一種用於矢量網絡分析儀材料測試的任意阻抗測試電路及方法
2023-06-11 12:25:06
一種用於矢量網絡分析儀材料測試的任意阻抗測試電路及方法
【專利摘要】本發明提出了一種任意阻抗測試電路，包括：頻率參考、單頻信號源S1、本振源L0、耦合鏈路模塊、接收機A和接收機R、計算機模塊以及阻抗匹配模塊；接收機A和接收機R還包括中頻調理模塊、AD採樣模塊以及DSP模塊；阻抗匹配模塊包括功分器、可調衰減器、可調移相器和差分放大器。本發明可將矢量網絡分析儀調諧至任意阻抗，增強系統進行材料測試時的靈敏度；相對於常規方法的阻抗轉換夾具，不必設計複雜的夾具，省時省力，並且匹配精度較高。
【專利說明】一種用於矢量網絡分析儀材料測試的任意阻抗測試電路及 方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及測試【技術領域】，特別涉及一種用於矢量網絡分析儀材料測試的任意阻 抗測試電路，還涉及一種用於矢量網絡分析儀材料測試的任意阻抗測試方法。
【背景技術】
[0002] 目前通用的矢量網絡分析儀只有兩種阻抗標準，一種是50 Q，一種是75 Q。絕大 多數器件測試均為標準測試，兩種標準已經足夠。
[0003] 但在使用矢量網絡分析測試一些高阻抗材料的條件下，如帶有襯底的薄膜、填充 被測材料的夾具，在進行分析時並不關心它的阻抗，而是介電常數、介電損耗、非線性參數 等材料特性，此時矢量網絡分析儀對這些參數的測試靈敏度將大打折扣。
[0004] 目前對於阻抗不匹配的材料測試通常做阻抗轉換夾具。阻抗轉換夾具的設計繁 瑣，耗費大量設計和製作時間，並且精度較低，質量難以保證。如果阻抗轉換夾具並不十分 精確，系統也只能在此阻抗條件下進行參數提取。
【發明內容】
[0005] 本發明提出一種用於矢量網絡分析儀材料測試的任意阻抗測試電路及方法，解決 了現有技術中阻抗轉換夾具設計繁瑣且精度較低的問題。
[0006] 本發明的技術方案是這樣實現的：
[0007] -種任意阻抗測試電路，包括：頻率參考、單頻信號源S1、本振源Ltl、耦合鏈路模 塊、接收機A和接收機R、計算機模塊以及阻抗匹配模塊；
[0008] 接收機A和接收機R還包括中頻調理模塊、AD採樣模塊以及DSP模塊；
[0009] 阻抗匹配模塊包括功分器、可調衰減器、可調移相器和差分放大器；
[0010] 頻率參考提供單頻信號源S1和本振源Ltl的輸入，單頻信號源S 1的頻率可調；中頻 頻率固定，本振源（Lci)的輸出頻率為信號源（S1)頻率加中頻頻率；
[0011] 單頻信號源信號S1加載於被測件，且由耦合鏈路模塊耦合檢測，功分的第一路信 號B 1送給接收機R，經過中頻調理、A\D採樣後求得幅度和相位表徵發射信號；功分的第二 路信號a2送入阻抗匹配模塊，進行衰減、移相；
[0012] 被測件產生的反射信號bi經過耦合鏈路模塊進入阻抗匹配模塊，和經過衰減、移 相的第二路信號a' 2做差分比較，比較結果送入接收機A，經過中頻調理、A/D採樣後求得幅 度和相位。
[0013] 可選地，所述功分器為電橋或耦合器。
[0014] 可選地，所述單頻信號源S1和本振源Ltl內部分別具有小數分頻、倍頻單元。
[0015] 基於上述測試電路，本發明還提供了一種任意阻抗測試方法，包括以下步驟： [0016] 步驟1，頻率參考提供單頻信號源S1和本振源Ltl的輸入，信號源S1的頻率可調，本 振源L ci的本振頻率為信號源S1頻率加中頻頻率；
[0017] 步驟2,信號源信號S1加載於被測件，且由耦合鏈路模塊前向耦合檢測，功分的第 一路信號％送給接收機R，經過中頻調理、A\D採樣後求得幅度和相位表徵發射信號；
[0018] 步驟3,功分的第二路信號a2送入阻抗匹配模塊，進行衰減、移相等操作，衰減幅度 為a，移相為0，移相後的信號a' 2 = a2*a ejw0 ;
[0019] 步驟4,被測件產生的反射信號Id1經過耦合鏈路模塊進入阻抗匹配模塊，和經過衰 減、移相的輸入信號a' 2做差分比較，送入接收機A，經過中頻調理、A/D採樣後求得幅度和 相位，設差分放大倍數為k，輸出信號b' ： = 0^-a' 2);
[0020] 步驟5,測試被測件襯底、或被測件及夾具的一個頻點，將阻抗匹配模塊調整至目 標阻抗，在此狀態下調整衰減器和放大器，使得差分放大器輸出為〇,記錄衰減幅度a C1和移 相9 ;
[0021] 步驟6,阻抗匹配模塊對信號S1的功分比為I : A，在阻抗匹配後的測試結果為：
【權利要求】
1. 一種任意阻抗測試電路，其特徵在於，包括：頻率參考、單頻信號源餌）、本振源 (Ltl)、耦合鏈路模塊、接收機A和接收機R、計算機模塊以及阻抗匹配模塊； 接收機A和接收機R還包括中頻調理模塊、AD採樣模塊以及DSP模塊； 阻抗匹配模塊包括功分器、可調衰減器、可調移相器和差分放大器； 頻率參考提供單頻信號源（S1)和本振源（Ltl)的輸入，單頻信號源（S1)的頻率可調；中 頻頻率固定，本振源（Ltl)的輸出頻率為信號源（S1)頻率加中頻頻率； 單頻信號源信號（S1)加載於被測件，且由耦合鏈路模塊耦合檢測，功分的第一路信號 (?)送給接收機R，經過中頻調理、A\D採樣後求得幅度和相位表徵發射信號；功分的第二 路信號（a2)送入阻抗匹配模塊，進行衰減、移相，衰減幅度為α，移相為Θ，移相後的信號 a，2 = a2* a eJw!!; 被測件產生的反射信號（h)經過耦合鏈路模塊進入阻抗匹配模塊，和經過衰減、移相 的第二路信號（a'2)做差分比較，比較結果送入接收機A，經過中頻調理、A/D採樣後求得幅 度和相位。
2. 如權利要求1所述的任意阻抗測試電路，其特徵在於，所述功分器為電橋或耦合器。
3. 如權利要求1所述的任意阻抗測試電路，其特徵在於，所述單頻信號源（S1)和本振 源（U)內部分別具有小數分頻、倍頻單元。
4. 一種任意阻抗測試方法，其特徵在於，包括以下步驟： 步驟（1)，頻率參考提供單頻信號源（S1)和本振源（Ltl)的輸入，信號源（S1)的頻率可 調，本振源（Ltl)的本振頻率為信號源（S1)頻率加中頻頻率； 步驟（2)，信號源信號（S1)加載於被測件，且由耦合鏈路模塊耦合檢測，功分的第一路 信號（?)送給接收機R，經過中頻調理、A\D採樣後求得幅度和相位表徵發射信號； 步驟⑶，功分的第二路信號（a2)送入阻抗匹配模塊，進行衰減、移相操作，衰減幅度為 α ,移相為Θ，移相後的信號a' 2 = a2*a ejw0 ; 步驟（4)，被測件產生的反射信號（Id1)經過耦合鏈路模塊進入阻抗匹配模塊，和經過衰 減、移相的輸入信號（a' 2)做差分比較，送入接收機A，經過中頻調理、A/D採樣後求得幅度 和相位，設差分放大倍數為k，輸出信號b' i = (bra' 2); 步驟（5)，測試被測件襯底、或被測件及夾具的一個頻點，將阻抗匹配模塊調整至目標 阻抗，在此狀態下調整衰減器和放大器，使得差分放大器輸出為〇,記錄衰減幅度a ^和移相 Θ ; 步驟（6),阻抗匹配模塊對信號S1的功分比為1 : Λ，在阻抗匹配後的測試結果為：
5. 如權利要求4所述的一種任意阻抗測試方法，其特徵在於，單頻信號源（S1)和本振 源（U)內部分別具有小數分頻、倍頻單元。
【文檔編號】G01R27/28GK104375011SQ201410662638
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】楊保國, 梁勝利, 王尊峰, 年夫順 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所