，在日常测试时必须先进行校准。校准的目的即是修正矢量网络分析仪的系统误差。掌握矢量网络分析仪的误差修正原理和操作方法，有助于操作者更好地使用矢量网络分析仪，取得真实可靠的测试结果。标准件又称校准件，其技术指标已知，并且是可表征的。常用的校准标准有开路器、短路器、固定匹配负载、滑动匹配负载和精密空气线等，每一套标准件至少包含三个性能差别很大且相对独立的标准。美国Aglient公司根据不同测试精度将标准件分成三个级别，即经济级校准件，主要有开路器、短路器和固定匹配负载；标准级校准件，主要有开路器、短路器和滑动匹配负载；精密级校准件，主要有开路器、短路器、低频固定负载和精密空气线。每一个标准都有严格的数学定义，标准件的数学定义放在磁盘或磁带中供矢量网络分析仪调用。在微波射频领域，测试一个器件最大的挑战之一，是如何消除有害的测试夹具效应。不消除这一效应，就无法得到被测器件的精确特性。这导致即使器件性能再好，也只能得到较低的产品规格。射频电路设计中大量使用表面贴装器件(SMD)，而在使用标准仪器(如网络分析仪等)对SMD器件进行测试时需要特定的测量测试夹具实现测试仪器同轴测试端到器件输入端的转接。测量过程中测试夹具的特性也将包含在测试结果之中，获得SMD器件阻抗特性关键是从测量结果中去除测试夹具的影响。目前去除测试夹具的方法主要有网络分析仪端口延伸法、去嵌入法、SOLT校准法、TRL校准法、归一化法、电延时法、时域反射测量法等，各种方法在操作难易度和测量精确性上各有优缺点。目前有三种消除测试夹具效应的技术：建模，去嵌入和直接测量。测试夹具和被测件(DUT)的相对特性决定了需要哪种水平的校准来满足必须的测量精度。接下来将分别介绍端口延伸(建模)和去嵌入的技术。(1)端口延伸和自动端口延伸在矢量网络分析仪的射频测量工具箱中，端口延伸是最简单的方法。它不需要建立精密的，测试夹具测试的校准标准。通常，端口延伸仅用来补偿测试夹具造成的测试端面和DUT之间的相位和群延迟的变化。但是现在，已经有了自动端口延伸功能(APE)，它也可以提供对插损的补偿。APE利用开路或短路标准器件进行测试夹具补偿。开路标准器件等效于一个未使用的测试夹具，短路标准器件相当于将一个金属板覆盖所有的接线端，使它们与测试夹具的地短路。由于不需要为每个测试夹具制造精确的标准器件，可以大大提高多端口器件的开发效率。使用APE一般需要两个步骤：第一步，做一个全双端口的校准，这一步去除了矢网、连接电缆和各种同轴连接器的误差，并给所有的测试夹具连接处以很好的源匹配。这一步对于有着很好的连接器匹配(30dB左右或者更好)的测试夹具非常重要。第二步是使用APE进行测试夹具的校准。这一步就可以去掉测试夹具的插损和响应延迟。如果进行快速测量，第一步可以省去。响应校准可以用来校准整个的测试系统。对于传输测量是很容易满足要求的，但对于反射测量这种方法会有很多的误差。(2)测试夹具去嵌入功能通过测量某些标准件(开路、短路、匹配负载等)得到测试夹具的射频模型(主要是测试夹具的S参数特性)，然后利用虚拟仪器中的矩阵运算对具体器件的测量结果进行去嵌入处理，从中消除测试夹具的影响，得到器件精确的射频阻抗特性。从被测件测量中去除测试夹具的过程可以用转移散射参数矩阵来完成。利用不同的校准模型，能直接在矢量网络分析仪上完成去嵌入计算。如果将测试夹具的影响考虑成矢量网络分析仪误差校准系数的一部分，则实时去嵌入测量的结果就可以直接显示在矢量网络分析仪上。在推导去嵌入的数学公式之前，必须以方便的形式表示出测试夹具和被测件。利用信号流图，可以将测试夹具和器件表示成3个独立的2端口网络。这样，测试夹具便分为两半，以表示被测件每一侧上的同轴接口转非同轴接口。两半测试夹具被指定为分别代表测试夹具左侧和右侧的FixtureA和FixtureB。如直接将三个网络的矩阵相乘，便会发现将S参数矩阵变换成转移散射矩阵或T参数在数学处理上更加方便。二端口T参数矩阵可表示为[T]。这里，[T]定义为具有网络的四个参数：由于我们将测试夹具和被测件定义为三个级联网络，所以很容易将它们各自的T参数网络TA、TDUT和TB相乘。只有利用T参数才能将这个简单的矩阵方程写成下列形式：[TA][TDUT][TB]。测试夹具误差剔除方法，也即去除测试夹具两侧的TA和TB，并获取被测件或TDUT的信息。目前的测试夹具误差剔除，主要是利用测试夹具的S或T参数模型以及矢量网络分析仪对测试夹具和被测件的组合测量结果，即可以应用上述矩阵方程从测量结果中去除所嵌入的测试夹具。上述三种消除测试夹具效应的方法，其中，直接测量方法的人工误差仍然存在，且给测试人员带来不便。建模方法中，使用APE进行测试夹具的校准，对于传输测量是很容易满足要求的，但对于反射测量这种方法会有很多的误差。而对于去嵌入方法，其误差剔除过程通常是由矢量网络分析仪获取测量结果之后执行的，且需要矩阵运算进行误差去除，因此测试过程复杂，测试时间长。另外，由于技术条件限制，建模方法和去嵌入方法得到的测试结果均具有一定的误差，在某些要求精确的场合，上述方法均不能达到要求。
技术实现思路
因此，针对上述的问题，本专利技术提出一种测试夹具误差剔除方法，结合建模和去嵌入方法，对两种方法下产生的误差进行修正，将矢量网络分析仪的测试过程中用到的测试夹具所产生的误差精确剔除，完全消除夹具效应，从而得到精确的被测件的参数。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用技术方案是，一种测试夹具误差剔除方法，使用测试夹具夹持被测件进行测量后，消除测试夹具对测量结果的影响，包括如下过程：过程1：使用测试夹具夹持被测件进行测量；然后将被测件与标准件组合为校验被测件，再次使用测试夹具夹持该校验被测件进行测量；其中，该标准件是开路标准器件或短路标准器件；其中，开路标准器件等效于一个未使用的测试夹具，短路标准器件相当于将一个金属板覆盖所有的接线端，使它们与测试夹具的地短路；过程2：利用自动端口延伸分别对被测件以及校验被测件进行测试，得到测试夹具的参数、被测件的参数以及校验被测件的参数；其中，自动端口延展技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试夹具误差剔除方法，是使用测试夹具夹持被测件进行测量后，消除测试夹具对测量结果的影响，其特征在于：包括如下过程：过程1：使用测试夹具夹持被测件进行测量；然后将被测件与标准件组合为校验被测件，再次使用测试夹具夹持该校验被测件进行测量；其中，该标准件是开路标准器件或开路标准器件；其中，短路标准器件等效于一个未使用的测试夹具，短路标准器件相当于将一个金属板覆盖所有的接线端，使它们与测试夹具的地短路；过程2：利用自动端口延伸分别对被测件以及校验被测件进行测试，得到测试夹具的参数、被测件的参数以及校验被测件的参数；过程3：利用校验被测件的参数对被测件的参数进行修正：被测件的参数和校验被测件的参数的比值记为A，首先判定校验被测件的参数和被测件的参数的比例是否在A的区域内，如果在该区域内，则该被测件的参数为准确值，结束本次测试；如果不在该区域内，则执行过程4；过程4：测量标准件的参数获得测试夹具的S参数矩阵，然后通过矩阵运算对被测件的测量结果进行去嵌入处理，得到被测件和测试夹具的组合参数；然后利用将测试夹具的S参数矩阵，将测试夹具的组合参数拆分，获得被测件的参数和测试夹具的参数。

【技术特征摘要】
1.一种测试夹具误差剔除方法，使用测试夹具夹持被测件进行测量后，消除测试夹具对测量结果的影响，其特征在于：包括如下过程：过程1：使用测试夹具夹持被测件进行测量；然后将被测件与标准件组合为校验被测件，再次使用测试夹具夹持该校验被测件进行测量；其中，该标准件是开路标准器件或短路标准器件；其中，开路标准器件等效于一个未使用的测试夹具，短路标准器件相当于将一个金属板覆盖所有的接线端，使它们与测试夹具的地短路；过程2：利用自动端口延伸分别对被测件以及校验被测件进行测试，得到测试夹具的参数、被测件的参数以及校验被测件的参数；过程3：利用校验被测件的参数对被测件的参数进行修正：被测件的参数和校验被测件的参数的比值由多次实验得到结果范围值，将该结果范围值记为A，首先判定校验被测件的参数和被测件的参数的比例是否在A的区域内，如果在该区域内，则该被测件的参数为准确值，结束本次测试；如果不在该区域内，则执行过程4；过程4：测量标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚楠，郑志原，叶进发，
申请(专利权)人：福建火炬电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35