一种用于矢量网络分析仪材料测试的任意阻抗测试电路及方法
【专利摘要】本发明提出了一种任意阻抗测试电路，包括：频率参考、单频信号源S1、本振源L0、耦合链路模块、接收机A和接收机R、计算机模块以及阻抗匹配模块；接收机A和接收机R还包括中频调理模块、AD采样模块以及DSP模块；阻抗匹配模块包括功分器、可调衰减器、可调移相器和差分放大器。本发明可将矢量网络分析仪调谐至任意阻抗，增强系统进行材料测试时的灵敏度；相对于常规方法的阻抗转换夹具，不必设计复杂的夹具，省时省力，并且匹配精度较高。
【专利说明】一种用于矢量网络分析仪材料测试的任意阻抗测试电路及 方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测试【技术领域】，特别涉及一种用于矢量网络分析仪材料测试的任意阻 抗测试电路，还涉及一种用于矢量网络分析仪材料测试的任意阻抗测试方法。
【背景技术】
[0002] 目前通用的矢量网络分析仪只有两种阻抗标准，一种是50 Q，一种是75 Q。绝大 多数器件测试均为标准测试，两种标准已经足够。
[0003] 但在使用矢量网络分析测试一些高阻抗材料的条件下，如带有衬底的薄膜、填充 被测材料的夹具，在进行分析时并不关心它的阻抗，而是介电常数、介电损耗、非线性参数 等材料特性，此时矢量网络分析仪对这些参数的测试灵敏度将大打折扣。
[0004] 目前对于阻抗不匹配的材料测试通常做阻抗转换夹具。阻抗转换夹具的设计繁 琐，耗费大量设计和制作时间，并且精度较低，质量难以保证。如果阻抗转换夹具并不十分 精确，系统也只能在此阻抗条件下进行参数提取。
【发明内容】
[0005] 本发明提出一种用于矢量网络分析仪材料测试的任意阻抗测试电路及方法，解决 了现有技术中阻抗转换夹具设计繁琐且精度较低的问题。
[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0007] -种任意阻抗测试电路，包括：频率参考、单频信号源S1、本振源Ltl、耦合链路模 块、接收机A和接收机R、计算机模块以及阻抗匹配模块；
[0008] 接收机A和接收机R还包括中频调理模块、AD采样模块以及DSP模块；
[0009] 阻抗匹配模块包括功分器、可调衰减器、可调移相器和差分放大器；
[0010] 频率参考提供单频信号源S1和本振源Ltl的输入，单频信号源S 1的频率可调；中频 频率固定，本振源（Lci)的输出频率为信号源（S1)频率加中频频率；
[0011] 单频信号源信号S1加载于被测件，且由耦合链路模块耦合检测，功分的第一路信 号B 1送给接收机R，经过中频调理、A\D采样后求得幅度和相位表征发射信号；功分的第二 路信号a2送入阻抗匹配模块，进行衰减、移相；
[0012] 被测件产生的反射信号bi经过耦合链路模块进入阻抗匹配模块，和经过衰减、移 相的第二路信号a' 2做差分比较，比较结果送入接收机A，经过中频调理、A/D采样后求得幅 度和相位。
[0013] 可选地，所述功分器为电桥或耦合器。
[0014] 可选地，所述单频信号源S1和本振源Ltl内部分别具有小数分频、倍频单元。
[0015] 基于上述测试电路，本发明还提供了一种任意阻抗测试方法，包括以下步骤： [0016] 步骤1，频率参考提供单频信号源S1和本振源Ltl的输入，信号源S1的频率可调，本 振源L ci的本振频率为信号源S1频率加中频频率；
[0017] 步骤2,信号源信号S1加载于被测件，且由耦合链路模块前向耦合检测，功分的第 一路信号％送给接收机R，经过中频调理、A\D采样后求得幅度和相位表征发射信号；
[0018] 步骤3,功分的第二路信号a2送入阻抗匹配模块，进行衰减、移相等操作，衰减幅度 为a，移相为0，移相后的信号a' 2 = a2*a ejw0 ;
[0019] 步骤4,被测件产生的反射信号Id1经过耦合链路模块进入阻抗匹配模块，和经过衰 减、移相的输入信号a' 2做差分比较，送入接收机A，经过中频调理、A/D采样后求得幅度和 相位，设差分放大倍数为k，输出信号b' ： = 0^-a' 2);
[0020] 步骤5,测试被测件衬底、或被测件及夹具的一个频点，将阻抗匹配模块调整至目 标阻抗，在此状态下调整衰减器和放大器，使得差分放大器输出为〇,记录衰减幅度a C1和移 相9 ;
[0021] 步骤6,阻抗匹配模块对信号S1的功分比为I : A，在阻抗匹配后的测试结果为：
【权利要求】
1. 一种任意阻抗测试电路，其特征在于，包括：频率参考、单频信号源饵）、本振源 (Ltl)、耦合链路模块、接收机A和接收机R、计算机模块以及阻抗匹配模块； 接收机A和接收机R还包括中频调理模块、AD采样模块以及DSP模块； 阻抗匹配模块包括功分器、可调衰减器、可调移相器和差分放大器； 频率参考提供单频信号源（S1)和本振源（Ltl)的输入，单频信号源（S1)的频率可调；中 频频率固定，本振源（Ltl)的输出频率为信号源（S1)频率加中频频率； 单频信号源信号（S1)加载于被测件，且由耦合链路模块耦合检测，功分的第一路信号 (?)送给接收机R，经过中频调理、A\D采样后求得幅度和相位表征发射信号；功分的第二 路信号（a2)送入阻抗匹配模块，进行衰减、移相，衰减幅度为α，移相为Θ，移相后的信号 a，2 = a2* a eJw!!; 被测件产生的反射信号（h)经过耦合链路模块进入阻抗匹配模块，和经过衰减、移相 的第二路信号（a'2)做差分比较，比较结果送入接收机A，经过中频调理、A/D采样后求得幅 度和相位。
2. 如权利要求1所述的任意阻抗测试电路，其特征在于，所述功分器为电桥或耦合器。
3. 如权利要求1所述的任意阻抗测试电路，其特征在于，所述单频信号源（S1)和本振 源（U)内部分别具有小数分频、倍频单元。
4. 一种任意阻抗测试方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤（1)，频率参考提供单频信号源（S1)和本振源（Ltl)的输入，信号源（S1)的频率可 调，本振源（Ltl)的本振频率为信号源（S1)频率加中频频率； 步骤（2)，信号源信号（S1)加载于被测件，且由耦合链路模块耦合检测，功分的第一路 信号（?)送给接收机R，经过中频调理、A\D采样后求得幅度和相位表征发射信号； 步骤⑶，功分的第二路信号（a2)送入阻抗匹配模块，进行衰减、移相操作，衰减幅度为 α ,移相为Θ，移相后的信号a' 2 = a2*a ejw0 ; 步骤（4)，被测件产生的反射信号（Id1)经过耦合链路模块进入阻抗匹配模块，和经过衰 减、移相的输入信号（a' 2)做差分比较，送入接收机A，经过中频调理、A/D采样后求得幅度 和相位，设差分放大倍数为k，输出信号b' i = (bra' 2); 步骤（5)，测试被测件衬底、或被测件及夹具的一个频点，将阻抗匹配模块调整至目标 阻抗，在此状态下调整衰减器和放大器，使得差分放大器输出为〇,记录衰减幅度a ^和移相 Θ ; 步骤（6),阻抗匹配模块对信号S1的功分比为1 : Λ，在阻抗匹配后的测试结果为：
5. 如权利要求4所述的一种任意阻抗测试方法，其特征在于，单频信号源（S1)和本振 源（U)内部分别具有小数分频、倍频单元。
【文档编号】G01R27/28GK104375011SQ201410662638
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】杨保国, 梁胜利, 王尊峰, 年夫顺 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所