表面贴装微波器件S参数测试系统及测试数据校准方法

摘要

本发明公开了一种表面贴装微波器件S参数测试系统及测试数据校准方法，被测器件的输出与定向耦合器相连，定向耦合器与信号发生器相连，每个定向耦合器的两路输出分别依次通过功率检波器和模数转换器与中央控制器连接；它还包括电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路，电压、电流和温度检测电路的输出均通过模数转换器与中央控制器连接。校准方法包括：确认校准状态；使用机械校准套件进行校准；使用电子校准套件进行校准。本发明能够测试工作在大功率或大动态范围工作状态下的滤波器件S参数，且测试功率及频率范围广；能够检测器件的温度、电压及电流，提高了其使用安全性和稳定性；采用双重校准方法，可进一步提高S参数测试结果的准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波器件测试系统，特别是涉及一种表面贴装微波器件S参数测试系统及测试数据校准方法。

背景技术

随着微波技术的发展，微带电路和系统的设计逐步变成传输线、单片微波集成电路和微波无源电路的设计和应用，表面贴装是目前微波器件发展的一个重要方面。小型化表面贴装微波器件系列产品主要包括功分器、耦合器、90度电桥等，满足无线通信、导航、雷达等电子设备的小型化、表面贴装及电性能需求，具有广阔的市场前景。

S参数即微波器件的散射参数，被定义为在给定频率和系统阻抗的条件下任何非理想多端口网络的传输和反射特性。对于任何射频和微波器件而言，当工作功率过大时，其某些物理特性都会发生变化，如温度的变化、放大器工作点的变化等，这些物理特性的变化都将直接导致微波器件S参数的变化。

传统的微波器件S参数的测试多采用网络分析仪实现，但网络分析仪只能完成被测微波器件在小信号情况下的测试，无法准确地测试微波器件在真实工作状态或大功率工作状态下的各项参数，因此，也无法有效地仿真被测器件在真实环境下的工作状态。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够测试工作在大功率工作状态下的滤波器件S参数，并能同时检测微波器件工作电压、电流和温度的表面贴装微波器件S参数测试系统及测试数据校准方法，在测试前对测试系统进行精确的数据校准，有助于进一步提高微波器件S参数测试结果的准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：表面贴装微波器件S参数测试系统，它由四个S参数测试电路组成，每个S参数测试电路由功率检波器和模数转换器构成，被测表面贴装微波器件的输出分别与定向耦合器a、定向耦合器b相连，定向耦合器a和定向耦合器b的输入还分别与信号发生器相连接，定向耦合器a的两路输出分别依次通过功率检波器和模数转换器与中央控制器的输入连接，定向耦合器b的两路输出亦分别依次通过功率检波器和模数转换器与中央控制器的输入连接；

它还包括电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路，电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路的输入均连接被测表面贴装微波器件，电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路的输出均通过模数转换器与中央控制器连接。

进一步地，表面贴装微波器件S参数测试系统还包括一个用于对测得的S参数进行分析和计算的上位机，上位机通过总线与中央控制器相连。

表面贴装微波器件S参数测试系统数据校准方法，它包括混频器测试标量校准的步骤，所述的混频器测试标量校准步骤包括以下子步骤：

S11：确认校准状态：查看各个通道误差校正的进程，对于标量混频器适用的迹线则添加状态；

S12：使用机械校准套件进行校准，它包括以下步骤：

S121：启动频偏；

S122：选择要校准的通道；

S123：选择要校准的端口；

S124：选择测试端口，手动进行混频器标量校准；

S13：使用电子校准套件ECal进行校准，它包括以下步骤：

S131：启动频偏；

S132：选择要校准的通道；

S133：选择要校准的端口；

S134：选择测试端口，启动标量混频器校准；

S135：开启功率计和传感器；

S136：将所选测试端口连接到电子校准套件ECal，并将电子校准套件ECal通过USB接线连接至测试装置的USB接口； 

S137：计算校准系数，自动打开误差校正功能。 

本发明的有益效果是：

1）能够测试工作在大功率或大动态范围工作状态下的滤波器件S参数，且测试功率可达毫瓦级到千瓦级，而且可测试频率的范围较广；

2）能够检测微波器件的温度，使得S参数测试系统能够测量被测器件在大功率持续作用下温度的变化及烧穿分析；

3）能够检测微波器件工作电压和电流，使得S参数测试系统能够对被测器件在大功率持续作用下的电流、电压变化进行检测，提高了微波器件使用的安全性和稳定性；

4）提供了一种基于机械校准和电子校准双重校准的测试数据校准方法，在测试前对测试系统进行精确的数据校准，有助于进一步提高微波器件S参数测试结果的准确性。 

附图说明

图1为本发明S参数测试系统的结构示意框图；

图2为使用机械校准套件进行校准步骤的操作流程图；

图3为使用电子校准套件ECal进行校准步骤的操作流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，表面贴装微波器件S参数测试系统，它由四个S参数测试电路组成，每个S参数测试电路由功率检波器和模数转换器构成，被测表面贴装微波器件的输出分别与定向耦合器a、定向耦合器b相连，定向耦合器a和定向耦合器b的输入还分别与信号发生器相连接，定向耦合器a的两路输出分别依次通过功率检波器和模数转换器与中央控制器的输入连接，定向耦合器b的两路输出亦分别依次通过功率检波器和模数转换器与中央控制器的输入连接。

它还包括电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路，电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路的输入均连接被测表面贴装微波器件，电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路的输出均通过模数转换器与中央控制器连接。

进一步地，表面贴装微波器件S参数测试系统还包括一个用于对测得的S参数进行分析和计算的上位机，上位机通过总线与中央控制器相连。

表面贴装微波器件S参数测试系统数据校准方法，它包括混频器测试标量校准的步骤，所述的混频器测试标量校准步骤包括以下子步骤：

S11：确认校准状态：查看各个通道误差校正的进程，对于标量混频器适用的迹线则添加状态；

S12：如图2所示，使用机械校准套件进行校准，它包括以下步骤：

S121：启动频偏；

S122：选择要校准的通道；

S123：选择要校准的端口；

S124：选择测试端口，手动进行混频器标量校准；

S13：如图3所示，使用电子校准套件ECal进行校准，它包括以下步骤：

S131：启动频偏；

S132：选择要校准的通道；

S133：选择要校准的端口；

S134：选择测试端口，启动标量混频器校准；

S135：开启功率计和传感器；

S136：将所选测试端口连接到电子校准套件ECal，并将电子校准套件ECal通过USB接线连接至测试装置的USB接口； 

S137：计算校准系数，自动打开误差校正功能。