Vektorielle
Netzwerkanalysatoren (im Folgenden auch kurz VNA) dienen primär der Messung von
Streuparametern nach Betrag und Phase. Diese Streuparameter sind
definiert als Quotienten von Wellengrößen unter der Randbedingung,
dass sämtliche
Tore des Messobjekts mit ihrer jeweiligen Bezugsimpedanz abgeschlossen
sind.vectorial
Network analyzers (hereafter abbreviated to VNA) are primarily used to measure
Scattering parameters by amount and phase. These scattering parameters are
defined as quotients of wave sizes under the boundary condition,
that all
Gates of the DUT with their respective reference impedance completed
are.
Bisher übliche Konzepte
von Netzwerkanalysatoren mit 2 bzw. n Messtoren weisen zwei oder mehr
parallel arbeitende vektorielle Messstellen zur Messung der Zähler- und
Nennerwellengrößen der Streuparameter
auf. 1 zeigt als Beispiel
einen Zweitor-VNA mit 3 Messstellen. Das von der Signalquelle 101 erzeugte
Signal wird im Signalteiler 102 in einen Referenz- und
Messzweig aufgeteilt. Das Referenzsignal wird von der vektoriellen
Messstelle 103 nach Betrag und Phase erfasst. Im Messzweig
kann das Signal über
den Umschalter 104 und die Signaltrennschaltungen 106 und 107 wahlweise
auf Tor 1 oder Tor 2 des Messobjekts 105 geleitet werden.
Die Ausgänge
der Signaltrennschaltungen 106 und 107, die üblicherweise
als Reflexionsfaktormessbrücke oder
als Leitungskoppler realisiert werden, sind jeweils an eine weitere
vektorielle Messstelle 108 bzw. 109 angeschlossen.Previously common concepts of network analyzers with 2 or n measuring ports have two or more parallel vectorial measuring points for measuring the numerator and denominator wave sizes of the scattering parameters. 1 shows as an example a two-port VNA with 3 measuring points. That from the signal source 101 generated signal is in the signal divider 102 divided into a reference and measurement branch. The reference signal is from the vectorial measuring point 103 recorded according to amount and phase. In the measuring branch, the signal can be transmitted via the changeover switch 104 and the signal separation circuits 106 and 107 optionally on port 1 or port 2 of the DUT 105 be directed. The outputs of the signal isolation circuits 106 and 107 , which are usually realized as a reflection factor measuring bridge or as a line coupler, are each connected to a further vectorial measuring point 108 respectively. 109 connected.
Ein ähnliches
Konzept, aber mit zwei Signalquellen ist aus der DE 199 26 454 A1 bekannt.A similar concept, but with two signal sources is out of the DE 199 26 454 A1 known.
Durch
die gleichzeitige Messung von Zähler- und
Nennerwellengrößen ist
sichergestellt, dass sich bei aufeinanderfolgenden Messungen des
selben Streuparameters eine Drehung der Absolutphase des Generatorsignals
oder eine durch Verschiebung des Abtastzeitpunkts bedingte gleiche
Phasendrehung der Wellen herauskürzt.
Ebenso werden zwischenzeitliche Amplitudenänderungen des Signalgenerators
eliminiert.By
the simultaneous measurement of counter and
Denominator wave sizes is
ensure that successive measurements of the
same scattering parameter, a rotation of the absolute phase of the generator signal
or a same due to shift of the sampling timing
Phase rotation of the waves cuts out.
Likewise, intermediate amplitude changes of the signal generator
eliminated.
Allerdings
erfordert jede der drei vektoriellen Messstellen 103, 108, 109,
die in der Regel als heterodyner Überlagerungsempfänger mit
nachgeschaltetem A/D-Wandler und anschließender digitaler Signalverarbeitungsstufe
realisiert sind, einen hohen Schaltungsaufwand. Damit sind in der
Regel auch hohe Kosten verbunden.However, each of the three vectorial measuring points requires 103 . 108 . 109 , which are usually implemented as a heterodyne heterodyne receiver with downstream A / D converter and subsequent digital signal processing stage, a high circuit complexity. This usually involves high costs.
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen vektoriellen Netzwerkanalysator
zu schaffen, der mit einem geringeren Schaltungsaufwand auskommt
und daher kostengünstiger
hergestellt werden kann.Of the
The invention is therefore based on the object, a vectorial network analyzer
to create that manages with less circuit complexity
and therefore cheaper
can be produced.
Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die
Unteransprüche
enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The
The object is solved by the features of claim 1. The
under claims
contain advantageous developments of the invention.
Erfindungsgemäß ist nur
ein einziger Messempfänger
vorhanden, was den Schaltungsaufwand erheblich reduziert. Eine Schalteinrichtung
sorgt dafür,
dass der Messempfänger
zwischen dem Signalgenerator und den Toren des Messobjekts umgeschaltet
werden kann.According to the invention only
a single measuring receiver
available, which considerably reduces the circuit complexity. A switching device
makes sure
that the measuring receiver
switched between the signal generator and the gates of the DUT
can be.
Entsprechend
einer vorteilhaften Weiterbildung ist auch nur ein einziger Signalgenerator
vorhanden, wobei eine zweite Schalteinrichtung dafür sorgt,
dass der Signalgenerator zwischen den Toren des Messobjekts umgeschaltet
werden kann.Corresponding
An advantageous development is also only a single signal generator
present, with a second switching device ensures
the signal generator is switched between the gates of the DUT
can be.
Verschiedene
Mischer des Signalgenerators und des Messempfängers können vorteilhaft mit einem
gemeinsamen Oszillator verbunden sein, um den Signalgenerator und
den Messempfänger
phasenstarr miteinander zu synchronisieren. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, bei der Frequenzaufbereitung in dem Signalgenerator
und dem Messempfänger
auf einen gemeinsamen Referenz-Oszillator zuzugreifen, der beispielsweise
als Referenz für
einen nach dem PLL-Prinzip (Phase Locked Loop = geschlossene Phasenschleife)
arbeitenden Synthesizer dient.Various
Mixers of the signal generator and the measuring receiver can advantageously with a
common oscillator connected to the signal generator and
the measuring receiver
to synchronize phase-locked with each other. Another possibility
This is during frequency conditioning in the signal generator
and the measuring receiver
to access a common reference oscillator, for example
as a reference for
one according to the PLL principle (phase locked loop = closed phase loop)
working synthesizer is used.
Über geeignete
Entkopplungs-Einrichtungen, beispielsweise Isolationsverstärker, können der Signalgenerator
und der Messempfänger
von den Schalteinrichtungen entkoppelt werden. Durch weitere Entkopplungs-Einrichtungen
können
die Schalteinrichtungen wiederum von dem Messobjekt entkoppelt werden.About suitable
Decoupling devices, such as isolation amplifiers, can be the signal generator
and the test receiver
be decoupled from the switching devices. By further decoupling facilities
can
the switching devices in turn are decoupled from the measurement object.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung zeigen:The
Invention will now be described with reference to exemplary embodiments with reference
explained on the drawing.
In the drawing show:
1 einen
Zweitor-VNA mit 3 vektoriellen Messstellen nach dem Stand der Technik; 1 a two-port VNA with 3 prior art vectorial gauges;
2 einen
Eintor-VNA mit nur einer vektoriellen Messstelle; 2 a one-port VNA with only one vectorial site;
3 einen
erfindungsgemäßen Zweitor-VNA
mit nur einer vektoriellen Messstelle; 3 a two-port VNA according to the invention with only one vectorial measuring point;
4 die Stellungen der Signalwegschalter zur
Messung der 4 Streuparameter eines Zweitor-Messobjekts und 4 the positions of the signal path switch for measuring the 4 scattering parameters of a two-port object and
5 einen
erfindunsgemäßen n-Tor-VNA mit
nur einer vektoriellen Messstelle. 5 an inventive n-port VNA with only one vectorial measuring point.
2 zeigt
eine Vorüberlegung
der Erfindung für
ein Reflektometer, also einen Eintor-Netzwerkanalysator. Ein Reflektometer
besteht in der Regel aus einem Generator 200 für die Messfrequenz, einer
Signaltrennschaltung (Testset) 210 zum Anschluss des Messobjekts 105,
sowie des vektoriellen Messempfängers 220,
der im Rahmen dieser Anmeldung auch als Messstelle bezeichnet wird. 2 shows a preliminary consideration of the invention for a reflectometer, so a one-port network analyzer. A reflectometer usually consists of a generator 200 for the measuring frequency, a signal separation circuit (test set) 210 for connection of the test object 105 , as well as the vectorial measuring receiver 220 , which is also referred to as a measuring point in the context of this application.
In
dem Messsignalgenerator 200 ist ein Festfrequenzgenerator 201 vorhanden,
dem ein Mischer 202 nachgeschaltet ist. Ein Ausgang des
Mischers 202 steht mit dem Tiefpass 203 in Verbindung,
während
ein zweiter Eingang des Mischers 202 mit einem wobbelbaren
Lokaloszillator 230 verbunden ist.In the measurement signal generator 200 is a fixed frequency generator 201 which is a mixer 202 is downstream. An outlet of the mixer 202 stands with the low pass 203 while a second input of the mixer 202 with a wobble local oscillator 230 connected is.
In
dem Testset 210 ist ein Signalteiler 211 vorhanden,
dessen Eingang mit dem Ausgang des Messsignalgenerators 200 verbunden
ist. Ein Ausgang des Signalteilers 211 ist mit einer Entkopplungs-Einrichtung 213 verbunden,
deren Ausgang mit einer Signaltrennschaltung 214 verbunden
ist. Der zweite Ausgang des Signalteilers 211 ist über eine
Entkopplungs-Einrichtung 212 mit einem ersten Eingang einer
Schalteinrichtung 117 verbunden. Das Messobjekt 215 steht
mit der Signaltrennschaltung 214 bidirektional in Verbindung.
Ein Ausgang der Signaltrennschaltung 214 ist mit einer
weiteren Entkopplungs-Einrichtung 216 verbunden, deren
Ausgang mit einem zweiten Eingang der Schalteinrichtung 214 verbunden
ist.In the test set 210 is a signal divider 211 whose input is connected to the output of the measuring signal generator 200 connected is. An output of the signal divider 211 is with a decoupling device 213 whose output is connected to a signal separation circuit 214 connected is. The second output of the signal divider 211 is via a decoupling device 212 with a first input of a switching device 117 connected. The measurement object 215 stands with the signal separation circuit 214 bidirectionally. An output of the signal isolation circuit 214 is with another decoupling device 216 whose output is connected to a second input of the switching device 214 connected is.
Ein
erster Mischer 221 des Messempfängers 220 ist mit
dem Ausgang der Schalteinrichtung 217 verbunden und steht
andererseits mit dem wobbelbaren Lokaloszillator 230 in
Verbindung. Der Ausgang des ersten Mischers 221 ist über ein
Zwischenfrequenz-Filter 222 mit einem Eingang eines zweiten Mischers 223 verbunden,
der ein Oszillatorsignal von einem ersten Oszillator 224 des
Messempfängers 220 erhält. Der
Ausgang des zweiten Mischers 223 ist über einen Analog/Digital-Wandler 225 mit
einem Eingang eines dritten, digitalen Mischers 226 verbunden,
der wiederum mit einem digitalen, numerischen Oszillator 227 verbunden
ist. Am Ausgang des dritten Mischers 226 kann das Messsignal
M abgegriffen werden.A first mixer 221 of the measuring receiver 220 is with the output of the switching device 217 on the other hand, with the wobbleable local oscillator 230 in connection. The output of the first mixer 221 is via an intermediate frequency filter 222 with an input of a second mixer 223 connected, which is an oscillator signal from a first oscillator 224 of the measuring receiver 220 receives. The output of the second mixer 223 is via an analog / digital converter 225 with an input of a third digital mixer 226 connected, in turn, with a digital numeric oscillator 227 connected is. At the exit of the third mixer 226 the measurement signal M can be tapped.
Der
Oszillator 201 des Signalgenerators 200 und die
beiden Oszillatoren 224 und 227 des Messempfängers 220 stehen
mit einem gemeinsamen Referenz-Oszillator 240 in Verbindung.The oscillator 201 the signal generator 200 and the two oscillators 224 and 227 of the measuring receiver 220 stand with a common reference oscillator 240 in connection.
Im
Messsignalgenerator 200 erzeugt der Festfrequenzgenerator 201 ein
Signal, dessen Frequenz fIF1 oberhalb des
Messfrequenzbereichs des VNA liegt. Mit Hilfe des wobbelbaren Lokaloszillators 230,
dessen Frequenz fLO1 gleich der Summe aus
gewünschter
Messfrequenz fM und Festfrequenz fIF1 ist, wird dieses Signal im Mischer 202 auf
die Messfrequenz fM herabgemischt. Der Tiefpass 203 unterdrückt das
im Mischer 202 ebenfalls entstehende Signal bei der Summenfrequenz
fLO1 + fIF1.In the measurement signal generator 200 generates the fixed frequency generator 201 a signal whose frequency f IF1 is above the measurement frequency range of the VNA. With the help of the wobble local oscillator 230 , whose frequency f LO1 is equal to the sum of the desired measurement frequency f M and fixed frequency f IF1 , this signal is in the mixer 202 mixed down to the measuring frequency f M. The low pass 203 suppresses this in the mixer 202 also resulting signal at the sum frequency f LO1 + f IF1 .
Im
Testset 210 teilt der Signalteiler 211 das Generatorsignal
auf in einen Referenzanteil, der im wesentlichen proportional zu
der zum Messobjekt 215 hinlaufenden Welle a ist und der über die
Entkopplungs-Einrichtung 212,
beispielsweise einen Isolationsverstärker, und den Schalter 217 direkt
zur komplexen Messstelle (Messempfänger) 220 läuft. Die
Entkopplungs-Einrichtungen
werden im Rahmen dieser Anmeldung auch als Isolatoren bezeichnet. Dieser
Signalweg wird im Folgenden als Referenzkanal bezeichnet. Der andere
Anteil wird über
den Isolator (Entkopplungs-Einrichtung) 213 und die Signaltrennschaltung 214 dem
Messobjekt 215 zugeführt. Am
Ausgang der Schaltung 214 liegt ein Signal an, das im wesentlichen
proportional zu der vom Messobjekt 215 reflektierten Welle
b ist. Über
den Isolator 216 und den Schalter 217 kann dieser
sogenannte Messkanal ebenfalls von der komplexen Messstelle (Messempfänger) 220 erfasst
werden. Die Isolatoren (Entkopplungs-Einrichtungen) 212 und 216 verhindern
eine Rückwirkung
der Stellung von Schalter 217 auf Quell- und Lastreflexionsfaktor
des Messtors. Somit ist die Annahme eines von der Schalterstellung unabhängigen Systemfehlermodells
zulässig.
Dies wiederum erlaubt es, für
die Systemfehlerkorrektur des VNA auf das bekannte 3-Term-(OSM-)
Verfahren zurückzugreifen.
Die Isolatoren 212, 216 sowie der optionale Isolator 213 lassen
sich beispielsweise in Form von Isolationsverstärkern oder Richtungsleitungen
realisieren.In the test set 210 divides the signal divider 211 the generator signal in a reference portion, which is substantially proportional to the object to be measured 215 going wave a and the decoupling device 212 , For example, an isolation amplifier, and the switch 217 directly to the complex measuring point (measuring receiver) 220 running. The decoupling devices are also referred to as insulators in the context of this application. This signal path is referred to below as the reference channel. The other part is via the isolator (decoupling device) 213 and the signal separation circuit 214 the measuring object 215 fed. At the output of the circuit 214 is a signal that is substantially proportional to that of the measurement object 215 reflected wave b is. About the insulator 216 and the switch 217 can this so-called measuring channel also from the complex measuring point (measuring receiver) 220 be recorded. The isolators (decoupling devices) 212 and 216 prevent a reaction of the position of switch 217 on source and load reflection factor of the measuring port. Thus, the assumption of a system independent of the switch position system error model is allowed. This in turn allows the system error correction of the VNA to use the well-known 3-Term (OSM) method. The insulators 212 . 216 as well as the optional insulator 213 can be realized for example in the form of insulation amplifiers or directional lines.
Die
komplexe Messstelle 220 ist üblicherweise als Überlagerungsempfänger ausgeführt. Es
sind hier jedoch auch andere Empfangstechniken denkbar, die eine
Vektorinformation liefern. Auch die Zahl der Mischstufen kann variieren,
im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind zwei Stufen vorhanden. Zunächst wird
im Mischer 221 das gewobbelte Referenz- bzw. Messsignal
mit Hilfe desselben Lokaloszillators 230, mit dem im Signalgenerator
die Messfrequenz erzeugt wurde, wieder auf die Festfrequenz fIF1 hochgemischt. fIF1 ist
die erste Zwischenfrequenz des Messempfängers 220. Ein Bandpass 222 eliminiert
störende
Mischprodukte bei anderen Frequenzen. Für die weitere Verarbeitung
muss das Signal abgetastet und digitalisiert werden. Meist liegt
die Frequenz fIF1 jedoch so hoch, dass dies
nicht unmittelbar möglich ist.
Mit der weiteren Mischstufe 223 wird es daher auf eine
niedrigere Zwischenfrequenz fIF2 umgesetzt. Nach
Abtastung und Analog-Digital-Wandlung
im Analog/Digital-Konverter 225 werden die Abtastwerte im
Multiplizierer 226 mit dem numerischen Oszillator 227 auf
einen zeitunabhängigen
Ergebnisvektor M herabgemischt.The complex measuring point 220 is usually designed as a heterodyne receiver. However, other reception techniques are also conceivable here which provide vector information. Also, the number of mixing stages may vary, in the illustrated embodiment, two stages are present. First, in the mixer 221 the swept reference signal using the same local oscillator 230 , with which the measuring frequency was generated in the signal generator, again mixed up to the fixed frequency f IF1. f IF1 is the first intermediate frequency of the measuring receiver 220 , A bandpass 222 eliminates interfering mixing products at other frequencies. For further processing, the signal must be sampled and digitized. However, the frequency f IF1 is usually so high that this is not immediately possible. With the further mixing stage 223 Therefore, it is converted to a lower intermediate frequency f IF2 . After sampling and analog-to-digital conversion in the analog / digital converter 225 become the samples in the multiplier 226 with the numerical oscillator 227 down-mixed to a time-independent result vector M.
Damit
M tatsächlich
unabhängig
vom Abtastzeitpunkt ist, müssen
alle Festfrequenzquellen 201, 224 und 227 über einen
gemeinsamen Referenzoszillator 240 phasenstarr miteinander
verkoppelt sein und ohne Änderung
der Phase kontinuierlich durchlaufen. Die jeweilige Phasendifferenz
der Quellen 201, 224 und 227 gegenüber dem
Referenzoszillator 240 ist dabei ohne Belang. Sie ergibt
sich zufällig
bei jedem erneuten Einschalten des VNA. Solange der VNA eingeschaltet
bleibt, liefern aufeinander folgende Messungen des Referenzkanal-Ergebnisvektors Ma bei einer Frequenz stets dieselbe Phase.
Wenn sich der Reflexionsfaktor des Messobjekts 215 nicht ändert, gilt
dies auch für
den Messkanal-Ergebnisvektor Mb. Damit ist
natürlich
auch die Phase des Quotienten Mb/Ma, also des unkorrigierten Rohwerts des Reflexionsfaktors,
reproduzierbar.So that M is actually independent of the sampling time, all fixed frequency sources must 201 . 224 and 227 via a common reference oscillator 240 be locked in phase with each other and continuous without changing the phase. The respective phase difference of the sources 201 . 224 and 227 opposite the reference oscillator 240 is irrelevant. It happens at each time the VNA is turned on again. As long as the VNA remains on, successive measurements of the reference channel result vector M a always provide the same phase at one frequency. When the reflection factor of the DUT 215 does not change, this also applies to the measurement channel result vector M b . Thus, of course, the phase of the quotient M b / M a , ie the uncorrected raw value of the reflection factor, reproducible.
Schaltet
man den VNA aus und wieder ein, so ergeben sich zwar andere zufällige Phasenbeziehungen
zwischen den Festfrequenzquellen 201, 224 und 227 und
damit auch andere Phasen der rohen Einzelwellen Ma und
Mb. Der Phasen unterschied zur ersten Messung
ist aber für
beide Wellen gleich und fällt
daher bei der Quotientenbildung heraus. Es sei darauf hingewiesen,
dass die Phase des gewobbelten Lokaloszillators 230 keinen
Einfluss auf den Ergebnisvektor hat, da sie sich durch das Ab- und
anschließende
Aufwärtsmischen
in den Umsetzern 202 und 221 heraushebt. Amplitude
und Phase des Ergebnisvektors M unterliegen allerdings der thermischen
Drift der Komponenten im Signalweg, diese muss durch geeignete Schaltungsauslegung
minimiert werden.Turning the VNA off and on again will result in other random phase relationships between the fixed frequency sources 201 . 224 and 227 and thus also other phases of the raw single waves M a and M b . However, the phase difference from the first measurement is the same for both waves and therefore fails in the quotient formation. It should be noted that the phase of the swept local oscillator 230 has no effect on the result vector, as it moves through the down and then upmixing in the translators 202 and 221 lifts out. However, the amplitude and phase of the result vector M are subject to the thermal drift of the components in the signal path, which must be minimized by suitable circuit design.
Beim
erfindungsgemäßen Netzwerkanalysator
wird das oben erläuterte
Prinzip auf die Messung der Streuparameter eines Messobjekts 215 mit
zwei oder mehr Toren erweitert. 3 zeigt
als Beispiel einen VNA für
Zweitor-Messobjekte.
Messsignalgenerator 300 und vektorieller Messempfänger 320 sind identisch
mit den Schaltungen 200 bzw. 220 aus 2.In the case of the network analyzer according to the invention, the principle explained above is based on the measurement of the scattering parameters of a test object 215 extended with two or more gates. 3 shows as an example a VNA for two-port objects. Measuring signal generator 300 and vectorial measurement receiver 320 are identical to the circuits 200 respectively. 220 out 2 ,
Der
Ausgang des Signalgenerators 300 steht mit dem Eingang
eines Signalteilers 311 in Verbindung, dessen erster Ausgang über eine
Entkopplungs-Einrichtung 351 mit einer Schalteinrichtung 318 verbunden
ist. Der andere Ausgang des Signalteilers 311 ist über eine
Entkopplungs-Einrichtung 312 mit
einem ersten Eingang einer Schalteinrichtung 317 verbunden.
Ein erster Ausgang der Schalteinrichtung 318 ist über eine
Entkopplungs-Einrichtung 313 mit
einer Signaltrennschaltung 314 verbunden, welche mit einem
ersten Tor des Messobjekts 315 bidirektional in Verbindung
steht. Ein Ausgang der Signaltrennschaltung 314 ist über eine
Entkopplungs-Einrichtung 316 mit
einem ersten Eingang der Signaltrennschaltung 319 verbunden.
Ein zweiter Ausgang der Schalteinrichtung 318 ist über eine
Entkopplungs-Einrichtung 353 mit
einer Signaltrennschaltung 354 verbunden, welche mit einem
zweiten Tor des Messobjekts 355 bidirektional in Verbindung steht.
Ein Ausgang der Signaltrennschaltung 354 ist über eine
Entkopplungs-Einrichtung 356 mit
einem zweiten Eingang der Signaltrennschaltung 359 verbunden.
Der Ausgang der Schalteinrichtung 319 steht mit einem zweiten
Eingang der Schalteinrichtung 317 in Verbindung, während der
Ausgang der Schalteinrichtung 317 mit dem Eingang der Messeinrichtung 320 verbunden
ist. Der Signalgenerator 300 und die Messeinrichtung 320 stehen
sowohl mit dem gemeinsamen wobbelbaren Lokaloszillator 330 als auch
mit dem gemeinsamen Referenz-Oszillator 340 in Verbindung.The output of the signal generator 300 stands with the input of a signal divider 311 its first output via a decoupling device 351 with a switching device 318 connected is. The other output of the signal divider 311 is via a decoupling device 312 with a first input of a switching device 317 connected. A first output of the switching device 318 is via a decoupling device 313 with a signal separation circuit 314 connected, which with a first goal of the measuring object 315 communicates bidirectionally. An output of the signal isolation circuit 314 is via a decoupling device 316 with a first input of the signal separation circuit 319 connected. A second output of the switching device 318 is via a decoupling device 353 with a signal separation circuit 354 connected, which with a second gate of the measuring object 355 communicates bidirectionally. An output of the signal isolation circuit 354 is via a decoupling device 356 with a second input of the signal separation circuit 359 connected. The output of the switching device 319 is connected to a second input of the switching device 317 in connection, while the output of the switching device 317 with the entrance of the measuring device 320 connected is. The signal generator 300 and the measuring device 320 stand both with the common wobbleable local oscillator 330 as well as with the common reference oscillator 340 in connection.
Auch
im Zweitor-Testset 310 können Signalteiler 311 und
Schalter 317 unverändert
vom Reflektometer-Testset 210 übernommen werden. Zusätzlich sind
jedoch zwei weitere Signalwegumschalter 318 und 319 vorhanden,
von denen sich einer, nämlich 318,
im Generatorpfad und der andere, nämlich 319, im Empfängerpfad
befindet. An jedem der beiden Messtore ist je eine Signaltrennschaltung 314, 354 vorgesehen.Also in the two-port test set 310 can signal divider 311 and switches 317 unchanged from the reflectometer test set 210 be taken over. In addition, however, there are two more signal path switches 318 and 319 present, one of which, namely 318 , in the generator path and the other, namely 319 , located in the receiver path. At each of the two test ports is a signal separation circuit 314 . 354 intended.
Die
Rückwirkung
der Signalwegumschalter im Empfängerpfad
auf Quell- und Lastreflexionsfaktor der VNA-Messtore kann durch
Isolatoren (Entkopplungs-Einrichtungen) 316, 356 am
Ausgang der Signaltrennschaltung minimiert werden. In ähnlicher Weise
dienen die Isolatoren (Entkopplungs-Einrichtungen) 312 und 351 der
Reduktion von Wechselwirkungen zwischen Mess- und Referenzkanal.
Dies erlaubt es, die Systemfehler mit Hilfe des bekannten 10-Term-(TOSM-) Modells zu
beschreiben. Um die Entkopplung der Messtore von den Schaltern noch weiter
zu verbessern, kann man zusätzlich
auch im Generatorpfad Isolatoren 313 und 353 vorsehen.
Für die
TOSM-Systemfehlerkalibrierung sind diese aber nicht unbedingt erforderlich,
da das Fehlermodell ohnehin unabhängige Terme für jede Speiserichtung des
Messobjekts vorsieht. Bei guter Entkopplung des Generator-Umschalters 318 vom
Referenzkanal muss die Referenzwelle a nur einmal pro Messpunkt gemessen
werden. Man kann sie dann als Nennergröße für alle Quotienten verwenden.The effect of the signal path switches in the receiver path on the source and load reflection factor of the VNA test ports can be determined by isolators (decoupling devices) 316 . 356 be minimized at the output of the signal separation circuit. Similarly, the isolators (decoupling devices) 312 and 351 the reduction of interactions between measuring and reference channel. This allows the system errors to be described using the well-known 10-term (TOSM) model. In order to further improve the decoupling of the measuring ports of the switches, you can also insulators in the generator path 313 and 353 provide. However, these are not absolutely necessary for TOSM system error calibration since the error model already provides independent terms for each feed direction of the DUT. With good decoupling of the generator switch 318 from the reference channel, the reference wave a must be measured only once per measuring point. You can then use them as denominator size for all quotients.
Die 4A bis 4D zeigen
die zur Messung der 4 Streuparameter eines Zweitors erforderlichen
Stellungen der Signalwegschalter 318 und 319: 4A für die Messung
des Reflexionsfaktor in Vorwärtsrichtung
S11, 4B für die Messung
des Transmissionsfaktors in Vorwärtsrichtung
S21, 4C für die Messung
des Transmissionsfaktors in Rückwärtsrichtung
S12 und 4D für die Messung des
Reflexionsfaktors in Rückwärtsrichtung
S22.The 4A to 4D show the required for measuring the 4 scattering parameters of a two-port positions of the signal path 318 and 319 : 4A for the measurement of the reflection factor in the forward direction S 11 , 4B for the measurement of the transmission factor in the forward direction S 21 , 4C for the measurement of the transmission factor in the backward direction S 12 and 4D for the measurement of the reflection factor in the backward direction S 22 .
Das
erfindungsgemäße Prinzip
lässt sich auch
auf die Messung von Objekten mit beliebiger Toranzahl n erweitern. 5 zeigt
eine entsprechende Messanordnung.The principle according to the invention can also be extended to the measurement of objects with an arbitrary number of torches n. 5 shows a corresponding measuring arrangement.
Bei
dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Signalgenerator 400 über den
Signalteiler 411 mit der Entkopplungs-Einrichtung 551 verbunden,
deren Ausgang mit der Schalteinrichtung 518 in Verbindung
steht. Jeweils ein Ausgang der Schalteinrichtung 518 ist über jeweils
eine Entkopplungs-Einrichtung 513, 553, 560 bzw. 561 mit
einer Signaltrennschaltung 514, 554, 555 bzw. 559 verbunden,
die mit jeweils einem Messtor des Messobjekts 515 jeweils
bidirektional in Verbindung steht. Der jeweils andere Ausgang der
Signaltrennschaltung 514, 554, 555 bzw. 559 ist
mit jeweils einem Eingang der Schalteinrichtung 519 verbunden.
Ein weiterer Eingang der Schalteinrichtung 519 steht über eine
weitere Entkopplungs-Einrichtung 412 mit dem anderen Ausgang
des Signalteilers 411 in Verbindung. Der Ausgang der Schalteinrichtung 519 ist
mit dem Messempfänger 420 verbunden.
Wie beim Ausführungsbeispiel
der 3 ist sowohl an dem Signalgenerator 400 als
auch an dem Messempfänger 420 jeweils
ein gemeinsamer wobbelbarer Lokaloszillator 430 und ein
gemeinsamer Referenz-Oszillator 440 angeschlossen.At the in 5 illustrated embodiment is the signal generator 400 over the signal divider 411 with the decoupling device 551 connected, whose output with the switching device 518 communicates. In each case an output of the switching device 518 is via a respective decoupling device 513 . 553 . 560 respectively. 561 with a signal separation circuit 514 . 554 . 555 respectively. 559 connected, each with a measuring port of the test object 515 Each is bidirectionally connected. The respective other output of the signal separation circuit 514 . 554 . 555 respectively. 559 is each with an input of the switching device 519 connected. Another input of the switching device 519 is about another decoupling device 412 with the other output of the signal divider 411 in connection. The output of the switching device 519 is with the measuring receiver 420 connected. As in the embodiment of 3 is both on the signal generator 400 as well as on the measuring receiver 420 each a common wobblebarer local oscillator 430 and a common reference oscillator 440 connected.
Gegenüber 3 sind
die 1-auf-2-Schalter 318 und 319 durch 1-auf-n-Schalter 518 und
einen 1-auf-n + 1-Schalter 519 ersetzt, und an jedem der
n Messtore ist je eine Signaltrennschaltung 514 mit zwei
Entkopplungs-Einrichtungen
(Isolationsverstärkern),
z.B. 513, 516 am Tor 1, vorhanden. Unter Berücksichtigung
der Referenzkanalmessung sind insgesamt n2 +
1 Messungen nacheinander durchzuführen. Bei entsprechender Rückwirkungsfreiheit
der Schalter 318 und 319 kann analog zum 10-Term-Fehlermodell
der Zweitormessung ein Modell mit n·(3 + 2·(n – 1)) Termen für die Systemfehlerkorrektur
angesetzt werden.Across from 3 are the 1-on-2 switches 318 and 319 through 1-on-n switch 518 and a 1-on-n + 1 switch 519 replaced, and at each of the n Messtore is ever a signal separation circuit 514 with two decoupling devices (isolation amplifiers), eg 513 . 516 at the gate 1, available. Taking into account the reference channel measurement, a total of n 2 + 1 measurements are to be performed one after the other. With appropriate reaction freedom of the switch 318 and 319 For example, a model with n * (3 + 2 * (n-1)) terms for system error correction can be applied analogously to the 10-term error model of the second measurement.