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DE102008027033B4 - Measuring method and measuring device for determining parameters at the operating point - Google Patents

Measuring method and measuring device for determining parameters at the operating point Download PDF

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DE102008027033B4
DE102008027033B4 DE200810027033 DE102008027033A DE102008027033B4 DE 102008027033 B4 DE102008027033 B4 DE 102008027033B4 DE 200810027033 DE200810027033 DE 200810027033 DE 102008027033 A DE102008027033 A DE 102008027033A DE 102008027033 B4 DE102008027033 B4 DE 102008027033B4
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Germany
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measuring
measurement
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measurement signal
wave
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DE200810027033
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German (de)
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Inventor
Martin Dr. Leibfritz
Werner Held
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Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
    • G01R27/32Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies

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Abstract

Messverfahren zur Messung von Streuparametern eines Messobjekts (42),
wobei Wellengrößen (a1,F, a2,F, a1,FR, a2,FR) hinlaufender Wellen und Wellengrößen (b1,F, b2,F, b1,FR, b2,FR) rücklaufender Wellen an einem ersten Messtor (40, T1) und an einem zweiten Messtor (41, T2) gemessen werden,
wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden:
– Einspeisen eines ersten Messsignals in das erste Messtor (40, T1), Messen der Wellengrößen der hinlaufenden (a1,F, a2,F) Wellen, und Messen der Wellengrößen (b1,F, b2,F) der rücklaufenden Wellen;
– Einspeisen eines zweiten Messsignals in das zweite Messtor (41, T2), während das erste Messsignal in das erste Messtor (40, T1) eingespeist wird, Messen der Wellengrößen (a1,FR, a2,FR) der hinlaufenden Wellen, und Messen der Wellengrößen (b1,FR, b2,FR) der rücklaufenden Wellen;
– Bestimmen von korrigierten Wellengrößen anhand einer Korrekturrechnung;
– Bestimmen von Streuparametern des Messobjekts (42) aus den korrigierten Wellengrößen;
dadurch gekennzeichnet,
dass vor der Korrekturrechnung die Differenzen der gemessenen...
Measuring method for measuring scattering parameters of a test object (42),
wave quantities (a 1, F , a 2, F , a 1, FR , a 2, FR ) of traveling waves and wave quantities (b 1, F , b 2, F , b 1, FR , b 2, FR ) of returning waves measured at a first measuring port (40, T1) and at a second measuring port (41, T2),
where the following steps are performed:
- feeding a first measurement signal into the first measurement port (40, T1), measuring the wave quantities of the outgoing (a 1, F , a 2, F ) waves, and measuring the wave quantities (b 1, F , b 2, F ) of the returning ones Waves;
- feeding a second measurement signal into the second measurement port (41, T2) while the first measurement signal is fed to the first measurement port (40, T1), measuring the wave quantities (a 1, FR , a 2, FR ) of the traveling waves, and Measuring the wave quantities (b 1, FR , b 2, FR ) of the returning waves;
- determining corrected wave quantities by means of a correction calculation;
- determining scattering parameters of the measurement object (42) from the corrected wave quantities;
characterized,
that before the correction calculation the differences of the measured ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Messverfahren und eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Parameter von Messobjekten, insbesondere der S-Parameter im Arbeitspunkt.The The invention relates to a measuring method and a measuring device for Determination of the parameters of DUTs, in particular the S-parameters at the working point.

Herkömmlich wird zur vollständigen Vermessung von Messobjekten eine getrennte Vorwärts- und Rückwärtsmessung durchgeführt. Während jeder dieser beiden Messungen wird in ein Messtor des Messobjekts ein Signal eingespeist, während die übrigen Messtore ohne Signal verbleiben. Eine Vermessung im Arbeitspunkt ist so jedoch nicht gewährleistet. Darüber hinaus erfordert dies üblicherweise eine vorherige Kalibrierung mit Kalibrierstandards und benötigt eine mindestens doppelt so lange Messdauer wie eine rein unidirektionale Messung.Conventionally to the full Measurement of DUTs performed a separate forward and backward measurement. While everyone These two measurements are entered into a measuring port of the test object Signal fed while the remaining Test gates remain without signal. A measurement in the working point However, this is not guaranteed. About that in addition, this usually requires a prior calibration with calibration standards and requires one at least twice as long as a unidirectional one Measurement.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102 46 700 A1 zeigt eine Messvorrichtung zur Vermessung von Messobjekten, welche die Problematik der Vermessung im Arbeitspunkt durch gleichzeitige Beaufschlagung des Messobjekts mit zwei Signalen unterschiedlicher Frequenz an unterschiedlichen Messtoren löst. Sie benötigt jedoch zwei unabhängige Signalgeneratoren. Außerdem ist eine Vermessung ohne Arbeitspunktverfälschung oder Beschädigung des Messobjekts durch das zweite Messsignal nicht sicher gewährleistet.The German patent application DE 102 46 700 A1 shows a measuring device for measuring objects to be measured, which solves the problem of measurement at the operating point by simultaneous application of two signals of different frequency at different test ports to the test object. However, it requires two independent signal generators. In addition, a survey without working point falsification or damage to the test object is not guaranteed by the second measurement signal.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 199 26 454 A1 zeigt einen vektoriellen Netzwerkanalysator mit mindestens zwei Messtoren, deren Messzweige jeweils Viertore mit zugehörigen Messstellen aufweisen. Jedem Messtor ist dabei ein eigener Hochfrequenzgenerator zugeordnet, wobei die einzelnen Hochfrequenzsignale voneinander unterscheidbar sind und gleichzeitig den zugehörigen Messstellen zugeführt werden.The German patent application DE 199 26 454 A1 shows a vectorial network analyzer with at least two test ports whose measuring branches each have four gates with associated measuring points. Each measuring port is assigned its own high-frequency generator, wherein the individual high-frequency signals are distinguishable from each other and are simultaneously supplied to the associated measuring points.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine Messung der Parameter von Messobjekten im Arbeitspunkt ermöglichen und lediglich einen geringen Aufwand erfordern.Of the The invention is based on the object, a method and a device to create a measurement of the parameters of DUTs at the working point and only require a small effort.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und für die Vorrichtung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.The Task is according to the invention for the process by the characteristics of the independent Claim 1 and for the device is achieved by the features of independent claim 8. advantageous Further developments are the subject of the dependent claims.

Eine Messvorrichtung zur Messung von Streuparametern eines Messobjekts verfügt über zumindest eine Verarbeitungs-Einrichtung, eine Sende-Einrichtung und eine Empfangs-Einrichtung. Die Messvorrichtung misst die Wellengrößen der hinlaufenden Wellen und die Wellengrößen der rücklaufenden Wellen an einem ersten Messtor und an einem zweiten Messtor. Sie führt die folgenden Schritte aus:

  • – Einspeisung eines ersten Messsignals in das erste Messtor durch die Sende-Einrichtung, und Messung der Wellengrößen der hinlaufenden und rücklaufenden Wellen durch die Empfangs-Einrichtung.
  • – Einspeisung eines zweiten Messsignals in das zweite Messtor durch die Sende-Einrichtung, während das erste Messsignal in das erste Messtor eingespeist wird und Messung der Wellengrößen der hinlaufenden und rücklaufenden Wellen durch die Empfangs-Einrichtung.
  • – Bestimmung von korrigierten Wellengrößen anhand einer Korrekturrechnung durch die Verarbeitungs-Einrichtung, z. B. als 12-Term oder 10-Term Korrekturrechnung.
  • – Bestimmung von Streuparametern des Messobjekts aus den korrigierten Wellengrößen durch die Verarbeitungs-Einrichtung.
  • – Bildung der Differenzen der gemessenen Wellengrößen durch die Verarbeitungs-Einrichtung vor Durchführung der Korrekturrechnung und Durchführung der Korrekturrechnung auf Basis dieser Differenzen. So ist eine Vermessung des Messobjekts im Arbeitspunkt auch bei Rückwärtsmessung möglich.
A measuring device for measuring scattering parameters of a measuring object has at least one processing device, a transmitting device and a receiving device. The measuring device measures the wave sizes of the traveling waves and the wave sizes of the returning waves on a first measuring port and on a second measuring port. It performs the following steps:
  • - Feeding of a first measurement signal in the first measuring port by the transmitting device, and measuring the wave sizes of the running and returning waves by the receiving device.
  • Feeding the second measuring signal into the second measuring port by the transmitting device while the first measuring signal is fed into the first measuring port and measuring the wave quantities of the traveling and returning waves by the receiving device.
  • Determination of corrected wave quantities based on a correction calculation by the processing device, e.g. As a 12-term or 10-term correction calculation.
  • - Determination of scattering parameters of the measurement object from the corrected wave sizes by the processing device.
  • - Formation of the differences of the measured wave quantities by the processing device before performing the correction calculation and performing the correction calculation on the basis of these differences. Thus, a measurement of the DUT at the operating point is also possible with backward measurement.

Die Amplitude des zweiten Messsignals ist vorteilhafterweise geringer als die Amplitude, besonders vorteilhafterweise geringer als ein Fünftel der Amplitude, besonders vorteilhafterweise ein Zehntel der Amplitude des ersten Messsignals. So werden Beschädigungen des Messobjekts oder eine Verfälschung der Messung durch hohe Pegel des Messsignals bei Rückwärtsmessung vermieden.The Amplitude of the second measurement signal is advantageously lower as the amplitude, more advantageously less than one fifth the amplitude, particularly advantageously one tenth of the amplitude of the first measurement signal. Damage to the test object or a falsification the measurement by high levels of the measurement signal in reverse measurement avoided.

Der Zeitraum der gemeinsamen Einspeisung des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals ist bevorzugt kürzer als der Zeitraum der alleinigen Einspeisung des ersten Messsignals, besonders bevorzugt kürzer als ein Fünftel der alleinigen Einspeisung des ersten Messsignals. Dies führt zu einer geringen Messzeit bei hoher Messgenauigkeit.Of the Period of common feed of the first measurement signal and the second measuring signal is preferably shorter than the period of the sole Infeed of the first measurement signal, particularly preferably shorter than a fifth the sole supply of the first measurement signal. This leads to a short measuring time with high measuring accuracy.

Die Messvorrichtung betreibt das Messobjekt bevorzugt durch die Einspeisung des ersten Messsignals in seinem Arbeitspunkt. Sie speist das zweite Messsignal bevorzugt dergestalt ein, dass das Messobjekt weiterhin weitgehend in seinem Arbeitspunkt betrieben wird. So wird der Arbeitspunkt des Messobjekts auch bei der Rückwärtsmessung nicht verfälscht.The measuring device preferably operates the measurement object by feeding in the first measurement signal at its operating point. It preferably feeds the second measurement signal in such a way that the measurement object continues to operate largely at its operating point. Thus, the operating point of the measuring object is not distorted even during the backward measurement.

Vorteilhafterweise erzeugt die Sende-Einrichtung das erste Messsignal und das zweite Messsignal mit weitgehend identischer Frequenz und weitgehend identischer Phase. Die Verarbeitungs-Einrichtung kompensiert bevorzugt abweichende Frequenzen und Phasen mittels einer Korrekturrechnung. So ist eine phasensynchrone Messung und damit eine hohe Messgenauigkeit möglich.advantageously, the transmitting device generates the first measuring signal and the second Measuring signal with largely identical frequency and largely identical Phase. The processing device preferably compensates for deviations Frequencies and phases by means of a correction calculation. That's one phase-synchronous measurement and thus a high measurement accuracy possible.

Bevorzugt ist die Messvorrichtung ein Netzwerkanalysator. Er wird bevorzugt vor Durchführung der Messungen mittels eines 12-Term-Verfahrens oder eines 10-Term-Verfahrens unter Einsatz von Kalibrierstandards kalibriert. So ist eine sehr genaue Messung möglich.Prefers the measuring device is a network analyzer. He is preferred before implementation the measurements by means of a 12-term method or a 10-term method calibrated using calibration standards. That's a lot accurate measurement possible.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Netzwerkanalysator vor Durchführung der Messungen nicht unter Einsatz von Kalibrierstandards kalibriert. Er wird dann mittels im Herstellungsprozess ermittelter Korrekturkoeffizienten und im Laufe der Messung ermittelter Wellengrößen kalibriert. So ist eine genaue Messung ohne Kalibrieraufwand für den Benutzer möglich.at another embodiment the network analyzer will not go down before performing the measurements Calibrated use of calibration standards. He is then using correction coefficients determined in the manufacturing process and Calibrated during the measurement of determined wave sizes. That's one accurate measurement without calibration effort for the user possible.

Die Sende-Einrichtung enthält bevorzugt nur einen Signal-Generator. Er erzeugt die zwei Messsignale. Die Sende-Einrichtung enthält bevorzugt zumindest ein Dämpfungsglied. Es stellt die Amplitude zumindest eines der beiden Messsignale ein. So ist ein Aufbau mit nur sehr wenigen Komponenten möglich. Auf einen aufwendigen zweiten Signal-Generator kann verzichtet werden.The Transmitter contains prefers only one signal generator. It generates the two measuring signals. The transmitting device preferably contains at least one Attenuator. It adjusts the amplitude of at least one of the two measurement signals. So a construction with only a few components is possible. On a complex second signal generator can be dispensed with.

Der Netzwerkanalysator verfügt bevorzugt über zumindest 4 Empfänger. So ist eine schnelle und zuverlässige Messung möglich.Of the Network analyzer features preferably over at least 4 recipients. So is a fast and reliable Measurement possible.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:following the invention with reference to the drawing, in which an advantageous Embodiment of Invention is described by way of example. In the drawing demonstrate:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung; 1 a first embodiment of a measuring device according to the invention;

2 einen beispielhaften Messaufbau; 2 an exemplary measurement setup;

3 ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung; 3 a detail of a second embodiment of a measuring device according to the invention;

4 ein Detail eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung; 4 a detail of a third embodiment of a measuring device according to the invention;

5 einen erfindungsgemäßen Messaufbau, und 5 a measurement structure according to the invention, and

6 ein Ausführungsbeispiel des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Messverfahrens. 6 an embodiment of the sequence of a measuring method according to the invention.

Zunächst wird anhand der 1 der Aufbau und die Funktionsweise einer ersten erfindungsgemäßen Messvorrichtung erläutert. Anhand der 2 wird der Aufbau und die Funktionsweise eines beispielhaften Messaufbaus gezeigt. Mittels 34 wird der Aufbau und die Funktionsweise weiterer erfindungsgemäßer Messvorrichtungen gezeigt. Anhand der 5 und 6 wird abschließend der Aufbau und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Messaufbaus und der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.First, based on the 1 the structure and operation of a first measuring device according to the invention explained. Based on 2 the construction and operation of an exemplary measurement setup is shown. through 3 - 4 the construction and operation of further inventive measuring devices is shown. Based on 5 and 6 Finally, the structure and operation of a measurement setup according to the invention and the sequence of a method according to the invention are shown. Identical elements have not been repeatedly shown and described in similar figures.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Messvorrichtung um einen Vektor-Netzwerkanalysator. 1 shows a first embodiment of a measuring device according to the invention. In the exemplary embodiment shown, the measuring device is a vector network analyzer.

Dargestellt ist ferner das Ausführungsbeispiel eines 2-Tor-Netzwerkanalysators.shown is also the embodiment a 2-port network analyzer.

An jedem Tor T1, T2 der Messvorrichtung 1 ist eine separate Anregungs-/Empfangseinheit 21 bzw. 22 vorhanden. Dabei verfügen die Anregungs-/Empfangseinheiten 21 bzw. 22 lediglich über einen gemeinsamen Signalgenerator 30, mit welchem das Messobjekt 42 mit einem Anregungssignal beaufschlagbar ist. Es ist deutlich ersichtlich, dass das Vorhalten von nur einem Signalgenerator 30 einen deutlich geringeren Aufwand als das Vorhalten von zwei getrennten Signalgeneratoren erfordert.At each gate T1, T2 of the measuring device 1 is a separate excitation / reception unit 2 1 respectively. 2 2 available. In this case, the excitation / receiving units have 2 1 respectively. 2 2 only via a common signal generator 30 with which the measurement object 42 can be acted upon by an excitation signal. It is clearly evident that the provision of only one signal generator 30 requires significantly less effort than the provision of two separate signal generators.

Im dargestellten Anwendungsfall ist das Messobjekt 42 ein 2-Tor, beispielsweise ein Bandpass, ein Verstärker, eine Dämpfungsschaltung oder dergleichen. Jedes der beiden Tore des Messobjekts 42 ist mit einem der beiden Tore T1 bzw. T2 der Messvorrichtung 1 verbunden.In the illustrated application, the measurement object 42 a 2-goal, for example a bandpass Amplifier, a damping circuit or the like. Each of the two gates of the measurement object 42 is with one of the two ports T1 and T2 of the measuring device 1 connected.

Der Signalgenerator 30 ist über einen Signal-Teilungs-Einrichtung 23 mit einem Signal-Verteiler (signal splitter) 51 bzw. 52 verbunden. Die Signal-Teilungs-Einrichtung 23 teilt das Signal dabei in einem einstellbaren Verhältnis. Diese Einstellung erfolgt mittels einer Steuerleitung 21 durch eine Verarbeitungseinrichtung 51. Eine beispielhafte Signal-Teilungs-Einrichtung 23 wird anhand der 4 näher erläutert. Ein Signalzweig 61 bzw. 62 steht jeweils über eine Brücke (Richtkoppler) 71 bzw. 72 mit dem zugeordneten Tor T1 bzw. T2 in Verbindung. Der andere Zweig 81 bzw. 82 ist mit einem Mischer 101 bzw. 102 einer ersten Empfangseinrichtung 91 bzw. 92 der jeweiligen Anregungs-/Empfangseinheit 21 bzw. 22 verbunden. Die erste Empfangseinrichtung 91 bzw. 92 empfängt somit das Anregungssignal. Ferner wird dem Mischer 101 bzw. 102 ein Oszillatorsignal zugeführt, das von einem internen Oszillator 31 erzeugt wird und dem Mischer 101 bzw. 102 über zwei Signal-Verteiler (signal splitter) 24 und 111 bzw. 112 und jeweils einen Verstärker 121 bzw. 122 zugeführt wird.The signal generator 30 is via a signal splitting device 23 with a signal distributor (signal splitter) 5 1 respectively. 5 2 connected. The signal splitting device 23 divides the signal in an adjustable ratio. This setting is made by means of a control line 21 by a processing device 51 , An exemplary signal sharing device 23 is determined by the 4 explained in more detail. A signal branch 6 1 respectively. 6 2 is in each case via a bridge (directional coupler) 7 1 respectively. 7 2 with the associated gate T1 or T2 in conjunction. The other branch 8 1 respectively. 8 2 is with a mixer 10 1 respectively. 10 2 a first receiving device 9 1 respectively. 9 2 the respective excitation / receiving unit 2 1 respectively. 2 2 connected. The first receiving device 9 1 respectively. 9 2 thus receives the excitation signal. Further, the mixer 10 1 respectively. 10 2 an oscillator signal is supplied by an internal oscillator 31 is generated and the mixer 10 1 respectively. 10 2 via two signal distributors (signal splitter) 24 and 11 1 respectively. 11 2 and one amplifier each 12 1 respectively. 12 2 is supplied.

Der gleiche Oszillator 31 versorgt über den anderen Signalzweig den Signal-Verteiler 111 bzw. 112 und einen entsprechenden Verstärker 131 bzw. 132 einen Mischer 141 bzw. 142 der jeweiligen Anregungs-/Empfangseinheit 21 bzw. 22 . Der Mischer 141 bzw. 142 steht über einen Isolations-Verstärker 161 bzw. 162 und die Brücke 71 bzw. 72 mit dem zugeordneten Tor T1 bzw. T2 in Verbindung. Über diesen Signalzweig wird somit das von dem zugehörigen Tor T1 empfangene, von dem Messobjekt 42 zum Tor T1 reflektierte oder durch das Messobjekt 42 von dem Tor T1 zum Tor T2 transmittierte Signal empfangen. Entsprechend wird durch diesen Signalzweig der Anregungs-/Empfangseinheit 22 das von dem Messobjekt 42 zum Tor T2 reflektierte oder durch das Messobjekt 42 vom Tor T1 zum Tor T2 transmittierte Signal empfangen. Die Mischer 101 und 141 der ersten Anregungs-/Empfangseinheit 21 setzen das empfangene Signal in eine erste Zwischenfrequenzlage mit der Zwischenfrequenz fIF1 um, während die Mischer 102 und 142 der zweiten Anregungs-/Empfangseinheit 22 das empfangene Signal in eine zweite Zwischenfrequenzlage mit der Zwischenfrequenz fIF2 umsetzen. Dabei sind die Zwischenfrequenzen fIF1 und fIF2 nicht notwendigerweise identisch.The same oscillator 31 supplies the signal distributor via the other signal branch 11 1 respectively. 11 2 and a corresponding amplifier 13 1 respectively. 13 2 a mixer 14 1 respectively. 14 2 the respective excitation / receiving unit 2 1 respectively. 2 2 , The mixer 14 1 respectively. 14 2 stands over an isolation amplifier 16 1 respectively. 16 2 and the bridge 7 1 respectively. 7 2 with the associated gate T1 or T2 in conjunction. Thus, the signal received by the associated port T1 is transmitted by the measurement object via this signal branch 42 reflected to the gate T1 or through the measurement object 42 received from the gate T1 to the gate T2 transmitted signal. Accordingly, this signal branch of the excitation / receiving unit 2 2 that of the measurement object 42 reflected to the gate T2 or through the measurement object 42 received from the gate T1 to the door T2 received signal. The mixers 10 1 and 14 1 the first excitation / reception unit 2 1 set the received signal to a first intermediate frequency position with the intermediate frequency f IF1 while the mixers 10 2 and 14 2 the second excitation / reception unit 2 2 convert the received signal into a second intermediate frequency position with the intermediate frequency f IF2 . In this case, the intermediate frequencies f IF1 and f IF2 are not necessarily identical.

Das von den Mischern 101 bzw. 102 erzeugte Zwischenfrequenz-Referenzsignal IF1 bzw. IF2 sowie das von den Mischern 141 bzw. 142 erzeugte Zwischenfrequenz-Messsignal M1 bzw. M2 wird einem Analog/Digital-Wandler in der Verarbeitungs-Einrichtung 51 zugeführt, welcher mit einer Signalauswertungs- und Steuereinheit in der Verarbeitungs-Einrichtung 51 in Verbindung steht. In dieser erfolgt eine Auswertung der Referenzsignale und der Messsignale. Die Verarbeitungs-Einrichtung 51 steuert ferner über Steuerleitungen 19, 20 den Signalgenerator 30 und den Oszillator 31 so an, dass diese ein Signal mit vorbestimmter Frequenz fSO1, fLO1 und mit vorbestimmter Phase φSO1, φLO1 erzeugen.That from the mixers 10 1 respectively. 10 2 generated intermediate frequency reference signal IF1 or IF2 and that of the mixers 14 1 respectively. 14 2 generated intermediate frequency measuring signal M1 or M2 is an analog / digital converter in the processing device 51 supplied with a signal evaluation and control unit in the processing facility 51 communicates. In this an evaluation of the reference signals and the measurement signals. The processing facility 51 also controls via control lines 19 . 20 the signal generator 30 and the oscillator 31 such that they produce a signal with a predetermined frequency f SO1 , f LO1 and with a predetermined phase φ SO1 , φ LO1 .

Über die weitere Steuerleitung 21 steht die Verarbeitungs-Einrichtung 51 mit der Signal-Teilungs-Einrichtung 23 in Verbindung, so dass die Signalamplitude des von dem Signalgenerator 30 erzeugten Anregungssignals an den beiden Anregungs-/Empfangseinheiten 21 und 22 steuerbar ist. Da die Ist-Amplitude des Anregungssignals über die Zwischenfrequenz-Referenzsignale IF1 und IF2 erfasst werden, kann auf diese Weise eine Regelschleife zur exakten Regelung der Anregungsamplitude gebildet werden.About the further control line 21 stands the processing facility 51 with the signal splitting device 23 in conjunction, giving the signal amplitude of the signal generator 30 generated excitation signal at the two excitation / receiving units 2 1 and 2 2 is controllable. Since the actual amplitude of the excitation signal is detected via the intermediate frequency reference signals IF1 and IF2, a control loop for the exact regulation of the excitation amplitude can be formed in this way.

Weitere Steuerleitungen zur Einstellung der Verstärkungsfaktoren der Verstärker in den Anregungs-/Empfangseinheiten 21 und 22 sind darüber hinaus denkbar.Further control lines for setting the amplification factors of the amplifiers in the excitation / receiving units 2 1 and 2 2 are also conceivable.

Die Steuerleitungen 19 bis 21 können zu einem Bus-System 25, insbesondere einem LAN-Bus-System, zusammengefasst werden.The control lines 19 to 21 can become a bus system 25 , in particular a LAN bus system, are summarized.

Üblicherweise werden bei Netzwerkanalysatoren mit lediglich je einem Sendeoszillator und einem Lokaloszillator nacheinander Vorwärtsmessungen und Rückwärtsmessungen bei Vertauschung der Anschlüsse durchgeführt. Erfindungsgemäß wird stattdessen jedoch nach einer einzelnen Vorwärtsmessung eine gleichzeitige Vorwärtsmessung und Rückwärtsmessung durchgeführt. Bei der einzelnen Vorwärtsmessung wird die Signal-Teilungs-Einrichtung 23 von der Verarbeitungs-Einrichtung 51 derart angesteuert, dass lediglich ein Signal von dem Sende-Oszillator 30 in die erste Anregungs-/Empfangseinheit 21 gelangt. Bei der anschließenden gleichzeitigen Vorwärtsmessung und Rückwärtsmessung wird die Signal-Teilungs-Einrichtung 23 von der Verarbeitungs-Einrichtung 51 derart angesteuert, dass ein Signal von dem Sende-Oszillator 30 in die erste Anregungs-/Empfangseinheit 21 und ein deutlich abgeschwächtes Signal, z. B. mit einem Zehntel der Amplitude des ersten Signals, in die zweite Anregungs-/Empfangseinheit 22 gelangt. So werden Signale unterschiedlicher Amplitude aber identischer Frequenz und Phase in die beiden Messtore T1, T2 des Messobjekts 42 eingespeist. Der genaue Ablauf der Messungen und der Weiterverarbeitung der Messergebnisse wird anhand der folgenden Figuren, insbesondere 6 verdeutlicht.Normally, in network analyzers with only one transmitting oscillator and one local oscillator, one after the other, forward measurements and backward measurements are carried out when the connections are interchanged. According to the invention, however, a simultaneous forward measurement and backward measurement is instead performed after a single forward measurement. At the single forward measurement, the signal splitting device becomes 23 from the processing facility 51 controlled such that only one signal from the transmitting oscillator 30 in the first excitation / reception unit 2 1 arrives. In the subsequent concurrent forward measurement and backward measurement, the signal splitter becomes 23 from the processing facility 51 controlled such that a signal from the transmitting oscillator 30 in the first excitation / reception unit 21 and a significantly attenuated signal, z. B. with a tenth of the amplitude of the first signal in the second excitation / reception unit 2 2 arrives. Thus, signals of different amplitude but identical frequency and phase in the two test ports T1, T2 of the measurement object 42 fed. The exact sequence of the measurements and the further processing of the measurement results is based on the following figures, in particular 6 clarified.

2 zeigt einen beispielhaften Messaufbau. Ein Messobjekt 42 ist über ein erstes Messtor 40 und über ein zweites Messtor 41 mit einem Messgerät verbunden. Mittels Richtkopplern 47 und 48 werden Wellengrößen von hinlaufenden und rücklaufenden Wellen gemessen. Das Messobjekt 42 wird in einer Vorwärtsmessung an dem ersten Messtor 40 mit einem Messsignal beaufschlagt. Über den Anschluss 44 werden die vom Messobjekt 42 rücklaufenden Wellen gemessen. Über den Anschluss 43 werden die zum Messobjekt hinlaufenden Wellen gemessen. Über den Anschluss 46 werden die rücklaufenden Wellen gemessen. In einer anschließenden Rückwärtsmessung wird das Messobjekt 42 über das zweite Messtor 41 mit einem Messsignal beaufschlagt. Während dieser zweiten Messung sind die Richtkoppler 47 und 48 vertauscht angeordnet, um sämtliche von dem Messobjekt 42 transmittierten und reflektierten Wellen zu messen. Da das Messgerät vor Durchführung der Messungen z. B. mittels eines 10-Term-Kalibrierverfahrens bzw. eines 12-Term-Kalibrierverfahrens kalibriert wurde, können die erhaltenen Wellengrößen nun korrigiert werden. Aus den korrigierten Wellengrößen können die Streuparameter des Messobjekts 42 bestimmt werden. Um jedoch eine Rückwärtsmessung im Arbeitspunkt, also bei gleichzeitiger Einspeisung in Vorwärtsrichtung, zu erreichen, ist üblicherweise eine Messvorrichtung mit zwei Sendeoszillatoren notwendig. 2 shows an exemplary measurement setup. A measurement object 42 is over a first test gate 40 and a second test gate 41 connected to a meter. By means of directional couplers 47 and 48 Wavelengths of traveling and returning waves are measured. The measurement object 42 is in a forward measurement at the first test port 40 subjected to a measurement signal. About the connection 44 become the measurement object 42 returning waves measured. About the connection 43 the waves going to the target are measured. About the connection 46 the returning waves are measured. In a subsequent backward measurement, the measurement object becomes 42 over the second gate 41 subjected to a measurement signal. During this second measurement, the directional couplers 47 and 48 interchanged to all of the DUT 42 to measure transmitted and reflected waves. Since the meter before performing the measurements z. B. calibrated by means of a 10-term calibration method or a 12-term calibration method, the obtained wave sizes can now be corrected. From the corrected wave sizes, the scattering parameters of the DUT can be determined 42 be determined. However, in order to achieve a backward measurement at the operating point, that is to say simultaneous feedthrough in the forward direction, a measuring device with two transmission oscillators is usually necessary.

In 3 wird ein zweites Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung dargestellt. Die hier dargestellte Messvorrichtung ist ein Vektornetzwerkanalysator. Sie beinhaltet eine Verarbeitungs-Einrichtung 51, eine Sende-Einrichtung 50, eine Empfangs-Einrichtung 52 und eine Anzeige-Einrichtung 55. Die Verarbeitungseinrichtung 51 ist mit der Sende-Einrichtung 50, der Empfangs-Einrichtung 52 und mit der Anzeige-Einrichtung 55 verbunden. Die Sende-Einrichtung 50 ist mittels einer Mehrzahl von Anschlüssen 53 mit dem Messobjekt 42 verbunden. Die Empfangs-Einrichtung ist mittels einer Mehrzahl von Anschlüssen 54 mit dem Messobjekt 42 verbunden. Die Verarbeitungs-Einrichtung 51 entspricht dabei der Verarbeitungs-Einrichtung 51 aus 1. Die Sende-Einrichtung 50 und die Empfangs-Einrichtung 52 erfüllen dabei weitgehend dieselben Aufgaben wie die Anregungs-/Empfangseinheiten 21 und 22 aus 1. Dabei sind jedoch zum Senden und Empfangen benötigte Oszillatoren in die Sende-Einrichtung 50 bzw. die Empfangs-Einrichtung 52 integriert.In 3 a second embodiment of a measuring device according to the invention is shown. The measuring device shown here is a vector network analyzer. It includes a processing facility 51 , a transmitting device 50 , a reception facility 52 and a display device 55 , The processing device 51 is with the sending facility 50 , the reception facility 52 and with the display facility 55 connected. The transmitting device 50 is by means of a plurality of terminals 53 with the measurement object 42 connected. The receiving device is by means of a plurality of terminals 54 with the measurement object 42 connected. The processing facility 51 corresponds to the processing facility 51 out 1 , The transmitting device 50 and the receiving device 52 fulfill thereby largely the same tasks as the excitation / receiving units 2 1 and 2 2 out 1 , However, oscillators required for transmitting and receiving are in the transmitting device 50 or the receiving device 52 integrated.

Die Verarbeitungs-Einrichtung 51 steuert die Sende-Einrichtung 50, die Empfangs-Einrichtung 52, die Anzeige-Einrichtung 55 und den Ablauf der Messung. Sie sendet Anweisungen an die Sende-Einrichtung 50, welche Signale diese zu welchem Zeitpunkt über welchen der Mehrzahl an Anschlüssen 53 an das Messobjekt 42 zu senden hat. Ebenso sendet sie Anweisungen an die Empfangs-Einrichtung 52, bei welchen Einstellungen diese zu welchem Zeitpunkt Signale von welchen der Mehrzahl an Anschlüssen 54 zu empfangen hat.The processing facility 51 controls the transmitting device 50 , the reception facility 52 , the display device 55 and the course of the measurement. It sends instructions to the transmitting device 50 which signals this at which time over which of the plurality of terminals 53 to the measurement object 42 to send. It also sends instructions to the receiving device 52 in which settings this at which time signals from which of the plurality of terminals 54 to receive.

Die Sende-Einrichtung 50 beinhaltet dabei genau einen Signal-Generator, welcher sämtliche Messsignale erzeugt. Werden mehrere Messsignale gleichzeitig benötigt, werden diese mittels Dämpfungsgliedern und Phasenschiebern aus dem, von dem einen Signal-Generator abgegebenen Signal erzeugt. Damit ist die Phasensynchronität und Frequenzsynchronität der verschiedenen Messsignale sichergestellt. Alternativ werden mehrere Signal-Generatoren zur Erzeugung der mehreren Messsignale genutzt. In diesem Fall sind jedoch zusätzliche Maßnahmen zur Erreichung einer Phasensynchronität und Frequenzsynchronität der verschiedenen Messsignale notwendig. Eventuell noch bestehende Abweichungen von der gewünschten Frequenz, Phase und Amplitude der Messsignale werden mittels einer von der Verarbeitungs-Einrichtung 51 durchgeführten Korrektur-Rechnung kompensiert.The transmitting device 50 contains exactly one signal generator, which generates all measuring signals. If several measurement signals are needed at the same time, they are generated by means of attenuators and phase shifters from the signal emitted by a signal generator. This ensures the phase synchronism and frequency synchronicity of the various measurement signals. Alternatively, multiple signal generators are used to generate the multiple measurement signals. In this case, however, additional measures to achieve a phase synchronism and frequency synchronicity of the various measurement signals are necessary. Any remaining deviations from the desired frequency, phase and amplitude of the measurement signals are by means of one of the processing device 51 compensated correction invoice.

Die Empfangs-Einrichtung 52 beinhaltet dabei zumindest 4 Empfänger. Dies ist notwendig um an zumindest zwei Messtoren gleichzeitig hinlaufende und rücklaufende Wellengrößen zu messen. Sind weniger als das Doppelte der Anzahl der Messtore an Empfängern vorhanden, müssen mehrere zeitlich hintereinander ablaufende Messungen durchgeführt werden, um sämtliche Wellengrößen messen zu können. Die so erhaltenen Messwerte sind jedoch nicht synchron und damit von geringerer Genauigkeit.The reception facility 52 contains at least 4 recipients. This is necessary in order to measure at at least two test ports simultaneously running and returning wave sizes. If there are fewer than twice the number of test ports on receivers, several consecutive measurements must be taken to measure all wave sizes. However, the measured values thus obtained are not synchronous and therefore of lower accuracy.

Der genaue Ablauf einer Messung wird später anhand der 6 näher erläutert.The exact sequence of a measurement will be explained later on the basis of 6 explained in more detail.

In 4 wird ein Detail eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung dargestellt. Die in dieser Figur dargestellten Elemente sind beispielsweise in einer Signal-Teilungs-Einrichtung 23, wie sie der 1 zu entnehmen ist, angeordnet. Über einen Anschluss 60 wird das von einem Sendeoszillator erzeugte Signal eingespeist. Ein Signal-Verteiler 61 (signal splitter) teilt das Signal in zwei Anteile und leitet diese an die Entkoppel-Verstärker 62 und 63 weiter. Diese leiten die entkoppelten Signale an die Schalter 64 und 65 weiter. Von den Schaltern 64 und 65 werden die Signale geschaltet und an die Dämpfungsglieder 66 und 67 weitergeleitet. Die Dämpfungsglieder 66 und 67 dämpfen die Signale in einem einstellbaren Maß. Die resultierenden Signale werden nach Bedarf über die Anschlüsse 68, 69 an die Tore eines Messobjekts geleitet. Sie weisen nahezu identische Frequenz und nahezu identische Phase auf. Eventuelle Abweichungen werden in einer Korrekturrechnung kompensiert. Die Amplituden der Signale können jedoch voneinander abweichen. Die Schalter 64 und 65 und die Dämpfungsglieder 66 und 67 werden dabei von einer Verarbeitungseinrichtung, z. B. von der Verarbeitungseinrichtung 51 aus 1 gesteuert. Alternativ ist ein Aufbau bestehend lediglich aus einem einstellbaren Signal-Verteiler (signal splitter) denkbar. Durch die hier dargestellten Schaltungselemente ist eine gezielte Aufteilung des Oszillatorsignals auf zwei Messpfade möglich.In 4 a detail of a third embodiment of the measuring device according to the invention is shown. The elements shown in this figure are for example in a signal-division device 23 like her 1 can be seen, arranged. About a connection 60 the signal generated by a transmission oscillator is input. A signal distributor 61 (signal splitter) splits the signal into two parts and sends them to the decoupling amplifiers 62 and 63 further. These direct the decoupled signals to the switches 64 and 65 further. From the counters 64 and 65 the signals are switched and to the attenuators 66 and 67 forwarded. The attenuators 66 and 67 attenuate the signals to an adjustable level. The resulting signals are sent via the connectors as needed 68 . 69 directed to the gates of a DUT. They have almost identical frequency and almost identical phase. Possible deviations are compensated in a correction calculation. However, the amplitudes of the signals may differ. The switches 64 and 65 and the attenuators 66 and 67 are doing by a processing device, eg. B. from the processing device 51 out 1 controlled. Alternatively, a structure consisting only of an adjustable signal distributor (signal splitter) is conceivable. By the circuit elements shown here, a targeted division of the oscillator signal on two measuring paths is possible.

5 zeigt einen erfindungsgemäßen Messaufbau. Der Aufbau entspricht in weiten Teilen dem beispielhaften Messaufbau aus 1. Über die Anschlüsse 44 und 46 werden die vom Messobjekt 42 rücklaufenden Wellen gemessen. Über die Anschlüsse 43 und 45 werden auf das Messobjekt 42 zulaufende Wellen gemessen. Eine echte Rückwärtsmessung findet hier nicht statt. Die Richtkoppler 47 und 48 werden nicht vertauscht, da jeweils ein Empfänger für die hinlaufende und rücklaufende Welle angeschlossen ist. Während der Vorwärtsmessung wird zusätzlich zeitweise ein schwächeres zweites Messsignal gleicher Frequenz und Phase in das zweite Messtor 41 eingespeist. Die resultierenden Wellengrößen werden an allen vier, an die Anschlüsse 43, 44, 45 und 46 angeschlossenen Empfängern gemessen. 5 shows a measurement structure according to the invention. The structure largely corresponds to the exemplary measurement setup 1 , About the connections 44 and 46 become the measurement object 42 returning waves measured. About the connections 43 and 45 be on the test object 42 measured incoming waves. A true backward measurement does not take place here. The directional coupler 47 and 48 are not interchanged, since in each case a receiver for the incoming and outgoing wave is connected. In addition, during the forward measurement, a weaker second measurement signal of the same frequency and phase temporarily becomes the second measurement port 41 fed. The resulting wave sizes will be at all four, at the terminals 43 . 44 . 45 and 46 measured connected receivers.

Die Wellengrößen der alleinigen Vorwärtsmessung und der kombinierten Messung werden an die Verarbeitungs-Einrichtung 51 aus 1 bzw. 3 weitergeleitet. Diese berechnet hieraus korrigierte Wellengrößen und daraus die Streuparameter des Messobjekts.The wave quantities of the sole forward measurement and the combined measurement are sent to the processing device 51 out 1 respectively. 3 forwarded. This calculates corrected wave quantities and from this the scattering parameters of the measurement object.

Der genaue Ablauf der Messung und Korrekturrechnung wird im Folgenden anhand von 6 dargestellt.The exact sequence of the measurement and correction calculation is described below on the basis of 6 shown.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Messverfahrens. Das Messobjekt 42 wird mit den Messtoren 40, 41 der Messvorrichtung, hier einem Vektornetzwerkanalysator, verbunden. Das Messobjekt 42 verfügt dabei zumindest über zwei Tore. Die Messvorrichtung verfügt ebenfalls über zumindest zwei Messtore 40, 41. In einem ersten Schritt 80 wird eine Vorwärtsmessung durchgeführt. Dabei wird an einem ersten Messtor 40 des Messobjekts 42 ein Messsignal eingespeist. Derweil werden an beiden Messtoren 40, 41 die Wellengrößen der hinlaufenden Wellen a1,F, a2,F und rücklaufenden Wellen b1,F, b2,F gemessenen. Diese Wellengrößen werden aufgezeichnet. 6 shows an embodiment of the sequence of a measuring method according to the invention. The measurement object 42 comes with the gauges 40 . 41 the measuring device, here a vector network analyzer, connected. The measurement object 42 has at least two goals. The measuring device also has at least two measuring ports 40 . 41 , In a first step 80 a forward measurement is performed. This is at a first test gate 40 of the measurement object 42 a measuring signal is fed. Meanwhile, at both gauges 40 . 41 the wave sizes of the outgoing waves a 1, F , a 2, F and returning waves b 1, F , b 2, F measured. These wave sizes are recorded.

In einem zweiten Schritt 81 wird zusätzlich zu dem ersten Messsignal, welches weiterhin an dem ersten Messtor 40 eingespeist wird, ein zweites Messsignal an dem zweiten Messtor 41 eingespeist. Das zweite Messsignal verfügt dabei über eine weitgehend identische Frequenz und Phase gegenüber dem ersten Messsignal. Eventuelle Abweichungen in Frequenz und Phase werden in einem späteren Schritt kompensiert. Die Amplitude des zweiten Messsignals ist geringer als die Amplitude des ersten Messsignals. Sie ist bevorzugt geringer als 1/5, besonders bevorzugt 1/10 der Amplitude des ersten Messsignals. Auch während dieses Schritts werden an beiden Messtoren 40, 41 die Wellengrößen der hinlaufenden Wellen a1,FR, a2,FR und rücklaufenden Wellen b1,FR, b2,FR gemessenen.In a second step 81 is in addition to the first measurement signal, which continues to the first test port 40 is fed, a second measurement signal at the second test port 41 fed. The second measurement signal has a largely identical frequency and phase with respect to the first measurement signal. Any deviations in frequency and phase will be compensated in a later step. The amplitude of the second measurement signal is less than the amplitude of the first measurement signal. It is preferably less than 1/5, particularly preferably 1/10 of the amplitude of the first measurement signal. Also during this step will be on both gauges 40 . 41 the wave sizes of the traveling waves a 1, FR , a 2, FR and returning waves b 1, FR , b 2, FR measured.

In einem dritten Schritt 82 werden die Differenzen der gemessenen Wellengrößen bestimmt. Die Differenzen entsprechen dabei näherungsweise den erwarteten Wellengrößen einer Rückwärtsmessung im Arbeitspunkt. a1,corr = a1,FR – a1,F a2,corr = a2,FR – a2,F b1,corr = b1,FR – b1,F b2,corr = b2,FR – b2,F In a third step 82 the differences of the measured wave sizes are determined. The differences correspond approximately to the expected wave sizes of a backward measurement in the operating point. a 1, corr = a 1, FR - a 1, F a 2, corr = a 2, FR - a 2, F b 1, corr = b 1, FR - b 1, F b 2, corr = b 2, FR - b 2, F

Dabei sind die Größen a1,F, a2,F die Wellengrößen der hinlaufenden, b1,F, b2,F die Wellengrößen der rücklaufenden Wellen bei reiner Vorwärtsmessung und die Größen a1,FR, a2,FR die Wellengrößen der hinlaufenden und die Größen b1,FR, b2,FR die Wellengrößen der rücklaufenden Wellen bei kombinierter Vorwärtsmessung und Rückwärtsmessung. Die Größen a1,corr, a2,corr, b1,corr, b2,corr sind die Differenzen der gemessenen Wellengrößen.The quantities a 1, F , a 2, F are the wave sizes of the trailing, b 1, F , b 2, F the wave sizes of the returning waves in pure forward measurement and the quantities a 1, FR , a 2, FR the wave sizes of going and the sizes b 1, FR , b 2, FR the wave sizes of the returning waves in combined forward measurement and backward measurement. The quantities a 1, corr , a 2, corr , b 1, corr , b 2, corr are the differences of the measured wave quantities.

In einem vierten Schritt 83 wird eine Korrekturrechnung, z. B. nach dem 10-Term-Verfahren bzw. nach dem 12-Term-Verfahren mit den gemessenen Wellengrößen der Vorwärtsmessung a1,F, a2,F b1,F, b2,F und den berechneten Wellengrößen a1,corr, a2,corr, b1,corr, b2,corr durchgeführt. Die berechneten Wellengrößen entsprechen dabei den Wellengrößen einer hypothetischen Rückwärtsmessung im Arbeitspunkt. So werden korrigierte Wellengrößen a22,corr, b22,corr, a21,corr, b21,corr, a11,corr, b11,corr, a12,corr, b12,corr ermittelt. Hierzu werden im Zuge von zuvor an dem eingesetzten Messaufbau durchgeführten Kalibriermessungen bestimmte Kalibriergrößen e00, e01, e10, e11, e'22, e'23, e'32, e'33 herangezogen.In a fourth step 83 is a correction calculation, z. B. by the 10-term method or by the 12-term method with the measured wave quantities of the forward measurement a 1, F , a 2, F b 1, F , b 2, F and the calculated wave sizes a 1, corr , a 2, corr , b 1, corr , b 2, corr . The calculated wave sizes correspond doing the wave sizes of a hypothetical backward measurement at the operating point. Thus, corrected wave sizes a 22, corr , b 22, corr , a 21, corr , b 21, corr , a 11, corr , b 11, corr , a 12, corr , b 12, corr are determined. For this purpose, certain calibration variables e 00 , e 01 , e 10 , e 11 , e '22 , e' 23 , e '32 , e' 33 are used in the course of calibration measurements previously performed on the measuring setup used.

Figure 00170001
Figure 00170001

Figure 00180001
Figure 00180001

Aus diesen korrigierten Wellengrößen a22,corr, b22,corr, a21,corr, b21,corr, a11,corr, b11,corr, a12,corr, b12,corr werden in einem fünften Schritt 84 die Streuparameter S11,corr, S12,corr, S21,corr, S22,corr des Messobjekts wie folgt berechnet:

Figure 00180002
From these corrected wave sizes a 22, corr , b 22, corr , a 21, corr , b 21, corr , a 11, corr , b 11, corr , a 12, corr , b 12, corr are in a fifth step 84 the scattering parameters S 11, corr , S 12, corr , S 21, corr , S 22, corr of the measurement object are calculated as follows:
Figure 00180002

Im Folgenden werden zwei Anwendungsmöglichkeiten des dargestellten Verfahrens gezeigt.in the Following are two possible uses of the illustrated Shown method.

1. Hot-S-Parametermessung1. Hot S parameter measurement

Wie bereits angedeutet ist es mit Hilfe dieses Verfahrens möglich, Messobjekte im Arbeitspunkt zu vermessen. Durch die geringe Sendeleistung des zur Rückwärtsmessung genutzten Signals wird einerseits der Arbeitspunkt nicht verfälscht, andererseits wird eine Verfälschung der Ergebnisse durch eine zu hohe Signalbeaufschlagung des Messtors, welches üblicherweise nicht zur Annahme von Signalen vorgesehen ist, vermieden. Auch eine Beschädigung des Messobjekts durch eine zu hohe Eingangsleistung am zweiten Messtor wird so vermieden. Voraussetzung dieses Verfahrens ist jedoch eine vorausgehende Ermittlung der Fehlerparameter des Messaufbaus, also des Messgeräts und sämtlicher Verbindungsmittel zum Messobjekt. Diese Fehlerparameter werden in Fehlermatrizen gespeichert und zur Korrektur der Messergebnisse herangezogen. Diese Kalibrierung bedingt den sequentiellen Anschluss mehrerer Kalibrierstandards an die Messtore des Messgeräts und verursacht damit einen nennenswerten Aufwand. Dieser Aufwand kann durch automatischen Anschluss der Kalibrierstandards reduziert werden.As already indicated, it is possible with the aid of this method to measure measured objects at the operating point. Due to the low transmission power of the signal used for the backward measurement of the operating point is not falsified on the one hand, on the other hand, a falsification of the results by an excessive signal Actuation of the measuring gate, which is not usually provided for the acceptance of signals, avoided. Also, damage to the test object due to excessive input power at the second test port is thus avoided. However, a prerequisite of this method is a preliminary determination of the error parameters of the measurement setup, ie of the measuring device and all connection means to the measurement object. These error parameters are stored in error matrices and used to correct the measurement results. This calibration requires the sequential connection of several calibration standards to the measuring device's measuring ports, causing considerable expense. This effort can be reduced by automatically connecting the calibration standards.

2. Automatische Kalibrierung2. Automatic calibration

Auf eine Kalibrierung mittels des Anschlusses von Kalibrierstandards durch den Nutzer des Messgeräts kann verzichtet werden, wenn das im Folgenden beschriebene Verfahren angewendet wird. Zunächst wird das Messgerät während des Herstellungsprozesses kalibriert. D. h. die Fehlermatrizen des Messgeräts werden ermittelt. Diese beinhalten jedoch noch keine Informationen bezüglich der durch die Verbindungsmittel, mittels welcher das Messobjekt angeschlossen wird, verursachten Messfehler. So beinhalten diese Messfehler Reflexionen an den Messtoren und die Transmissionen durch die Messtore.On a calibration by means of the connection of calibration standards by the user of the meter can be omitted if the procedure described below is applied. First becomes the meter while calibrated during the manufacturing process. Ie. the error matrices of the meter are determined. These do not yet contain any information in terms of by the connecting means, by means of which the measuring object connected, caused measurement errors. So include these Measurement errors reflections at the test ports and the transmissions through the measuring gates.

Messfehler in der Transmission können durch Verbindung der beiden Verbindungsmittel, welche zum Anschluss des Messobjekts eingesetzt werden, kalibriert werden. Auf diese Kalibrierung kann verzichtet werden, wenn ein geringer Messfehler in Kauf genommen wird. Insbesondere bei Einsatz von kurzen Verbindungsleitungen verursacht dieses Vorgehen keine gravierenden Messfehler.measurement error in the transmission can by connection of the two connecting means, which for connection be used to calibrate the device under test. To this Calibration can be omitted if a small measurement error is accepted. Especially when using short connecting cables this procedure does not cause any serious measuring errors.

Die Messfehler durch Reflexion an den Anschlüssen der Verbindungsmittel auf Seite der Messtore können ebenfalls durch diese eine Kalibriermessung bestimmt werden. Bei Anschluss eines Messobjekts mittels der Verbindungsmittel können bei unidirektionaler Messung weiterhin die Reflexionen am Anschluss des Verbindungsmittels auf der Messobjektseite und am Messobjekt auf der Sendeseite bestimmt werden.The Measurement error due to reflection at the connections of the connecting means on the side of the tester also be determined by this one calibration. at Connection of a measuring object by means of the connecting means can at unidirectional measurement continues the reflections at the port of the bonding agent on the test object side and on the test object be determined on the sending side.

Somit sind bei unidirektionaler Messung lediglich die Reflexionen am Anschluss des Verbindungsmittels auf der Messobjektseite und am Messobjekt auf der Empfangsseite nicht bekannt. Diese verbliebenen Fehlerkoeffizienten werden, wie weiter oben ausführlich beschrieben, mittels einer gleichzeitigen Einspeisung eines schwächeren zweiten Anregungssignals in das zweite Messtor bestimmt. Da für diese reine Reflexionsmessung lediglich eine geringe Dynamik notwendig ist, genügt hierfür eine sehr kurze Messzeit. So kann eine nahezu vollständig kalibrierte Messung nach lediglich der Verbindung der beiden Messleitungen erfolgen. Eine unvollständig kalibrierte, jedoch trotz dessen fehlerarme Messung ist bei Verzicht auf diese Kalibriermessung möglich.Consequently For unidirectional measurement, only the reflections are at the connection of the bonding agent on the test object side and on the test object not known on the receiving side. These remaining error coefficients be detailed as above described by means of a simultaneous feed of a weaker second Excitation signal in the second Messtor determined. Because for this pure reflection measurement only a low dynamics necessary is enough therefor a very short measuring time. So can a nearly completely calibrated Measurement after only the connection of the two test leads done. An incomplete calibrated, but despite its low-error measurement is waiver possible on this calibration measurement.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Wie bereits erwähnt, können unterschiedliche Messvorrichtungen eingesetzt werden. Auch ist eine Nutzung von höheren Anzahlen an Messtoren möglich. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar. Insbesondere sind die anhand der 3 und 4 beschriebenen Details in Kombination mit dem Ausführungsbeispiel der 1 und/oder in Kombination untereinander anwendbar.The invention is not limited to the illustrated embodiment. As already mentioned, different measuring devices can be used. It is also possible to use higher numbers of test ports. All features described above or features shown in the figures can be combined with each other in any advantageous manner within the scope of the invention. In particular, the basis of the 3 and 4 described details in combination with the embodiment of 1 and / or in combination with each other.

Claims (16)

Messverfahren zur Messung von Streuparametern eines Messobjekts (42), wobei Wellengrößen (a1,F, a2,F, a1,FR, a2,FR) hinlaufender Wellen und Wellengrößen (b1,F, b2,F, b1,FR, b2,FR) rücklaufender Wellen an einem ersten Messtor (40, T1) und an einem zweiten Messtor (41, T2) gemessen werden, wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden: – Einspeisen eines ersten Messsignals in das erste Messtor (40, T1), Messen der Wellengrößen der hinlaufenden (a1,F, a2,F) Wellen, und Messen der Wellengrößen (b1,F, b2,F) der rücklaufenden Wellen; – Einspeisen eines zweiten Messsignals in das zweite Messtor (41, T2), während das erste Messsignal in das erste Messtor (40, T1) eingespeist wird, Messen der Wellengrößen (a1,FR, a2,FR) der hinlaufenden Wellen, und Messen der Wellengrößen (b1,FR, b2,FR) der rücklaufenden Wellen; – Bestimmen von korrigierten Wellengrößen anhand einer Korrekturrechnung; – Bestimmen von Streuparametern des Messobjekts (42) aus den korrigierten Wellengrößen; dadurch gekennzeichnet, dass vor der Korrekturrechnung die Differenzen der gemessenen Wellengrößen (a1,F, a2,F, a1,FR, a2,FR, b1,F, b2,F, b1,FR, b2,FR) bestimmt werden und die Korrekturrechnung anhand dieser Differenzen durchgeführt wird.Measuring method for measuring scattering parameters of a test object ( 42 wave quantities (a 1, F , a 2, F , a 1, FR , a 2, FR ) of traveling waves and wave quantities (b 1, F , b 2, F , b 1, FR , b 2, FR ) returning waves at a first measuring port ( 40 , T1) and at a second test port ( 41 , T2), wherein the following steps are carried out: feeding a first measuring signal into the first measuring port ( 40 , T1), measuring the wave quantities of the traveling (a 1, F , a 2, F ) waves, and measuring the wave quantities (b 1, F , b 2, F ) of the returning waves; Feeding a second measuring signal into the second measuring port ( 41 , T2), while the first measurement signal in the first test port ( 40 , T1), measuring the wave quantities (a 1, FR , a 2, FR ) of the traveling waves, and measuring the wave quantities (b 1, FR , b 2, FR ) of the returning waves; - determining corrected wave quantities by means of a correction calculation; Determining scattering parameters of the measurement object ( 42 ) from the corrected wave sizes; characterized in that before the correction calculation the differences of the measured wave quantities (a 1, F , a 2, F , a 1, FR , a 2, FR , b 1, F , b 2, F , b 1, FR , b 2 , FR ) and the correction calculation is performed on the basis of these differences. Messverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des zweiten Messsignals geringer als die Amplitude, vorteilhafterweise geringer als ein Fünftel der Amplitude, besonders vorteilhafterweise ein Zehntel der Amplitude des ersten Messsignals ist.Measuring method according to claim 1, characterized that the amplitude of the second measurement signal is less than the amplitude, advantageously less than one fifth of the amplitude, especially advantageously one tenth of the amplitude of the first measurement signal is. Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum der gemeinsamen Einspeisung des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals kürzer als der Zeitraum der alleinigen Einspeisung des ersten Messsignals, vorteilhafterweise kürzer als ein Fünftel der alleinigen Einspeisung des ersten Messsignals ist.Measuring method according to claim 1 or 2, characterized that the period of common feed of the first measurement signal and the second measurement signal shorter as the period of sole supply of the first measurement signal, advantageously shorter as a fifth is the sole supply of the first measurement signal. Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt (42) durch die Einspeisung des ersten Messsignals in seinem Arbeitspunkt betrieben wird, und dass die Einspeisung des zweiten Messsignals dergestalt erfolgt, dass das Messobjekt (42) weiterhin zumindest in etwa in seinem Arbeitspunkt betrieben wird.Measuring method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measurement object ( 42 ) is operated by the supply of the first measurement signal in its operating point, and that the feeding of the second measurement signal takes place in such a way that the measurement object ( 42 ) continues to operate at least approximately at its operating point. Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messsignal und das zweite Messsignal eine zumindest im Wesentlichen identische Frequenz und eine zumindest im Wesentlichen identische Phase aufweisen, und dass eventuell geringfügig abweichende Frequenzen und Phasen mittels einer Korrekturrechnung kompensiert werden.Measuring method according to one of claims 1 to 4, characterized, that the first measurement signal and the second measurement signal is at least substantially identical Have frequency and an at least substantially identical phase, and that may be minor deviating frequencies and phases by means of a correction calculation be compensated. Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Messungen ein Netzwerkanalysator eingesetzt wird, und dass der Netzwerkanalysator vor Durchführung der Messungen mittels eines 12-Term-Verfahrens oder eines 10-Term- Verfahrens unter Einsatz von Kalibrierstandards kalibriert wird.Measuring method according to one of claims 1 to 5, characterized, that to carry out the Measurements a network analyzer is used, and that the network analyzer before performing the measurements using a 12-term or 10-term method using calibration standards is calibrated. Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Messungen ein Netzwerkanalysator eingesetzt wird, und dass der Netzwerkanalysator mittels im Herstellungsprozess ermittelter Korrekturkoeffizienten und im Laufe der Messung ermittelter Wellengrößen kalibriert wird.Measuring method according to one of claims 1 to 5, characterized, that to carry out the Measurements a network analyzer is used, and that the network analyzer by means of the manufacturing process Correction coefficients and calibrated during the measurement calibrated wave sizes becomes. Messvorrichtung (1) zur Messung von Streuparametern eines Messobjekts (42), wobei die Messvorrichtung (1) über zumindest eine Verarbeitungs-Einrichtung (51), eine Sende-Einrichtung (50) und eine Empfangs-Einrichtung (52) verfügt, wobei die Messvorrichtung (1) Wellengrößen (a1,F, a2,F, a1,FR, a2,FR) hinlaufender Wellen und Wellengrößen (b1,F, b2,F, b1,FR, b2,FR) rücklaufender Wellen an einem ersten Messtor (40, T1) und an einem zweiten Messtor (41, T2) misst, wobei die Verarbeitungs-Einrichtung (51) der Messvorrichtung (1) zur Durchführung der die folgenden Schritte ausgebildet ist: – Einspeisung eines ersten Messsignals in das erste Messtor (40, T1) durch die Sende-Einrichtung (50), und Messung der Wellengrößen (a1,F, a2,F) der hinlaufenden Wellen und Messung der Wellengrößen (b1,F, b2,F) der rücklaufenden Wellen durch die Empfangs-Einrichtung (52); – Einspeisung eines zweiten Messsignals in das zweite Messtor (41, T2) durch die Sende-Einrichtung (50), während das erste Messsignal in das erste Messtor (40, T1) eingespeist wird und Messung der Wellengrößen der hinlaufenden (a1,FR, a2,FR) Wellen und Messung der Wellengrößen (b1,FR, b2,FR) der rücklaufenden Wellen durch die Empfangs-Einrichtung (52); – Bestimmung von korrigierten Wellengrößen anhand einer Korrekturrechnung durch die Verarbeitungs-Einrichtung (51); – Bestimmung von Streuparametern des Messobjekts (42) aus den korrigierten Wellengrößen durch die Verarbeitungs-Einrichtung (51), dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungs-Einrichtung (51) vor Durchführung der Korrekturrechnung die Differenzen der gemessenen Wellengrößen (a1,F, a2,F, a1,FR, a2,FR, b1,F, b2,F, b1,FR, b2,FR) bestimmt und die Korrekturrechnung auf Basis dieser Differenzen durchführt.Measuring device ( 1 ) for measuring scattering parameters of a test object ( 42 ), wherein the measuring device ( 1 ) via at least one processing device ( 51 ), a transmitting device ( 50 ) and a receiving device ( 52 ), the measuring device ( 1 Wavelengths (a 1, F , a 2, F , a 1, FR , a 2, FR ) of traveling waves and wave quantities (b 1, F , b 2, F , b 1, FR , b 2, FR ) of returning waves at a first test gate ( 40 , T1) and at a second test port ( 41 , T2), the processing device ( 51 ) of the measuring device ( 1 ) for carrying out the following steps: - feeding a first measuring signal into the first measuring port ( 40 , T1) by the transmitting device ( 50 ), and measurement of the wave sizes (a 1, F , a 2, F ) of the traveling waves and measurement of the wave sizes (b 1, F , b 2, F ) of the returning waves by the receiving device ( 52 ); Feeding a second measuring signal into the second measuring port ( 41 , T2) by the transmitting device ( 50 ), while the first measurement signal enters the first measurement port ( 40 , T1) and measuring the wave sizes of the traveling (a 1, FR , a 2, FR ) waves and measuring the wave sizes (b 1, FR , b 2, FR ) of the returning waves by the receiving device ( 52 ); Determination of corrected wave quantities by means of a correction calculation by the processing device ( 51 ); - Determination of scattering parameters of the test object ( 42 ) from the corrected wave quantities by the processing device ( 51 ), characterized in that the processing device ( 51 ) before carrying out the correction calculation, the differences of the measured wave quantities (a 1, F , a 2, F , a 1, FR , a 2, FR , b 1, F , b 2, F , b 1, FR , b 2, FR ) and makes the correction calculation based on these differences. Messvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des zweiten Messsignals geringer als die Amplitude, vorteilhafterweise geringer als ein Fünftel der Amplitude, besonders vorteilhafterweise ein Zehntel der Amplitude des ersten Messsignals ist.Measuring device ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the amplitude of the second measuring signal less than the amplitude, advantageously less than one fifth of the amplitude, particularly advantageous legally one tenth of the amplitude of the first measurement signal. Messvorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum der gemeinsamen Einspeisung des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals kürzer als der Zeitraum der alleinigen Einspeisung des ersten Messsignals, vorteilhafterweise kürzer als ein Fünftel der alleinigen Einspeisung des ersten Messsignals ist.Measuring device ( 1 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the period of common feed of the first measurement signal and the second measurement signal is shorter than the period of sole supply of the first measurement signal, advantageously shorter than one fifth of the sole supply of the first measurement signal. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) das Messobjekt (42) durch die Einspeisung des ersten Messsignals in seinem Arbeitspunkt betreibt, und dass die Messvorrichtung (1) das zweite Messsignal dergestalt einspeist, dass das Messobjekt (42) weiterhin zumindest in etwa in seinem Arbeitspunkt betrieben wird.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the measuring device ( 1 ) the measuring object ( 42 ) is operated by supplying the first measurement signal at its operating point, and that the measuring device ( 1 ) feeds the second measurement signal in such a way that the measurement object ( 42 ) continues to operate at least approximately at its operating point. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Einrichtung (50) das erste Messsignal und das zweite Messsignal mit zumindest im Wesentlichen identischer Frequenz und zumindest im Wesentlichen identischer Phase erzeugt, und dass die Verarbeitungs-Einrichtung (51) eventuell geringfügig abweichende Frequenzen und Phasen mittels einer Korrekturrechnung kompensiert.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 8 to 11, characterized in that the transmitting device ( 50 ) generates the first measurement signal and the second measurement signal with at least substantially identical frequency and at least substantially identical phase, and that the processing device ( 51 ) possibly slightly different frequencies and phases are compensated by means of a correction calculation. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) ein Netzwerkanalysator ist, und dass der Netzwerkanalysator vor Durchführung der Messungen mittels eines 12-Term-Verfahrens oder eines 10-Term-Verfahrens unter Einsatz von Kalibrierstandards kalibriert wird.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 8 to 12, characterized in that the measuring device ( 1 ) is a network analyzer, and that the network analyzer is calibrated using a 12-term or 10-term method using calibration standards prior to making the measurements. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) ein Netzwerkanalysator ist, und dass der Netzwerkanalysator mittels im Herstellungsprozess ermittelter Korrekturkoeffizienten und im Laufe der Messung ermittelter Wellengrößen kalibriert wird.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 8 to 12, characterized in that the measuring device ( 1 ) is a network analyzer, and that the network analyzer is calibrated by means of correction coefficients determined in the manufacturing process and wave quantities determined in the course of the measurement. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Einrichtung (50) einen Signal-Generator (30) enthält, dass der Signal-Generator (30) das erste und das zweite Messsignal erzeugt, dass die Sende-Einrichtung (50) zumindest ein Dämpfungsglied (66, 67) enthält, und dass das Dämpfungsglied (66, 67) die Amplitude zumindest eines der beiden Messsignale einstellt.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 8 to 14, characterized in that the transmitting device ( 50 ) a signal generator ( 30 ) contains that the signal generator ( 30 ) the first and the second measuring signal generates that the transmitting device ( 50 ) at least one attenuator ( 66 . 67 ) and that the attenuator ( 66 . 67 ) adjusts the amplitude of at least one of the two measurement signals. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzwerkanalysator über zumindest 4 Empfänger verfügt.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 8 to 15, characterized in that the network analyzer has at least 4 receivers.
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