非插入式器件的测量

1、非插入式器件的测量因为微波工程上的需要，大多微波部件的端口都是阴头，而电缆件的端口却是一阴一阳，这些微波射频部件不能挺直衔接在矢量网络分析仪上举行直通测试，被称为非插入式器件。实际测量中，存在大量的非插入器件，他们端口衔接类型相反，阴阳极性相同，校及时不能挺直举行直通测量。为了让非插入式器件衔接上矢量网络分析仪，必需加双阴或双阳转接头，这样矢量网络分析仪的测试值并不是被测件实际值，而是被测件加上转接器的值。普通测量中都忽视了转接器的影响，认为所测结果就是被测件实际值，无形中将转接器的损耗和时延加在被测件上，从而无法得到被测件的精确值。或者测试中用不同的校准办法，例如，特性未确定直通法、特性确定

2、直通法、等适配器交换法、适配器移除等，削减转接器对被测件的影响，但这些办法无论优劣都无法挺直去除转接器对非插人器件的影响。本文通过单端口测试未知特性的转接器(如双阳和双阴接头)，按照算法和假设条件，使级联后理论计算值临近实际测量值，进而确定转接器的值，终于得到被测件的精确值，从而去除转接器在测试中对被测件的影响。1 原理信号流图(1所示)结合散射参数是分析微波网络和微波测量系统的简便有效办法。流图公式亦称梅森不接触环法则(masons non-touching loop rule)，简称梅森公式。按照梅森公式可以挺直求出信号流图中随意两点之间的传输值。图1 信号流梅森公式：由梅森公式可知 ：2

3、 验证过程适配器有无数种，为了讨论便利和具有普遍性，本实验用双阴和双阳做验证，其他类型的适配器原理和过程也是相同。试验中要用到矢量网络分析仪1台(100 mhz40 ghz)、电缆2根、24 mm的校准件1套(av31123，校准件和电缆精度要高，误差要小)，可编程步进衰减器1个。设置线性频率范围121 ghz，每100 mhz取一个点，扫描点数201，中频带宽100 hz。在矢量网络分析仪两端口接电缆，对电缆举行全双端口solt校准后，电缆端口为校准端面，去处12项系统误差。预备工作完成后，用法不同的办法举行测试。办法1中，双阴和双阳值是接50匹配负载计算得到；办法2中，双阴和双阳值是通过接

4、可编程步进衰减器计算得出。下面为2种办法的具体过程。21 办法1端口1接双阳接头后，分离衔接开路器、短路器、50 匹配负载(2所示)测出反射系数分离为ao、as、 al。端口2接双阴接头后，分离衔接开路器、短路器、50匹配负载(3所示)，测出反射系数分离为bo、bs、 bl。然后端口1挺直加开路器、短路器、50 匹配负载，测出反射系数分离为1o、1s、1l(4所示)。 端口2挺直加开路器、短路器，测得反射系数分离为2o、2s、 2l(5所示)。图3 双阴接开路器、短路器、匹配负载图4 端口5接开路器、短路器、匹配负载图5 端口2接开 路器、短路器、匹配负载由式(2)可以得到双阳、双阴的方程组

5、sa、sb分离为：式中：m11、m12、m21 、m22为待测双阳接头参数值,n11、n12、 n21、n22为双阴接头的s参数值。假设网络互易有，m12 = m21 n12 = n21，则方程组可解出双阳s参数矩阵sa和双阴s参数矩阵sb。分离为：22 办法2用2o db衰减器作为负载替代办法1中50 匹配负载，用矢量网络分析仪测出衰减器衔接双阴、双阳的反射系数al、bl，测得2o db衰减器的反射系数分离为 1l ，2l。其他步骤类似于办法1。计算出s并和办法1中的对照。下一页：验证双阳双阴接头的计算值3 验证为了上述办法的可行性，用2种办法验证双阳双阴接头的计算值。31 级联双阳双阴首先

6、计算出双阴双阳级联后的s参数 。级联二端口网络的s参数不能挺直计算出，需将s参数转换为t参数，求出级联值tab - tatb，再将级 联后的tab转换为sab。将双阳双阴级联(6所示)。图6 双阳双阴级联上述办法得到的s参数为参考值，将这些值和由梅森公式计算得到的s参数对照。将全部的测试数据用matlab软件处理，得到终于级联后的s参数曲线图和矢量网络分析仪中测试的s参数曲线对照。由图7可以看到s12、 s21，的差别很小，但s11、s22之间有些差别。办法1中接50 匹配负载和办法2中接20 db衰减器的两条曲线基本全都。双阳双阴级联后不管接那种负载，其级联值都为定值。存在差别的缘由是20

7、db衰减器不是标准器件，双阳双阴级联时有反射存在。11、s22">11、s22">图7 双阳双阴接20 db衰减器计算的和矢量网络分析仪测试的s11、s22s11理论计 算值的曲线图和矢量网络分析仪的测试曲线十分临近。在低频段，s22理论计算值的曲线图和矢量网络分析仪的测试曲线全都。在高频时理论计算值的曲线图要好一些，是由于反射系数在-40 db以下，并且隔离度较高。实际上，直通测试时双阳双阴的衔接端口受到影响。因此理论计算值比测量值更精确。实验中对标准件，转接器和衰减器有多次的衔接，每次衔接都会在不同程度引人人为误差。标准件的值是通过校准矢网后测试得到，没有采

8、纳更高一级的定标系统测试。传输参数的测量对得到s参数是不行缺少的，但试验中只是通过测量反射系数间接地得到传输参数 种种因素造成结果上必定存在一定的误差。对这些误差举行一定的修正就可以得出更好的结果。32 可编程步进衰减器下面的验证用法可编程步进衰减器，被测件为衰减器衰减值分离为0、10 db、20 db、30 db、40 db、50 db、60 db。衰减器的s参数由试验数据计算得到(810所示)。21理论值">图8 衰减器的s21理论值11理论值">图9 衰减器 的s11理论值22理论值">图10 衰减器的s22理论值由上面的计算结果可以看到：没接双阳双阴接头计算得到的可编程步进衰减器的s参数得到预期的结果。衰减器的计算值经过验证与给