DE102004034879A1

DE102004034879A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer zu testenden Vorrichtung unter Verwendung einer verbesserten Durchgangs-Reflexions-Leitungs-Messkalibierung

Info

Publication number: DE102004034879A1
Application number: DE102004034879A
Authority: DE
Inventors: Vahe Westlake Village Adamian
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: US7068049B2; DE102004034879B4; US20050030047A1; JP2005055438A

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung weisen das Bereitstellen eines Vektornetzwerkanalysators auf, der zumindest zwei Messtore aufweist, und das Präsentieren eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards, eines Leitungskalibrierungsstandards, eines Quell-abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards und eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards an jedem Messtor oder Paar von Messtoren. Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgung wird berechnet, basierend auf einer Grenzbedingung, wobei ein Argument der Reflexionsverfolgungskoeffizienten bei DC Null ist. Die DUT wird gemessen und die Messung wird korrigiert für systematische Fehler, basierend auf den Fehlerkoeffizienten.

Description

Die US-Patentanmeldung Seriennummer 10/294,317 eingereicht am 14. November 2002 mit dem Titel „Method and Apparatus for Performing Multiport Through-Reflect-Line Calibration and Measurement" (hierin „die Patentanmeldung '317") lehrt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen einer Durchgangs-Reflexions-Leitungs-Kalibrierung mit einem Mehrfachtor-Vektornetzwerkanalysator („VNA"; VNA = vector network analyzer). Das offenbarte Verfahren lehrt eine Bestimmung der Zehn-Ausdruck-Fehlerkoeffizienten, die bei einem Verfahren verwendet werden können, das in dem US-Patent 5,434,511 offenbart ist (hierin das Patent '511), um S-Parameter einer zu testenden Vorrichtung (hierin „die DUT"; DUT = device under test) zu erreichen, wobei systematische Fehler, die dem VNA und dem Mehrfachtor-Testsatz zugeschrieben werden können, aus den gemessenen S-Parametern der DUT korrigiert sind. Bei dem Verfahren gemäß der Patentanmeldung '317 ist es notwendig, einen Typ eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards zu kennen, der bei dem Verfahren verwendet wird. Ferner, bei dem Verfahren, das in der Patentanmeldung '317 offenbart ist, wenn der Durchgangs-Kalibrierungsstandard, der bei dem Kalibrierungsprozess verwendet wird, ein Durchgang ungleich 0 ist, dann muss seine elektrische Länge bekannt sein und durch den Kalibrierungsstandardhersteller spezifiziert werden, um die Fehlerkoeffizienten in dem Kalibrierungsprozess vollständig zu charakterisieren. In vielen Fällen ist die elektrische Länge des Durchgangs ungleich Null entweder unbekannt, nicht mit einer ausreichenden Genauigkeit bekannt oder ist ein nicht wiederholbarer Wert. Ein Durchgangskalibrierungs standard ist üblicherweise für Auf-Wafer-Kalibrierungen unbekannt, da das Landen der Sonde an. dem Kalibrierungsstandard nicht wiederholbar ist, was die elektrische Länge ebenfalls nicht wiederholbar und daher unvorhersagbar macht. Obwohl Hersteller von Koaxialkalibrierungsstandards häufig Daten der elektrischen Länge umfassen, über Zeit und nach mehreren Verwendungen, kann sich die elektrische Länge ändern, wodurch ein Kalibrierungsprozess, der auf den Spezifikationen der elektrischen Länge basiert, weniger genau wird. Auf Grund der Bearbeitungs-, Prozess- und anderer nicht wiederholbarer Hersteller-Abweichungen können die Hersteller-Spezifikationen der Durchgangskalibrierungsstandards nicht so genau sein wie es die Kalibrierung und Messung voraussetzt. Zusätzlich dazu kann eine häufige Verwendung des Durchgangskalibrierungsstandards verursachen, dass sich die Abmessungen und daher die Kalibrierungsspezifikationen im Lauf der Zeit ändern, während der Kalibrierungsprozess anderes voraussetzt. Bei Hochfrequenz-Auf-Wafer-Messungen wird ausschließlich ein Durchgang ungleich Null verwendet. Ferner ist es bei einem Auf-Wafer-Kalibrierungsprozess schwierig, Sonden wiederholbar auf einem Kalibrierungssubstrat zu landen, um mit dem elektrischen Verzögerungswert zusammenzufallen, der durch den Kalibrierungsstandardhersteller vorgesehen wird. Eine Diskrepanz zwischen der tatsächlichen elektrischen Verzögerung und der angenommenen elektrischen Verzögerung verursacht Ungewissheiten bei der Kalibrierung und daher den Korrekturen, die an der Messung einer zu testenden Vorrichtung („DUT") durchgeführt werden. Die Ungewissheiten werden verschlimmert, wenn sich die Messfrequenzen erhöhen.

Es besteht daher ein Bedarf zum Verbessern des Durchgangs-Reflexions-Leitungs-Kalibrierungsprozesses zum Berücksichtigen eines Durchgangs-Kalibrierungsstandards mit einer unbekannten Verzögerung oder einem unbekannten Typ eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards mit einem bekannten Phasenversatz.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Messen einer DUT, ein Verfahren zum Messen, eine Vorrichtung zum Messen einer DUT, eine Vorrichtung zum Messen, ein Verfahren zum Messen einer zu testenden Vorrichtung und ein computerlesbares Medium mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Messen einer DUT gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 18, eine Vorrichtung zum Messen einer DUT gemäß Anspruch 34, eine Vorrichtung zum Messen gemäß Anspruch 52, ein Verfahren zum Messen einer zu testenden Vorrichtung gemäß Anspruch 71 und ein computerlesbares Medium gemäß Anspruch 72 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Diagramm eines Vektornetzwerkanalysators („VNA"), eines Schaltnetzwerks und von Signaltrennungsvorrichtungen, die zum Messen einer zu testenden Vorrichtung ("DUT") verwendet werden;
2 den VNA mit einem angeschlossenen Reflexionskalibrierungsstandard;
3 und 4 den VNA mit einem angeschlossenen Leitungskalibrierungsstandard und jeweiligen Schaltnetzwerkkonfigurationen für Vorwärts- und Rückwärts-Messungen;
5 den VNA mit einem angeschlossenen angepassten Lastkalibrierungsstandard;
6 und 7 den VNA mit einem angeschlossenen Quelle- abgeschlossenen Durchgangs-Kalibrierungsstandard und jeweiligen Schaltnetzwerkkonfigurationen für Vorwärts- und Rückwärts-Messungen;
8 und 9 den VNA mit einem angeschlossenen lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandard und entsprechenden Schaltnetzwerkkonfigurationen für Vorwärts- und Rückwärts-Messungen;
10 ein Flussdiagramm von einigen der Fehlerkoeffizienten, die bei einem Verfahren gemäß den vorliegenden Lehren bestimmt werden;
11 und 12 eine optionale VNA-Messung mit einem lokal abgeschlossenen Durchgangs-Kalibrierungsstandard angeschlossen zwischen einem der proximalen Paare der Messtore und jeweiligen Schaltnetzwerkkonfigurationen für eine Vorwärts- und Rückwärts-Messung; und
13 bis 18 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Kalibrieren und Korrigieren von S-Parametern einer gemessenen DUT gemäß den vorliegenden Lehren.
Das US-Patent Nr. 5,434,511 mit dem Titel „Electronic Microwave Calibration Device" (hierin „das Patent '511") lehrt ein Verfahren zum Korrigieren von gemessenen S-Parametern, um an tatsächlichen S-Parametern für eine gemessene Vorrichtung anzukommen. Das Verfahren verwendet 12 Fehlerterme, die aus einem Kurzschluss-, Leerlauf-, Last („SOLT")-Kalibrierungsprozess berechnet werden. Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen wird, ist ein Durchgangs-Reflexions-Leitungs-Kalibrierungsprozess („TRL-Kalibrierungsprozess") ebenfalls in der Lage, die 12 Fehlerterme zu bestimmen, aus denen tatsächliche S-Parameter bestimmt werden, basierend auf gemessenen S-Parametern einer zu testenden Vorrichtung. Die zwölf Fehlerterme sind: (1) Vorwärtsrichtwirkung („EDF"), (2) Vorwärts-Quelle-Anpassung („ESF"), (3) Vorwärts-Reflexions-Verfolgung („ERF"), (4) Vorwärtsisolation („EXR"), (5) Vorwärts-Last-Anpassung („ELF"), (6) Vorwärtsübertragungsverfolgung („ETF"), (7) Rückwärtsrichtwirkung („DER"), (8) Rückwärts-Quelle-Anpassung („ESR"), (9) Rückwärtsreflexionsverfolgung („ERR"), (10) Rückwärtsisolation („EXR"), (11) Rückwärts-Last-Anpassung („ELR"), und (12) Rückwärtsübertragungsverfolgung („ETR"). Da die Isolation der Schalter, die bei einem Mehrfachtor-Testsatz verwendet werden, so hoch ist, ist es in den meisten Umständen genauer, die Vorwärtsisolations-(„EXF") und Rückwärtsisolations-(„ESR") Ausdrücke zu ignorieren und dieselben auf Null einzustellen. Dies ergibt einen 10-Term-Fehlerkorrekturprozess. Der TRL-Kalibrierungsprozess ist zeitaufwendiger aber weist die Fähigkeit für genauere Messungen auf. Genauere Messungen ergeben verbesserte Fehlerausdrücke und verbesserte korrigierte S-Parameter. Die nachfolgende Erörterung richtet sich auf mehrere Ausführungsbeispiele einer verbesserten TRL-Kalibrierung, DUT-Messung und einen S-Parameterkorrektur-Prozess.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen ist ein Systemblockdiagramm eines 2-Tor-VNA 200 in Verbindung mit einem 4-Tor-Testsatz gezeigt. Der dargestellte 4-Tor-Testsatz weist ein Schaltnetzwerk 150 und zwei externe Signaltrennungsvorrichtungen 114₂ und 114₄ auf, die mit einem 2-Tor-VNA 200 verwendet werden können, zum Messen einer zu testenden 4-Tor-Vorrichtung 101 (hierin „die DUT"). Alternative Ausführungsbeispiele von Testsätzen 150 mit zusätzlichen Schaltern und Signaltrennungsvorrichtungen können zum Messen von DUTs verwendet werden, die mehr als vier Tore aufweisen. Zu Zwecken der vorliegenden Offenbarung bezieht sich der Ausdruck „Vektornetzwerkanalysator (VNA) 200" entweder auf einen 2-Tor-VNA alleine, einen 2-Tor-VNR mit einem Mehrfachtor-Testsatz zum Kalibrieren und Messen von Vorrichtungen mit mehr als zwei Toren oder auf einen Mehrfachtor-VNA. Bevor die DUT 101 angeschlossen wird, wird ein TRL-Kalibrierungsprozess durchgeführt, um systematische Fehler einer Messung als ein Ergebnis des VNA 200 und zuge ordneter Verbindungen zu bestimmen. Der VNA 200 nutzt einen ersten bzw. zweiten Referenzkanal 201, 202, und eine erste bzw. zweite Referenzkanalabtasteinrichtung 110, 210. Bei dem Testaufbau, der in 1 gezeigt ist, können die Abtasteinrichtungen 110, 210 bei einem spezifischen Beispiel Brücken oder Richtungskoppler sein. Die Referenzkanalabtasteinrichtungen 110, 210 sind in dem ersten und dem zweiten Signalweg 107, 108 auf einer gegenüberliegenden Seite eines Signalübertragungsschalters 106 von dem Signalerzeuger 105 platziert. Die Abtasteinrichtungen 110, 210 extrahieren in einer Richtung einen kleinen und vorhersagbaren Abschnitt des Signals, das auf dem ersten und dem zweiten Signalweg 107, 108 vorliegt, für eine Messung durch den ersten bzw. zweiten Referenzkanal 201, 202. Der abgetastete Abschnitt ist üblicherweise –10 dB bis –20 dB für eine Koppler-basierte Abtasteinrichtung und ungefähr –6 dB für eine Brücken-basierte Abtasteinrichtung relativ zu dem Signalpegel auf dem Signalweg 107 oder 108. Der Quelle-Übertragungsschalter 106 verbindet entweder den Signalerzeuger 105 mit dem ersten Signalweg 107 und eine Signalübertragungsschalter-Abschlusslast 109 mit dem zweiten Signalweg 108 oder verbindet den Signalerzeuger 105 mit dem zweiten Signalweg 108 und die Signalübertragungsschalter-Abschlusslast 109 mit dem ersten Signalweg 107. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel sind nur zwei Schalterpositionen für den Signalübertragungsschalter 106 vorhanden.
Das darstellende Beispiel, das in den Zeichnungen gezeigt und hierin beschrieben ist, umfasst eine 4-Tor-DUT 101, die mit Messtoren 103₁ , 103₂ , 103₃ und 103₄ verbunden ist. Die Lehren hierin offenbaren Verfahrensdetails zum Kalibrieren der Tore 103₁ und 103₃ . Der offenbarte Prozess wird für alle verbleibenden Tore wiederholt. Die vorliegenden Lehren können ebenfalls an einen Mehrfachtor-Testaufbau angewendet werden, zum Messen von DUTs, die zwei oder vier oder mehr Vorrichtungsverbindungen aufweisen. Ein Schaltnetzwerk 150 ermöglicht die Verbindung jedes Messtors 103₁ bis 103_2N mit einem ersten oder zweiten Signalweg 107, 108, der Übertra gungsschalter-Abschlusslast 109 oder einer lokalen Abschlussimpedanz 104₁ bis 104_2N . Bestimmte Schaltnetzwerkkonfigurationen verbinden eines der Messtore 103 mit dem ersten Signalweg 107 und/oder ein unterschiedliches der Messtore 103 mit dem zweiten Signalweg 108, während die verbleibenden Wege in der lokalen Abschlussimpedanz 104 abgeschlossen sind. Das Schaltnetzwerk 150 weist ferner Abtastarme 113 auf, Abtastarme 113₁ bis 113₉ bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Die Abtastarme 113₁ bis 113₉ weisen jeweils eine Abtasteinrichtung 114 auf, die einen kleinen und vorhersehbaren Abschnitt des Signalpegels abtastet, der an dem jeweiligen Messtor 103 vorliegt. Die Abtasteinrichtung 113 kann ein Koppler oder eine Brücke sein, die einen Wert irgendwo zwischen –6 dB und –20 dB des Signalpegels annimmt, von dem Signalpegel, der an dem jeweiligen Messtor 103 vorliegt. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel gemäß den vorliegendem Lehren ist der Abschnitt, der von den Messtoren 103 abgetastet wird, im Wesentlichen derselbe Abschnitt, der von den Signalwegen 107, 108 abgetastet wird. Das abgetastete Signal kann dann entweder mit einem ersten oder einem zweiten Testkanalempfänger 111, 112 durch einen jeweiligen Abtastschalter 115 verbunden werden oder kann mit einer Abtastarm-Abschlusslast 116 verbunden werden. Ein Schaltnetzwerk 150 dieser Konfiguration kann einen Reflexionsweg von den Messtoren 103 mit einem des ersten und des zweiten Testkanalempfängers 111, 112 verbinden, während es die Reflexionswege von den Messtoren 103 abschließt, die nicht mit einem Testkanalempfänger in einer lokalen Abtastarm-Abschlussimpedanz 116 verbunden sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren wird eine TRL-Kalibrierung an einer Mehrfachtor-DUT, die N Vorrichtungsverbindungen aufweist, durch Durchführen einer 2-Tor-TRL-Kalibrierung zuerst an jedem einzelnen von N/2 direkten Paaren der Messtore 103 durchgeführt, und wenn mehr als zwei Messtore vorhanden sind, an (N(N-2))/4 indirekten Paaren der Messtore 103. Ein Benutzer kann die N/2 direkten Paare definieren, durch Darstellen aller Messtore 103 in Gruppierungen von zwei Messtoren 103, wobei ein erstes Tor in dem direkten Paar in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 ist, und ein zweites Tor in dem direkten Paar in der Lage zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 ist. Als ein Beispiel, wenn N Messtore vorliegen, sind die direkten Paare der Messtore die Messtore 103₁ und 103_N/2+1 , die Messtore 103₂ und 103_N/ ₂₊ ₂ usw., bis zu dem direkten Paar der Messtore 103_N/2 und 103_N , wobei die Messtore 103₁ bis 103_N/ ₂ in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 sind und die Messtore 103_(N+1)/2 bis 103_N in der Lage zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 sind.
Es liegen (N(N-2))/4 indirekte Paare vor, die als jene eindeutigen Gruppierungen von zwei Messtoren 103 definiert sind, die nicht in dem Satz von direkten Paaren von Messtoren dargestellt sind, und bei denen ein erstes Messtor in dem indirekten Paar in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 ist und das zweite Messtor in dem indirekten Paar in der Lage zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 ist. Bei dem dargestellten Beispiel liegen zwei direkte Paare vor: das erste direkte Paar, das die Messtore 103₁ und 103₃ aufweist und das zweite direkte Paar, das die Messtore 103₂ und 103₄ aufweist. Ferner liegen bei dem spezifischen Beispiel zwei indirekte Paare vor: das erste indirekte Paar, das die Messtore 103₁ und 103₄ aufweist und das zweite indirekte Paar, das die Messtore 103₂ und 103₃ aufweist. Die Messtore 103, die in der Lage zu einer Verbindung mit demselben Testkanalempfänger sind, entweder dem ersten Testkanalempfänger 111 oder dem zweiten Testkanalempfänger 112, werden hierin als „proximale Paare" bezeichnet. Eine N-Tor-DUT weist N(N-2)/4 eindeutige proximale Paare aus Messtoren 103 auf. Bei dem spezifischen dargestellten Ausführungsbeispiel, das vier Messtore aufweist, sind die proximalen Paare die Messtore 103₁ und 103₂ , und die Messtore 103₃ und 103₄ .
Bei dem TRL-Kalibrierungsprozess und unter spezifischer Bezugnahme auf 2 der Zeichnungen wird ein Hochreflexions-Kalibrierungsstandard 301 („die Reflexion 301") an allen Messtoren 301 gemessen. Die Reflexion 301 kann entweder eine Kurzschluss- oder eine Leerlauf-Schaltung mit oder ohne einen Versatz sein. Bei einem Ausführungsbeispiel des Prozesses ist es nicht notwendig, den Typ des verwendeten Reflexionsstandards zu kennen, aber es ist wichtig, die Phasenverschiebung der Reflexion 301 zu kennen, um eine elektrische Länge eines Durchgangskalibrierungsstandards zu berechnen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, den Typ der Reflexion oder den Phasenversatz des Reflexionskalibrierungsstandards zu kennen, solange die elektrische Länge des Durchgangskalibrierungsstandards bekannt ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Reflexion 301 mit dem Messtor 103₁ verbunden. Das Schaltnetzwerk 150 ist so eingestellt, dass das Messtor 103₁ mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist, und der entsprechende Abtastarm 113₁ mit dem ersten Testkanalempfänger 111 verbunden ist. Alle verbleibenden unbenutzten Messtore 103₂ , 103₃ und 103₄ sind in ihren jeweiligen lokalen Abschlusslasten 104 abgeschlossen und ihre jeweiligen Abtastarme 113 sind mit den Abtastarm-Abschlusslasten 116₂ 116₃ und 116₄ verbunden. Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, sind für eine Messung des Messtors 103₁ nur die Schaltnetzwerkkonfiguration, die in einer charakteristischen Impedanz für jene Messtore 103 abgeschlossen ist, die in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 sind, für die Ergebnisse wichtig. Da die Isolation der Schalter, die das Schaltnetzwerk 150 aufweist, so hoch ist, sind die Messtore 103, die in der Lage zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 sind, in der Hochreflexionsmessung nicht berücksichtigt, die den ersten Testkanalempfänger 111 verwendet. Auf ähnliche Weise werden die Messtore 103, die in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 sind, bei der Hochreflexionsmessung nicht berücksichtigt, die den zweiten Testkanalempfänger 112 verwendet. Der Signalerzeuger 105 wird dann durch einen gewünschten Frequenzbereich gewobbelt, wie durch eine Bedienperson programmiert wurde, und Messungen werden an spezifischen Frequenzen über den Bereich genommen. Während des Frequenzwobbelns misst der VNA 200 ein Referenzsignal sowie ein reflektiertes Signal und speichert ein Verhältnis des gemessenen reflektierten Signalpegels an dem Testkanalempfänger, 111 bei dem Beispiel, über dem gemessenen Signalpegel an dem Referenzempfänger, 201 bei dem Beispiel. Das System speichert ein resultierendes Verhältnis, was eine Frequenz ist, die von dem Reflexionskoeffizienten abhängt, hierin bezeichnet als eine Hochreflexionscharakteristik für das Messtor 103₁ . Areflect_1/R1reflect_1
Derselbe Prozess zum Messen der Reflexion 301 wird für jedes Messtor 103 wiederholt. Für jedes Messtor ist das Schaltnetzwerk 150 so konfiguriert, dass das Messtor 103 mit der Reflexion 301 das Stimulussignal 105 empfängt und das Schaltnetzwerk 150 eine Abtastarmanordnung 113 aufweist, durch die das reflektierte Signal durch das geeignete Testtor 111 oder 112 gemessen wird. Die unbenutzten Messtore 103 sind in der lokalen Charakteristikimpedanz 104 bei dem Schaltnetzwerk 150 abgeschlossen. Die Abtastarme 113 der unbenutzten Messtore 103 sind ebenfalls in den jeweiligen Abtastarm-Abschlusslasten 116 abgeschlossen. Der Signalerzeuger 105 stimuliert den geeigneten Signalweg 107 oder 108 mit einem Signal, das über denselben gewünschten Frequenzbereich gewobbelt wird wie bei der Reflexionsmessung des Messtors 103₁ . Der VNA 200 misst und speichert eine Messung eines Verhältnisses des gemessenen Stimulussignalpegels über einem gemessenen Reflexionssignal, was ein frequenzabhängiges Array eines reflektierten Signalpegels über dem Stimulussignal ergibt, entweder A_{reflect_n}/R1_{reflect_n} oder B_{reflect_n}/R2_{reflect_n}, wobei „n" sich auf das Messtor 103 bezieht.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 3 der Zeichnungen verbindet und misst ein nächster Schritt in dem Kalibrierungsprozess einen Niedrigverlust-Verzögerungsleitungs-Kalibrierungsstandard 104 („die Leitung 104") zwischen jedes direkte Paar und indirekte Paar der Messtore 103. Die Leitung 104 kann eine Luftleitung sein, d. h. eine Verzögerungsleitung, die ein Luftdielektrikum aufweist, das üblicherweise in Metrologie-Laboren verwendet wird. Alternativ, und wie für Auf-Wafer-Messungen üblich ist, kann eine Verzögerungsleitung verwendet werden. Die Verzögerung der Leitung 401 ist unbekannt, aber die physischen Abmessungen der Leitung 401 beziehen sich auf einen gültigen Bereich von Kalibrierungsfrequenzen. Zusätzliche Verzögerungsleitungs-Kalibrierungsstandards können verwendet werden, um einen breiteren Frequenzbereich nach Wunsch abzudecken. Die Verzögerung der Leitung 401 ist über einen Bereich von Frequenzen definiert, die durch ungefähr mehr als 20° Phasenverschiebung bei einer niedrigsten spezifizierten Frequenz und weniger als 160° Phasenverschiebung bei einer höchsten spezifizierten Frequenz begrenzt ist. Bei Frequenzen um 500 MHz und darunter werden Koaxial-Luftleitungsabmessungen sehr groß und unpraktisch. Um bei den niedrigeren Frequenzen zu messen, und unter spezifischer Bezugnahme auf 5 der Zeichnungen, sind zwei angepasste Hochqualitätslasten 501 („die angepassten Lasten 501") mit jedem Messtor 103 des direkten oder indirekten Paars verbunden, das gemessen wird. Die angepassten Lasten 501 werden zum Kalibrieren des VNA 200 in einem Frequenzbereich bis nach unten zu der niedrigsten VNA-Frequenz verwendet. Die resultierenden Kalibrierungswerte der Leitung 401 und der angepassten Lasten 501 sind unterschiedlich, aber die algorithmischen Formulierungen unter Verwendung der gemessenen Verhältnisse sind gleich.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 3 der Zeichnungen, in der die Leitung 401 zwischen dem ersten direkten Paar gemessen wird, das Messtore 103₁ und 103₃ aufweist, ist der Übertragungsschalter 106 so eingestellt, dass der Signaler zeuger 105 den ersten Signalweg 107 stimuliert und der zweite Signalweg 108 an der Quelle 109 abgeschlossen ist. Das Schaltnetzwerk 150 ist so konfiguriert, dass das Messtor 103₁ das Stimulussignal von dem ersten Signalweg 107 akzeptiert und das Signal von dem Abtastarm 113₁ dem ersten Testtor 111 vorgelegt wird. Das Schaltnetzwerk 150 ist ferner so konfiguriert, dass das Messtor 103₃ in der Übertragungsschalter-Charakteristikimpedanz 109 abgeschlossen ist, durch den zweiten Signalweg 108, und ein übertragenes Signal dem zweiten Testtor 112 durch den Abtastarm 113₃ präsentiert wird. Der Signalerzeuger 105 wobbelt durch den gewünschten Frequenzbereich und der VNA 200 misst den Signalpegel von dem ersten und dem zweiten Testkanalempfänger 111, 112 und dem ersten und dem zweiten Referenzempfänger 201 und 202 und speichert die Ergebnisse in Datenarrays. Nur zu Zwecken der Klarheit und der Konsistenz, wenn der Signalerzeuger 105 mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist, werden alle resultierenden Messungen als Vorwärtsrichtungsmessungen betrachtet. Dementsprechend sind die Messungen, die von der Leitung 401 in der Vorwärtsrichtung gemacht werden, als folgende Datenarrays dargestellt:
A_{f_line_13},
B_{f_line_13},
R1_{f_line_13}, Und
R2_{f_line_13},
wobei jedes Array eine Reihe von gemessenen Punkten an spezifischen Frequenzen entlang des gewünschten Frequenzbereichs aufweist.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 4 der Zeichnungen bleibt die Leitung 401 angeschlossen und der Übertragungsschalter 106 wird neu konfiguriert, sodass der Signalerzeuger 105 den zweiten Signalweg 108 stimuliert und der erste Signalweg 107 in der Übertragungsschalter-Charakteristikimpedanz 109 an der Quelle abgeschlossen ist. Die Konfiguration des Schaltnetzwerks 150 wird nicht von den Vorwärts richtungsmessungen geändert. Der Signalerzeuger 105 wobbelt wiederum den gesamten Frequenzbereich und der VNA 200 misst den Signalpegel von dem ersten und dem zweiten Testkanalempfänger 111, 112 und dem ersten und dem zweiten Referenzempfänger 201, 202 und speichert dieselben in Datenarrays. Nur zu Zwecken der Klarheit und Konsistenz, wenn der Signalerzeuger 105 mit dem zweiten Signalweg 108 verbunden ist, werden alle resultierenden Messungen als Rückwärtsrichtungsmessungen betrachtet. Dementsprechend werden die Messungen, die von der Leitung 401 in der Rückwärtsrichtung gemacht werden, als folgende Datenarrays dargestellt:
A_{r_line_13},
B_{r_line_13},
R1_{r_line_13},
R2_{r_line_13},
wobei jedes Array eine Reihe von gemessenen Punkten an spezifischen Frequenzen entlang des gewünschten Frequenzbereichs aufweist.
Wenn ein breiterer Frequenzbereich notwendig ist, wird dasselbe Messverfahren an dem ersten direkten Paar durchgeführt, den Messtoren 103₁ und 103₃ bei dem spezifischen Ausführungsbeispiel, mit einer unterschiedlichen Luftleitung, die ein unterschiedliches Frequenzband abdeckt. Zusätzlich dazu können die angepassten Lasten 501, wie in 5 der Zeichnungen gezeigt ist, verwendet werden, um eine Hochverlustleitung zu stimulieren, die eine perfekte Anpassung aufweist, um eine Messung bei niedrigeren Frequenzen durchzuführen als mit einem Luftleitungs-Kalibrierungsstandard praktikabel ist. Abhängig von der angepassten Last, der Qualität der Anpassung bei höheren Frequenzen und dem gewünschten Frequenzbereich, können die angepassten Lasten anstatt des Luftleitungs-Kalibrierungsstandards verwendet werden. Wenn neue Messungen für die unterschiedlichen Frequenzbereiche unter Verwendung der entsprechenden Kalibrierungsstandards durchgeführt werden, werden die Er gebnisse in Vorwärts- und Rückwärts-Richtungsarrays gespeichert, wobei jeder Datenpunkt einer bestimmten Stimulussignalfrequenz entspricht. Entsprechend kann sich das Kalibrierungsfrequenzband über mehr Frequenzen erstrecken, als es mit einem einzelnen Luftleitungs-Kalibrierungsstandard möglich ist.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 6 der Zeichnungen ist ein nächster Schritt bei dem Kalibrierungsprozess das Verbinden und Messen einer Quelle, die durch den Kalibrierungsstandard 106 („den Durchgang 601") abgeschlossen ist zwischen jedem direkten Paar, und wenn mehr als zwei Messtore 103 vorliegen, jedem indirekten Paar. Der Durchgang 601 kann entweder eine Nulllänge oder eine Länge ungleich 0 aufweisen, und bei einem Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, dass die elektrische Länge ein bekannter Wert ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, wenn die elektrische Länge des Durchgangs 601 bekannt ist, ist es nicht notwendig, den Phasenversatz des Hochreflexions-Kalibrierungsstandards 301 zu kennen. Für Auf-Wafer-Messungen ist es nicht möglich, einen Hochqualitäts-Null-Durchgangskalibrierungsstandard zu erhalten. Dementsprechend wird für Auf-Wafer-Messungen üblicherweise ein Durchgangskalibrierungsstandard ungleich Null und ein Nullversatz-Hochreflexions-Kalibrierungsstandard verwendet.
Die erste Messung des Durchgangs 601 wird von einem Quelle-abgeschlossenen Durchgang 601 durchgeführt. Unter Verwendung des ersten direkten Paars als ein Beispiel wird der Übertragungsschalter 106 so eingestellt, dass der Signalerzeuger 105 den ersten Signalweg 107 stimuliert und der zweite Signalweg 108 in der Übertragungsschaltercharakteristikimpedanz 109 abgeschlossen ist. Das Schaltnetzwerk 150 ist so konfiguriert, dass das Messtor 103₁ das Stimulussignal von dem ersten Signalweg 107 akzeptiert und der Abtastarm 113₁ mit dem ersten Testtor 111 verbunden ist. Das Schaltnetzwerk 150 ist ferner so konfiguriert, dass das Messtor 103₃ in der Übertragungsschaltercharakteristikimpe danz 109 durch einen zweiten Signalweg 108 abgeschlossen ist und der Abtastarm 113₃ mit dem zweiten Testtor 112 verbunden ist. Die unbenutzten Messtore 103 sind in den lokalen charakteristischen Impedanzen 104 abgeschlossen und die unbenutzten Abtastarme 113 sind in den lokalen Abtastarm-Abschlusslasten 116 abgeschlossen. Der Signalerzeuger 105 wobbelt durch den gewünschten Frequenzbereich und der VNA 200 misst den Signalpegel aus dem ersten und dem zweiten Testkanalempfänger 111, 112 und dem ersten und dem zweiten Referenzempfänger 201, 202 und speichert die Ergebnisse in dem Speicher. Gemäß der Nomenklatur, die zu Zwecken der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, da der Signalerzeuger 105 mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist, werden die resultierenden Messungen als Vorwärtsrichtungsmessungen betrachtet. Dementsprechend werden die Messungen, die von dem Quelle-abgeschlossenen Durchgang 601 in der Vorwärtsrichtung gemacht werden, als folgende Arrays dargestellt:
A_{fnm_thru},
B_{fnm_thru},
R1_{fnm_thru}, Und
R2_{fnm_thru},
wobei jedes Array eine Reihe von gemessenen Punkten an spezifischen Frequenzen entlang dem gewünschten Frequenzbereich aufweist und die tief gestellten zwischen denen der Durchgang 601 angeschlossen ist, wobei „m" das Quelle-Tor ist und „n" das Empfangstor ist.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 7 der Zeichnungen bleibt der Durchgang 601 angeschlossen und der Übertragungsschalter 106 wird für die Rückwärtsmessungen eingestellt. Genauer gesagt stimuliert der Signalerzeuger 105 den zweiten Signalweg 108 und der erste Signalweg ist in der Übertragungsschalter-Charakteristikimpedanz 109 abgeschlossen. Das Schaltnetzwerk 150 ist unverändert. Der Signalerzeuger 105 wobbelt wiederum den gewünschten Frequenz bereich und der VNA 200 misst einen Signalpegel von dem ersten und dem zweiten Testkanalempfänger 111, 112 und dem ersten und dem zweiten Referenzempfänger 201, 202 und speichert dieselben in dem Speicher. Da der Signalerzeuger 105 mit dem zweiten Signalweg 108 verbunden ist, werden die resultierenden Messungen als Rückwärtsrichtungsmessungen betrachtet. Dementsprechend werden die Messungen, die von dem Quelle-abgeschlossenen Durchgang 601 in der Rückwärtsrichtung gemacht werden, als folgende Arrays dargestellt:
A_{rnm_thru},
B_{rnm_thru},
R1_{rnm_thru}, und
R2_{rnm_thru},
wobei jedes Array eine Reihe von gemessenen Punkten an spezifischen Frequenzen entlang dem gewünschten Frequenzbereich aufweist.
An diesem Punkt in dem Prozess sind genug Messungen gemacht worden, um die Vorwärts- und Rückwärts-Richtwirkung, Quelle-Anpassung und Reflexionsverfolgung für alle direkten und indirekten Paare zu berechnen. Die vorliegende Organisierung des Prozesses vervollständigt jedoch alle Messungen und berechnet dann alle zehn Fehlerausdrücke für jedes direkte, indirekte und proximale Paar der Messtore. Es ist mit den bislang durchgeführten Messungen ferner möglich, eine elektrische Länge der Summe des Durchgangskalibrierungsstandards 601 und des Null- oder Versatz-Hochreflexionsstandards 301 zu berechnen, die bei dem Kalibrierungsprozess verwendet wird, durch Extrapolieren eines Arguments des Reflexionsverfolgungsausdrucks auf Gleichstrom (DC). Es ist ferner möglich, einen Typ eines Hochreflexionsstandards zu bestimmen, der bei dem Kalibrierungsprozess verwendet wird. Zusätzliche Details des spezifischen Fehlerausdrucks und der Berechnungen der elektrischen Länge werden hierin beschrieben.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 8 der Zeichnungen und wenn der Durchgang 601 weiterhin angeschlossen ist, ist der Übertragungsschalter 106 so konfiguriert, dass der Signalerzeuger 105 in dem ersten Signalweg 107 vorliegt und der zweite Signalweg 108 in der charakteristischen Impedanz 109 abgeschlossen ist. Das Schaltnetzwerk 150 ist so konfiguriert, dass das Messtor 103 mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist und der jeweilige Abtastarm 113 mit dem ersten Testkanalempfänger 111 verbunden ist. Die verbleibenden unbenutzten Messtore 103 sind in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 und sind an jeweiligen lokalen charakteristischen Impedanzen 104 abgeschlossen. Zusätzlich dazu sind die Abtastarme 113 der unbenutzten Messtore 103 in den lokalen charakteristischen Abtastarm-Impedanzen 116 abgeschlossen. Das Schaltnetzwerk 150 ist ferner so konfiguriert, dass das Messtor 103, das in der Lage zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 ist, in dem ersten direkten Paar an der jeweiligen lokalen charakteristischen Impedanz 104 abgeschlossen ist, und der jeweilige Abtastarm 113 mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 verbunden ist. Die Messtore 103 der direkten Paare, die nicht gemessen werden, sind ebenfalls in lokalen charakteristischen Impedanzen abgeschlossen, und die jeweiligen Abtastarme 113 sind in jeweiligen lokalen Abtastarm-Abschlusslasten 116 abgeschlossen. Der Signalerzeuger 105 wird wiederum durch den gewünschten Frequenzbereich gewobbelt und für jeden Frequenzpunkt in dem Bereich misst der VNA 200 eine Reflexionsantwort, eine Übertragungsantwort und einen Stimulus des lokal abgeschlossenen Durchgangs 601 und speichert die Daten in den nachfolgenden Arrays:
A_{fnm_termthru},
B_{fnm_termthru}, und
R1_{fnm_termthru},
Unter spezifischer Bezugnahme auf 9 der Zeichnungen und wenn der Durchgang 601 noch zwischen den Messtoren 103 des ersten direkten Paars angeschlossen ist, wird der Übertragungsschalter 106 so neu konfiguriert, dass der Signalerzeuger 105 in dem zweiten Signalweg 108 vorliegt und der erste Signalweg 107 in der charakteristischen Impedanz 109 abgeschlossen ist. Das Schaltnetzwerk 150 wird ebenfalls so neu konfiguriert, dass das Messtor 103 bei dem ersten direkten Paar, das in der Lage zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 ist, das Messtor 103₃ bei dem dargestellten Beispiel, mit dem zweiten Signalweg 108 verbunden ist und der jeweilige Abtastarm 103₃ mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 verbunden ist. Das Messtor 103 bei dem ersten direkten Paar, das in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 ist, das Messtor 103₁ bei dem dargestellten Beispiel, ist in der jeweiligen lokalen charakteristischen Impedanz 104₁ abgeschlossen, und der jeweilige Abtastarm 113₁ ist mit dem ersten Testkanalempfänger 111 verbunden. Die Messtore 103 der direkten Paare, die nicht gemessen werden, sind lokal in ihren charakteristischen Impedanzen 104 abgeschlossen. Zusätzlich dazu sind die Abtastarme 113 der unbenutzten Messtore 103 in ihren jeweiligen lokalen Abtastarm-Abschlusslasten 116 abgeschlossen. Der Signalerzeuger 105 wird durch den gewünschten Frequenzbereich gewobbelt und für jeden Frequenzpunkt in dem Bereich misst der VNA 200 eine Reflexionsantwort des lokal abgeschlossenen Durchgangs 601, eine Übertragungsantwort des lokal abgeschlossenen Durchgangs 601 und den Pegel des Stimulussignals, wie es an dem zweiten Referenzkanal 202 gemessen. wurde. Die gemessenen Werte werden in Datenarrays gespeichert:
A_{rnm_termthru},
B_{rnm_termthru}, und R2_{rnm_termthru}.
Derselbe Prozess wird verfolgt, um ähnliche Messungen des Durchgangs 601 für alle verbleibenden direkten Paare und indirekten Paare der Messtore 103 zu messen und aufzuzeichnen. Es ist bevorzugt, dieselben Frequenzpunkte für alle Kalibrierungsmessungen entlang des Frequenzbereichs zu messen, sodass jedes Array einen entsprechenden gemessenen Wert für jeden Frequenzpunkt aufweist. Es ist jedoch akzeptabel, die Daten zu interpolieren, um einen Wert für einen spezifischen Frequenzwert zu erhalten, solange der Frequenzwert innerhalb der Grenze der niedrigsten gemessenen Frequenz und der höchsten gemessenen Frequenz in dem gewünschten Frequenzbereich ist und das Intervall zwischen den gemessenen Frequenzen klein genug ist, um die DUT vollständig zu charakterisieren, die jegliche Resonanzen derselben umfasst. Wenn Mehrfachleistungs-Kalibrierungsstandards verwendet werden, um einen breiteren Frequenzbereich zu erhalten, werden die Messungen, die durch den VNA 200 gemacht werden, in entsprechenden Arrayelementen in einem größeren Array gespeichert, das ein Element für jede Frequenz entlang des Frequenzbereichs von Interesse aufweist. Entsprechend können mehrere Schritte zum Verbinden von Kalibrierungsstandards und zum Durchführen von Messungen durchgeführt werden, um ein einzelnes Datenarray vollständig zu besetzen.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 10 der Zeichnungen ist ein Flussdiagramm zwischen einem ersten Tor und einem zweiten Tor des VNA 200 gezeigt. Ein Mehrfachtorausführungsbeispiel weist ein ähnliches Kalibrierungsflussdiagramm für jedes der direkten Paare auf. Das Kalibrierungsflussdiagramm stellt die Vorwärtsrichtwirkungs- (gezeigt als „EDF" in dem Patent '511 und Sx₁₁ in den vorliegenden Lehren) 1901, die Vorwärts-Quelle-Anpassungs- (gezeigt als „ESF" in dem Patent '511 und als Sx₂₂ in den vorliegenden Lehren) 1902, und Vorwärtsreflexionsverfolgungs- (gezeigt als „ETF" in dem Patent '511 und als Sx₁₂Sx₂₁ in den vorliegenden Lehren) -Fehlerkoeffizienten 1903 für den X-Fehleradapter 1910 dar. Das Kalibrierungsflussdiagramm stellt ferner die Rückwärtsrichtwirkungs- (gezeigt als „DER" in dem Patent '511 und als Sy₁₁ in den vorliegenden Lehren) 1904, die Rückwärts-Quelle-Anpassungs- (gezeigt als „ESR" bei dem Patent '511 und als Sy₂₂ in den vorliegenden Lehren) 1905 und die Rückwärtsreflexionsverfolgungs- (gezeigt als „ERR" bei dem Patent '511 und als Sy₁₂Sy₂₁ in den vorliegenden Lehren) -Fehlerkoeffizienten 1906 für den Y-Fehleradapter 1920 dar. Nicht gezeigt in dem Flussdiagramm, aber vier verbleibende Fehlerkoeffizienten die ebenfalls bei dem Zehn-Ausdruck-Fehlerkorrekturprozess verwendet werden, sind die Vorwärtsübertragungsverfolgung (gezeigt als „ETF" in dem Patent '511 und τ_nm in. den vorliegenden Lehren, wobei das Tor „n" einen Stimulus ausgibt und das Tor „m" das Messtor ist), eine Vorwärtslastanpassung (gezeigt als „ELF" in dem Patent '511 und Γ_m in den vorliegenden Lehren für das Tor „m"), Rückwärtsübertragungsverfolgung (gezeigt als „ETR" in dem Patent '511 und τ_mn bei den vorliegenden Lehren, wobei Tor „n" einen Stimulus ausgibt und Tor „m" das Messtor ist), und die Rückwärtslastanpassung (gezeigt als „ELR" in dem Patent '511 und Γ_n in den vorliegenden Lehren für das Tor „n"). Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren bestimmt die Fehlerkoeffizienten für jedes direkte und indirekte Paar basierend auf Messungen der TAL-Kalibrierungsstandards für jedes direkte und indirekte Messtorpaar. Das Flussdiagramm stellt eine S-Parametermatrix für den X-Fehleradapter 1910 dar, S_x, die einem Teilsatz der Fehlerartefakte für ein erstes Messtor 103 bei dem direkten oder indirekten Paar entspricht, und eine S-Parametermatrix für den Y-Fehleradapter 1920, S_y, die einem Teilsatz der Fehlerartefakte für ein zweites Messtor 103 bei dem direkten oder indirekten Paar entspricht. Die verbleibenden Fehlerkoeffizienten werden aus den X- und Y-Fehleradapter-Fehlerartefakten berechnet.
Die S-Parametermatrix S_act stellt die S-Parameter eines Kalibrierungsstandards ohne den Beitrag der X- und Y-Fehleradapter dar. Die S-Parametermatrix des X-Fehleradapters kann ausgedrückt werden als T-Parameter unter Verwendung der nachfolgenden bekannten Umwandlung, bei der Tor 1 ein Tor darstellt, von dem eine Messung gemacht wird, und Tor 2 ein Tor darstellt, das ein Stimulussignal ausgibt:
Dementsprechend kann die Matrix Sx in entsprechende T-Parameter umgewandelt werden, ausgedrückt als Tx. Wenn die Matrix T_{act_thru} ausschließlich die T-Parameter des Durchgangs 601 ausdrückt und T_{meas_thru} die T-Parameter des Durchgangs 601 darstellt, wie in Verbindung mit den X- und den Y-Fehleradaptern gemessen wurde, dann gilt die nachfolgende Beziehung: TxTact_thruTy = Tmeas_thru (2)
Auf ähnliche Weise, wenn die Matrix T_{act_line} nur die T-Parameter der Leitung 401 ausdrückt. und T_{meas_line} die T-Parameter der Leitung 401 ausdrückt, wie sie in Verbindung mit dem X- und Y-Fehleradapter gemessen wurden, dann gilt die nachfolgende Beziehung: TxTact_lineTy = Tmeas_line (3)
Wenn die nachfolgenden Beziehungen definiert sind: Tact_x = Tact_lineTact_thru –1 (4)und Tmeas_x = Tmeas_lineTmeas_thru –1 (5)dann ergibt sich die nachfolgende Gleichung: TxTact_x = Tmeas_xTx (6)
Es sei angenommen, dass der Durchgang 601 und die Leitung 401 jeweils perfekt angepasst sind. Daher ist der Wert ih rer Reflexionskoeffizienten in der jeweiligen aktuellen S-Parametermatrix auf 0 eingestellt. Wenn der Durchgang 601 einen Übertragungskoeffizienten einer Länge ungleich 0 aufweist, ist dies definiert durch S_{21_thru} = S_{12_thru}. Die Leitung 401 weist einen Übertragungskoeffizienten auf, definiert durch S_{21_line} = S_{12_line}. Aus Gleichung (4) kann daher T_{act_x} wie folgt ausgedrückt werden:
Messungen des Quelle-Durchgangs 601 und der Quelleabgeschlossenen Leitung 401 liefern jeweils acht frequenzabhängige Arrays von gemessenen und gespeicherten Ergebnissen. Es liegen vier Durchgangs-Vorwärtsreflexions- und Übertragungs-Arrays und vier Durchgangs-Rückwärtsreflexions- und -Übertragungs-Arrays vor. Die Arrays der gemessenen Daten für den Quelle-abgeschlossenen Durchgang 601 werden in einer algorithmischen Formulierung in dem S-Parameterbereich verwendet, um das Vorhandensein des Signalübertragungsschalters 106 vor der Berechnung der T_{meax_x}-Matrix zu kompensieren. Die Wirkung des Übertragungsschalters 106 des unkorrigierten gemessenen S-Parameters für den Durchgangs- und Leistungs-Kalibrierungsstandard, S_{meas_line} und S_{meas_thru}, werden durch die Formulierung korrigiert gegeben durch:
wobei A_f, B_f, R1_f und R2_f die Vorwärtsrichtungs-Rohmessdaten sind, d. h., wenn der Signalübertragungsschalter 106 den Signalerzeuger 105 auf den ersten Signalweg 107 richtet, und A_r, B_r, R1_r und R2_r die Rückwärtsrichtungs-Rohmessdaten sind, d. h., wenn der Signalübertragungsschalter 106 den Signalerzeuger 105 auf den zweiten Signalweg 108 richtet. Nach dem Verwenden dieser Korrektur sind die relevanten S-Parametermatrizen S_{measnm_thru_transferswitch_corrected} und S_{measnm_live_transferswitch_corrected} wobei „n" und „m" die Tornummern darstellen, zwischen denen die jeweiligen Kalibrierungsstandards gemessen werden.
Unter Verwendung des ersten direkten Paars als ein Beispiel, der Messtore 103₁ und 103₃ , wird eine korrigierte S-Parametermatrix des Durchgangs 601, gemessen in kaskadierter Kombination mit dem X- und Y-Fehleradapter für das erste direkte Paar, hierin als S_{meas13_thru_transferswitch_corrected} ausgedrückt. Die Korrekturformulierung, gezeigt in Gleichung (8), verwendet folgende Arrays A_{f13_thru}, B_{f13_thru}, R1_{f13_thru}, R2_{f13_thru}, A_{r13_thru}, B_{r13_thru}, R1_{r13_thru}, und R2_{r13_thru}, um S_{meas13_thru} transferswitch corrected zu berechnen. Das Umwandeln der Matrix S_{meas13_thru_transferswitch_corrected} in die entsprechenden T-Parameter unter Verwendung der Gleichung (1) ergibt die Matrix T_{meas13_thru_transferswitch_corrected}. Um die Matrix S_{meas13_line_transferswitch_corrected} für das erste direkte Paar zu erhalten, verwendet die Korrekturformulierung, die in Gleichung (8) gezeigt ist, folgende Arrays: A_{f13_line}, B_{f13_line}, R1_{f13_line}, R2_{f13_line}, A_{r13_line}, B_{r13_line}, R1_{r13_line} und R2_{r13_line}. Das Umwandeln der korrigierten Matrix S_{meas13_line_transferswitch_corrected} in die entsprechenden T-Parameter ergibt die Matrix T_{meas13_line_transferswitch_corrected}. Die Matrizen T_{meas13_thru_transferswitch_corrected} und T_{meas13_line_transferswitch_corrected} werden in den Gleichungen (4) und (5) verwendet, um T_{act_x} und T_{meas_x} zu berechnen.
Bezug nehmend nun auf den allgemeinen Fall, ist T_x die T-Parametermatrix für den X-Fehleradapter und ist durch ihre Matrixelemente definiert als:
^Tmeas_x ist ebenfalls definiert durch. seine Matrixelemente und ist dargestellt als:
Aus Gleichung (5) wird T_{meas_x} für die Messtore 103₁ und 103₃ , ausgedrückt ist als T_{meas13_x}, berechnet, unter Verwendung der Matrizen T_{meas13_thru_transferswitch_corrected} und T_{meas13_line_transferswitch_corrected}. Entsprechend gilt: T_{meas13_x} = T_{meas13_line_transferswitch_corrected}T_{meas13_thru_transferswitch_corrected} ^–1
Unter Verwendung der Beziehung in Gleichungen (4), Ersetzen der Ausdrücke in Gleichung (6) und Beseitigen des Ausdrucks S_{21_thru}/S_{21_line} kann die nachfolgende allgemeine Gleichung geschrieben werden:
Basierend auf der T-Parameter-zu-S-Parameter-Umwandlung können
und
im Hinblick auf die entsprechende S-Parameter-Fehleradaptermatrix ebenfalls ausgedrückt werden als:
Wie ein Durchschnittsfachmann auf den, Gebiet erkennen kann, sind die Gleichungen (11) und (12) gleich. Da eine Quadratwurzel in der Lösung ist, gibt es zwei mögliche mathematische Lösungen. Die Lösung mit dem geringeren Wert, definiert durch B, entspricht dem Richtwirkungsfehlerkoeffizienten, S_x11 1902, des Fehleradapters X. Die Lösung mit dem größeren Wert, definiert durch A, ist eine mathematische Kombination einer Quelle-Anpassung 1902 und einer Reflexionsverfolgung 1903.
Wie vorangehend erwähnt wurde, bei Frequenzen um 500 MHz und darunter, werden die Abmessungen der Leitung 401 sehr groß und unpraktikabel. Die Berechnung der Richtwirkung 1901 und der Lösung, die durch A für die niedrigeren Frequenzen dargestellt ist, verwendet die Messungen, die von den zwei Hochqualitäts-angepassten Lasten 501 gemacht werden, anstatt der Leitung 601. Es wird angenommen, dass die angepassten Lasten 501 perfekt an das Messtor angepasst sind und einen Nullreflexionskoeffizienten aufweisen. Dieselben algorithmischen Formulierungen, die in Gleichung (5) bis (14) gezeigt sind, werden verwendet. Um die Verwendung der Messergebnisse von den zwei angepassten Lasten zu verstehen, wird darauf hingewiesen, dass der Durchgang 601 einen Nicht-Null-Längen-Übertragungskoeffizienten aufweist, definiert durch S_12thru = S_21thru. Die angepassten Lasten 501 weisen einen Übertragungsisolationskoeffizienten auf, definiert durch S_21load = S_12load. Auf Grund der hohen Isolation zwischen den angepassten Lasten 501 ist S_21load nahe an einem Nullwert. Dementsprechend ist S_21load auf einen sehr kleinen Wert ungleich 0 eingestellt, wie z. B. 10^–10, um eine Tei lung durch eine Null-Mehrdeutigkeit bei der Umwandlung vom S-Parameter zum T-Parameter zu vermeiden. Daraus kann T_{act_x} bei den niedrigeren Frequenzen berechnet werden und ist gegeben durch:
Wie vorangehend gezeigt wurde, werden durch Verwenden der Gleichungen (4) und (5), Ersetzen der Ergebnisse in die Gleichung (6) und Beseitigen des Ausdrucks S_{21_thru}/10^–10 die Gleichungen (11) und (12) abgeleitet. Die S-Parameter aus den angepassten Lasten 501 werden unter Verwendung von Gleichung (8) korrigiert, um S_{meas13_load_transferswitch_corrected} zu ergeben, was dann unter Verwendung von Gleichung (1) umgewandelt wird, um T_{meas13_load_transferswitch_corrected} zu ergeben. Der Ausdruck T_{meas13_load_transferswitch_corrected} wird verwendet, um T_{meas13_x} zu berechnen, anstelle der Ausdrücke, die die Leitung 401 messen. Die Berechnungen bei den Gleichungen (11) und (12) sind daher die gleichen wie für die Leitung 401.
Ein ähnlicher Prozess wird durchgeführt, um die Ausdrücke bei dem Fehleradapter Y zu berechnen. Beginnend mit den Gleichungen (2) und (3) und durch Definieren der nachfolgenden Beziehungen: Tact_y = Tact_thru –1Tact_line (16)und Tmeas_y = Tmeas_thru –1Tmeas_line (17)kann dann die nachfolgende Gleichung geschrieben werden: Tact_yTy = TyTmeas_y (18)
Unter spezifischer Bezugnahme auf 10 der Zeichnungen ist die bekannte Umwandlung für die T-Parametermatrix für den Fehleradapter Y im Hinblick auf die S-Parameter, wo Tor 1 auf der rechten Seite und Tor 2 auf der linken Seite ist, wenn die DUT 101 betrachtet wird, wie folgt:
Dementsprechend kann die Matrix Sy in entsprechende T-Parameter umgewandelt werden, ausgedrückt als Ty. Die Matrizen T_{meas13_thru_corrected} und T_{meas13_line_corrected} wurden bereits berechnet und werden in Gleichung (17) verwendet, um T_{meas13_y} ZU berechnen, wobei:
Unter Verwendung von Gleichung (18), Einsetzen der Beziehungen in Gleichung (16) und (17) und Beseitigen des Ausdrucks S_21thru/S_21line, kann die nachfolgende Gleichung für das erste direkte Paar geschrieben werden:
Aus Gleichung (19) ist
und
im Hinblick auf die entsprechenden S-Parameter für den Fehleradapter Y ebenfalls gegeben durch:
Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen wird, sind die Gleichungen (21) und (22) gleich und weisen auf Grund der Quadratwurzel zwei Lösungen auf. Der kleinere Wert oder die erste Lösung, definiert durch Sy₁₁, entspricht dem Richtwirkungsfehler des Y-Fehleradapters. Der größere Wert oder die zweite Lösung, definiert durch C, entspricht dem Fehlerkoeffizienten,
Bezug nehmend auf den Abschnitt des Kalibrierungsverfahrens, der den Hochreflexions-Kalibrierungsstandard misst, wie in 2 der Zeichnungen dargestellt ist, ist der Hochreflexionsstandard 301 mit einem Messtor 103₁ des ersten direkten Paars verbunden, und derselbe Hochreflexionsstandard 301 wird von dem Messtor 103₁ abgetrennt und wird dann mit dem anderen Messtor 103₃ des ersten direkten Paares verbunden. Unter spezifischer Bezugnahme auf 10 der Zeichnungen kann die nachfolgende Gleichung geschrieben werden:
wobei Γ_{meas_reflect_x} der gemessene Reflexionskoeffizient des Hochreflexionsstandards 301 an dem Messtor ist, das zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger in der Lage ist, das Messtor 103₁ bei dem ersten direkten Paar, und Γ_{act_reflect_x} der tatsächliche Reflexionskoeffizient des Hochreflexionsstandards bei demselben Messtor 103₁ ist. Derselbe Hochreflexions-Kalibrierungsstandard 301 ist mit dem gegenüberliegenden Tor bei dem ersten direkten Paar verbunden, Messtor 103₃ bei dem spezifischen Beispiel. Bezug nehmend auf die Fehleradapter Y kann ferner die nachfolgende Gleichung geschrieben werden:
wobei Γ_{meas_reflect_y} der gemessene Reflexionskoeffizient des Hochreflexionsstandards 301 an dem Messtor 103₃ ist und Γ_{act_reflect_y} der tatsächliche Reflexionskoeffizient des Hochreflexionsstandards bei dem Messtor 103₃ ist. Ein Wert für den gemessenen Reflexionskoeffizienten des Hochreflexionsstandards, Γ_{meas_reflect_y}, für das Messtor 103₁ , kann aus den nachfolgenden gemessenen und gespeicherten Arrays erhalten werden A_{reflect_1}/R1_{reflect_1}. Auf ähnliche Weise kann ein Wert für den gemessenen Reflexionskoeffizienten des Hochreflexionsstandards, Γ_{meas_reflect_y} für das Messtor 103₃ aus den nachfolgenden gemessenen und gespeicherten Arrays erhalten werden B_{reflect_3}/R2_{reflect_3}. Da derselbe Hochreflexionsstandard mit dem Messtor 103₁ und 103₃ verbunden ist, ist es möglich, nach Γ_{act_reflect_x} in Gleichung (25) Und nach Γ_{act_reflect_y} in Gleichung (26) aufzulösen und die Γ-Terme zueinander gleichzusetzen. Aus der resultierenden Beziehung und den Gleichungen (13), (14), (23), (24), (25) und (26) kann die nachfolgende Beziehung geschrieben werden:
Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, weist Gleichung (27) zwei unbekannte Ausdrücke auf, ermöglicht jedoch den Ausdruck Sx₂₂ ausgedrückt als Sy₂₂. Dementsprechend ist eine andere Beziehung notwendig, um nach diesen zwei unbekannten Ausdrücken aufzulösen.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 7 und 10 kann auch die nachfolgende Gleichung geschrieben werden:
wo Γ_{meas_thru11} gemessen wird als A_{f13_thru}/R1_{f13_thru} für das Messtor des ersten direkten Paares, das in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 ist. Aus (13), (14), (23) und (24) kann das Nachfolgende geschrieben werden:
Sx₂₂ ist der Quellenanpassungs-Fehlerkoeffizient an dem ersten Messtor 103. Auf Grund der Quadratwurzelfunktion in Gleichung (29) gibt es zwei mögliche Lösungen für Sx₂₂. Es werden daher zusätzliche Informationen benötigt, um nach der entsprechenden Lösung für die vorliegende Messung aufzulösen.
Der Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizient S_x12S_x21 wird für jede der zwei möglichen Lösungen berechnet, um Folgendes zu ergeben: Sx12Sx21 = (B – A)Sx22_solution_1 (30)und Sx12Sx21 = (B – A)Sx22_solution_2 (31)
Das Quadrieren von entweder Gleichung (30) oder (31) ergibt den komplexen Wert (S_x12S_x21)². Da das Quadrat des Reflexionsverfolgungskoeffizienten eine komplexe Variable ist, hat seine Quadratwurzel zwei Lösungen. Jede der zwei Lösungen hat dieselbe Größe, aber sie sind um 180° phasenverschoben. Nur eine der Lösungen ist richtig. Um die richtige Lösung auszuwählen, werden beide Lösungen für die Reflexionsverfolgung bei DC aufgelöst. Basierend auf den Eigenschaften der Reflexionsverfolgung ist das Argument der richtigen Lösung bei DC gleich Null. Wenn daher diese Grenzbedingung gegeben ist, ist die Lösung für die Reflexionsverfolgung mit einem Argument, das am nächsten an Null liegt bei einer DC-Frequenz die richtige Lösung, und ein Wert für den Reflexionsverfolgungsparameter kann bestimmt werden.
Da die S-Parametermessungen nicht bei DC gemacht werden, wird die Funktion, die an das Argument des Reflexionsverfolgungskoeffizienten angepasst wird, auf einen Frequenzwert bei DC extrapoliert. Genauer gesagt wird das Argument, θ, für jede Lösung als eine Funktion der Frequenz berechnet. Eine erste Lösung für das Argument wird dargestellt als θ(f)_{sx22_solution1} und eine zweite Lösung wird dargestellt als θ(f)_{sx22_solution2}. Für jede Lösung, da die berechnete Funktion der Frequenz durch +180 oder –180 Gradpunkte kreuzt, werden 360 Grad hinzugefügt, um eine durchgehende Phasenfunktion als eine Frequenzfunktion zu bilden. Jede resultierende kontinuierliche Funktion wird angepasst, unter Verwendung eines Mindestsummenquadrat-Anpassalgorithmus mit einem Zwei-Ausdruck-Polynom, wobei f einen Frequenzwert darstellt und wobei:
Jedes Zwei-Ausdruck-Polynom definiert eine grade Linie mit Steigung, A_{1_sx22}, und einen y-Schnittpunkt, A_{0_sx22}. Der y-Schnittpunkt stellt einen Wert von θ bei DC dar. Von den zwei möglichen Lösungen für A_{0_sx22} weist nur eine der Lösungen einen y-Schnittpunkt von 0 auf. Dementsprechend, egal welcher Wert, A_{0_sx22_solution1} oder A_{0_sx22_solution2} am nächsten an dem Nullwert ist, ist die richtige Lösung. Wenn die richtige Lösung identifiziert ist, werden dann sowohl die Größe als auch die Phase für den Reflexionsverfolgungskoeffizienten, S_x12S_x21, berechnet. Aus der Berechnung des Reflexionsverfolgungskoeffizienten wird der Quellanpassungsfehler, S_x22, berechnet, wobei:
Die Faktoren, dargestellt als „B" und „A", sind aus den Gleichungen (13) und (14) bekannt. Entsprechend kann der Quellanpassungsfehler, S_x22, ebenfalls voll bestimmt werden.
Wenn ein Wert für S_x22 bekannt ist, kann ein Wert für S_y22 aus Gleichung (27) berechnet werden. S_y22 ist der Quellanpassungs-Fehlerkoeffizient des Fehleradapters Y bei dem Messtor, das in der Lage zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 ist, was bei dem spezifischen Beispiel das Messtor 103₃ ist.
Ein definitiver Wert für Sy₂₂ und die Gleichungen (23), (24) und (27) ermöglichen die Berechnung einer Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter Y und ist gegeben durch: Sy12Sy21 = (D – C)Sy22 (35)
Dementsprechend werden die Richtwirkung, die Quellanpassung und die Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter X und den Fehleradapter Y für das erste direkte Paar bestimmt. Derselbe Prozess wird verfolgt, um die Richtwirkung, die Quellanpassung und die Reflexionsverfolgung für die X- und Y-Fehleradapter für jedes direkte und indirekte Paar zu berechnen. Die X-Fehleradapter sind als die Fehlerartefakte definiert, die in Reihe mit den Messtoren 103 präsentiert werden, die in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 sind. Auf ähnliche Weise sind die Y-Fehleradapter als die Fehlerartefakte definiert, die in Reihe mit den Messtoren 103 präsentiert sind, die in der Lage zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 sind.
Bei dem spezifischen 4-Tor-Ausführungsbeispiel ergeben die Messungen und Berechnungen, die hierin für die Messtore 103₁ und 103₃ beschrieben sind, Richtwirkung, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter X bezogen auf das Messtor 103₁ und Richtwirkung, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter Y bezogen auf das Messtor 103₃ . Dieselben Messungen und Berechnungen, die hierin für Messtore 103₁ und 103₃ beschrieben sind, werden für das zweite direkte Paar durchgeführt, und wenn die Quell-abgeschlossenen Messungen für die indirekten Paare genommen werden, auch alle indirekten Paare. Wenn die Quell-abgeschlossenen Messungen nicht für die indirekten Paare gemacht werden, werden Richtwirkung, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung gemäß den Lehren der US-Patentanmeldung Seriennummer 09/54,962 (hierin die „Patentanmeldung '962") bestimmt, deren Lehren hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen sind. Bei einem bestimmten Mehrfachtorausführungsbeispiel werden dieselben Messungen und Berechnungen für jedes direkte Paar und indirekte Paar durchgeführt, um Richtwirkung, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter X bezogen auf das Messtor des direkten oder indirekten Paares zu ergeben, das in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 ist, und um Richtwirkung, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung für den Fehleradapter Y bezogen auf das Messtor des direkten oder indirekten Paares zu ergeben, das in der Lage zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 ist. Entsprechend weist eine N-Tor-DUT 100 N(N-1)/2 unterschiedliche X- und Y-Fehleradapter auf, die derselben zugeordnet sind. Bei einem anderen Mehrfachtorausführungsbeispiel werden die offenbarten Messungen für alle direkten Paare durchgeführt, um Richtwirkung, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung zu berechnen, und die Fehlerausdrücke für die indirekten Paare werden gemäß der Patentanmeldung '962 berechnet.
Unter Verwendung der Vorwärtsreflexions- und Übertragungs-Messungen, die an dem lokal abgeschlossenen Durchgang 601 durchgeführt werden, was bei einem spezifischen Beispiel des ersten direkten Paares die Arrays A_{f13_termthru}, B_{f13_termthru} Und R1_{f13_termthru} sind, ist es möglich, nach einem Lastanpassungs-Fehlerkoeffizienten aufzulösen, der an dem Messtor vorliegt, das zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 in der Lage ist, und nach einem Vorwärtsübertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für das erste direkte Paar. Die Lastanpassung für das Messtor 103₃ , Γ_L3, und die Vorwärtsübertragungsverfolgung für das erste direkte Paar, τ₁₃, sind gegeben durch:
und τ13 = (Bf13_termthru/R1f13_termthru)(1 – Sx22ΓL3) (37)
Unter Verwendung der Rückwärts-Reflexions- und Übertragungs-Messungen, die an dem lokal abgeschlossenen Durchgang 601 gemacht werden, was bei einem spezifischen Beispiel des ersten direkten Paares die Arrays A_{r13_termthru}, B_{r13_termthru} und R2_{f13_termthru} sind, ist es möglich, nach einem Lastanpassungs-Fehlerkoeffizienten, der an dem Messtor vorliegt, das in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalemp fänger 111 ist, und nach einem Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für das erste direkte Paar aufzulösen. Die Lastanpassung für das Messtor 103₁ , Γ_L1, und der Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Koeffizient, τ₃₁, sind gegeben durch:
Bei dem spezifischen dargestellten AUsführungsbeispiel, unter Verwendung der Messungen, die von dem lokal abgeschlossenen Durchgang 601 für das zweite direkte Paar gemacht werden, werden dieselben algorithmischen Formulieren, die in Gleichung (36) bis (39) gezeigt sind, wie für das erste direkte Paar beschrieben ist, an die Messtore des zweiten direkten Paares angewendet. Dementsprechend werden Vorwärts- und Rückwärts-Richtwirkungs-, -Quellanpassungs-, -Reflexionsverfolgungs- und -Lastanpassungs-Fehlerkoeffizienten für jedes Messtor bei den direkten und indirekten Paaren und Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für alle direkten und indirekten Paare bestimmt.
Bei einem Mehrfachtorausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung werden die Vorwärts- und Rückwärts-Richtwirkungs-, Vorwärts- und Rückwärts-Quellanpassungs- und Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-, Vorwärts- und Rückwärts-Lastanpassungs- und Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für jedes Messtor bei allen direkten Paaren auf ähnliche Weise bestimmt.
Da die Richtwirkung, Quellanpassung und Reflexionsverfolgung vollständig bestimmt werden können, können die Charak teristika des Hochreflexions-Kalibrierungsstandards 301 ebenfalls berechnet werden. Das Verwenden der Gleichungen (25) oder (26) und das Auflösen nach Γ_{act_reflect_x} oder Γ_{act_reflect_y} ergibt
Das Argument von Γ_{act_reflect_x} als eine Funktion der Frequenz, wobei 360 Grad hinzugefügt werden, wenn die Funktion durch die +/–180 Gradpunkte läuft, wie vorangehend beschrieben wurde, wird in einen Mindestsummenquadrat-Anpassungsalgorithmus mit einem 2-Ausdruck-Polynom wie bei Gleichungen (32) oder (33) eingefügt. Das resultierende 2-Ausdruck-Polynom, das die richtige Funktion beschreibt, umfasst A_{0_Γact_reflect_x} als den Y-Schnittpunkt. und A_{1_Γact_reflect_x}als die Steigung. Wenn A_{0_Γact_reflect_x} einen Wert am nächsten an 180 Grad aufweist, dann weist der Hochreflexions-Kalibrierungsstandard 301 einen Kurzschluss-Reflexionskoeffizienten auf. Wenn A_{0_Γact_reflect_x} einen Wert am nächsten an 0 Grad aufweist, dann weist der Hochreflexions-Kalibrierungsstandard 301 einen Leerlauf-Reflexionskoeffizienten auf. Dementsprechend kann der Typ des gemessenen Hochreflexions-Kalibrierungsstandards aus den Mindestsummenquadrat-Anpassungsberechnungen abgeleitet werden. Wenn die elektrische Länge des Durchgangs 601 jedoch unbekannt ist, ist es notwendig, einen Phasenversatz des Hochreflexionskalibrierungsstandards 301 für eine zusätzliche Korrektur zu kennen. Wenn die elektrische Länge des Durchgangs bekannt ist, ist es möglich, einen Typ einer Hochreflexion 301 zu bestimmen und den Phasenversatz der Reflexion 301 zu berechnen.
Die Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten der proximalen Paare sind: τ₁₂, τ₂₁, τ₃₄ und τ₄₃, die entweder durch Messung und Berechnung oder durch reine Berechnung bestimmt werden können. Das Verfahren für eine reine Berechnung der Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten wird in der US-Patentanmeldung Seriennummer 10/098,040 gelehrt, deren Lehren hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Alternativ und unter spezifischer Bezugnahme auf 11 der Zeichnungen wird der Vorwärtsübertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizient für jedes proximale Paar, wo beide Messtore 103 des proximalen Paares in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 sind, gemessen und berechnet, durch Verbinden des Durchgangs 601 zwischen den Messtoren 103 des proximalen Paares, Verbinden des Signalerzeugers 105 mit einem ersten der Messtore 103 des proximalen Paares und Abschließen des Abtastarms 113 in einer lokalen Abschlussimpedanz 116. Zu Zwecken der Nomenklatur wird das erste Messtor 103 des proximalen Paares als „Tor F" bezeichnet. Das andere Messtor 103 des proximalen Paares, das zu Zwecken der Nomenklatur als „Tor G" bezeichnet wird, ist in einer lokalen Abschlussimpedanz 104 abgeschlossen, und der jeweilige Abtastarm 113 ist mit dem ersten Testkanalempfänger 111 verbunden. Der VNA 200 misst und speichert ein Verhältnis einer Übertragungsantwort über dem Referenzsignal, A_{fFG_termthru}/R1_{fFG_termthru}. Das Verhältnis wird bei der Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizientengleichung verwendet, wobei: τFG = (AfFG_termthru/R1fFG_termthru)(1 – Sx22_portFΓportF) (41)
Der Rückwärts-Übertragungsverfolgungss-Fehlerkoeffizient für dasselbe proximale Paar, Tore F und G, wobei beide Messtore 103 des proximalen Paares in der Lage zu einer Verbindung mit dem ersten Testkanalempfänger 111 sind, wird gemessen und berechnet durch Beibehalten der Verbindung des Durch gangs 601 zwischen den Messtoren 103 des proximalen Paares, Verbinden des Signalerzeugers 105 mit dem zweiten der Messtore 103 des proximalen Paares und Abschließen des Abtastarms 113 in einer lokalen Abschlussimpedanz 116. Das erste der Messtore 103 des proximalen Paares ist in der lokalen Abschlussimpedanz 104 abgeschlossen, und der jeweilige Abtastarm 113 ist mit dem ersten Testkanalempfänger 111 verbunden. Der VNA 200 misst und speichert ein Verhältnis einer Übertragungsantwort über dem Referenzsignal, A_{rFG_termthru}/R1_{rFG_termthru}. Das Verhältnis wird in der Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizientengleichung verwendet, wobei: τ = (ArFG_termthru/R1rFG_termthru)(1 – Sx22_portGΓportG) (42)
Zu Zwecken der Darstellung und unter spezifischer Bezugnahme auf 11 sind Verbindungsdiagramme für die Bestimmung der Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für das proximale Paar gezeigt, das Messtore 103₁ und 103₂ aufweist. Die Vorwärtsübertragungsmessung wird durchgeführt durch Verbinden des Signalerzeugers 105 mit dem ersten Signalweg 107. Das Schaltnetzwerk 150 ist so konfiguriert, dass der erste Signalweg 107 mit dem Messtor 103₁ verbunden ist und der jeweilige Abtastarm 113₁ in der lokalen Abtastarmimpedanz 116₁ abgeschlossen ist. Das Schaltnetzwerk 150 ist ferner so konfiguriert, dass das Messtor 103₂ in der lokalen Abschlussimpedanz 104₂ abgeschlossen ist und der Abtastarm 113₂ ist mit dem ersten Testkanalempfänger 111 verbunden. Der Signalerzeuger 105 wobbelt durch die Mehrzahl von Frequenzen, die den erwünschten Frequenzbereich definieren, und misst das Verhältnis A_{f12_termthru}/R1_{f12_termthru}. Unter Verwendung der Gleichung (40) wird der Vorwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizient für das proximale Paar berechnet als: τ12 = (Af12_termthru/R1f12_termthru)(1 – Sx22_port1Γport1)
Die Verbindung des Durchgangs 601 zwischen dem proximalen Paar und der Konfiguration des Signalübertragungsschalters 106 wird beibehalten. Unter spezifischer Bezugnahme auf 12 der Zeichnungen wird das Schaltnetzwerk 150 rekonfiguriert, sodass das Messtor 103₂ mit dem ersten Signalweg 107 verbunden ist und der entsprechende Abtastarm 113₂ in der Lokalabtast-Abschlussimpedanz 116₂ abgeschlossen ist. Zusätzlich dazu ist das Schaltnetzwerk 150 so konfiguriert, dass das Messtor 103₁ in der lokalen Abschlussimpedanz 104₁ abgeschlossen ist und der Abtastarm 113₁ mit dem ersten Testkanalempfänger 111 verbunden ist. Der Signalerzeuger 105 wobbelt durch die Mehrzahl von Frequenzen, die den gewünschten Frequenzbereich definieren, und misst das Verhältnis A_{r12_termthru}/R1_{r12_termthru}. Unter Verwendung von Gleichung (41) wird der Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizient für das proximale Paar berechnet als: τ21 = (Ar12_termthru/R1r12_termthru)(1 – Sx22_port2Γport2)
Derselbe Mess- und Rechen-Prozess wird für die verbleibenden proximalen Paare wiederholt, was bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das proximale Paar ist, das die Messtore 103₃ und 103₉ aufweist. Wie ein. Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, werden die Messungen für das proximale Paar, das zu einer Verbindung mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 in der Lage ist, unter Verwendung desselben Prozesses ausgeführt, aber mit dem zweiten Testkanalempfänger 112 und dem zweiten Referenzkanal 202 als Messvorrichtungen. Bei einem Mehrfachtor-Ausführungsbeispiel wird der Mess- und Rechen-Prozess für alle proximalen Paare wiederholt.
Wenn alle zehn Fehlerkoeffizienten für jedes direkte, indirekte und proximale Paar der Messtore bekannt sind, wird die DUT eingefügt und durch den VNA gemessen. Die resultierenden, gemessenen S-Parameter für jedes direkte und indirekte Paar der eingefügten DUT werden gemäß dem Patent '511 verbunden, um an tatsächlichen S-Parametern für die DUT an zukommen, S_act11, S_act22, S_act12 und S_act21 für jedes direkte und indirekte Paar. Die US-Patentanmeldung Seriennummer 09/954,962 (hierin die „Patentanmeldung '962"), deren Lehren hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind, lehrt einen Prozess zum Akzeptieren einer Mehrzahl von tatsächlichen S-Parametermatrizen, wobei jede tatsächliche S-Parametermatrix ein direktes oder indirektes Paar darstellt. Mehrere direkte und indirekte Paare werden verwendet, um eine einzelne Mehrfachtor-DUT darzustellen. Gemäß den Lehren der Patentanmeldung '962 werden die mehreren tatsächlichen S-Parameter für die 2-Tor-Vorrichtungen, die kombiniert sind, um die Mehrfachtor-DUT darzustellen, auf Impedanzen normiert, die den gemessenen Toren durch den Mehrfachtor-Testsatz präsentiert werden. Die mehreren S-Parametermatrizen werden in eine größere normierte einzelne S-Parametermatrix kombiniert, um die korrigierten und normierten S-Parameter darzustellen, die die DUT insgesamt darstellen. Die größere S-Parametermatrix wird ferner auf eine charakteristische Impedanz normiert, z. B. 50 Ohm. Zu Zwecken der verbleibenden Offenbarung, wird die gemessene, korrigierte und normierte S-Parametermatrix für die DUT als die Matrix S bezeichnet.
Da der Kalibrierungsprozess einen Durchgangskalibrierungsstandard 601 ungleich 0 verwendet und vielleicht einen versetzten Hochreflexionskalibrierungsstandard, wird eine Referenzebene basierend auf dem Durchgangskalibrierungsstandard 601, genannte eine „verschobene Kalibrierungsreferenzebene", in der Mitte der elektrischen Länge platziert, die das Gesamte der elektrischen Längen einer beliebigen Verzögerung des Durchgangskalibrierungsstandards 601 ungleich 0 und eines beliebigen Versatzes von dem Hochreflexions-Kalibrierungsstandard 301 darstellt. Bei Auf-Wafer-Messungen ist es üblich, einen Nullversatz-Hochreflexions-Kalibrierungsstandard und einen unbekannten Durchgangskalibrierungsstandard ungleich Null zu haben. Für Koaxialmessungen ist es möglich, mit einem Nullverzögerungsdurchgang und einer Versatz-Hochreflexion zu kalibrieren. Die Lehren hierin berücksichtigen beide Situationen sowie andere Kombinationen von Durchgangs- und Hochreflexions-Kalibrierungsstandards, die nicht spezifisch erwähnt wurden. 6 der Zeichnungen stellt eine Platzierung der verschobenen Kalibrierungsreferenzebene 701 dar. Die richtige Referenzebene für die Messung der DUT ist jedoch eine Referenzebene, die an jedem Messtor angeordnet ist, das mit der DUT verbunden ist, genannt „die DUT-Referenzebene". Die DUT-Referenzebene für Tor 1 ist als 702 in 6 der Zeichnungen gezeigt. Jedes Messtor 103 weist eine entsprechende und ähnlich positionierte DUT-Referenzebene auf. Um die DUT-Referenzebene für alle Messungen einzurichten, werden S-Parameter für jedes direkte und indirekte Paar phasenverschoben. Die Größe der Phasenverschiebung, die für die S-Parameter erforderlich ist, wird aus einer Bestimmung der elektrischen Länge des Nicht-Null-Durchgangskalibrierungsstandard berechnet. Die Fehlpositionierung der Referenzebene kann korrigiert werden, durch Bestimmen der elektrischen Länge der Kombination des Durchgangs 601 und des Versatz-Hochreflexions-Kalibrierungsstandards 301 und Einstellen jeweiliger gemessener und korrigierter S-Parameter auf entsprechende Weise.
Wenn die elektrische Länge des Durchgangs 601 unbekannt ist und der Versatz der Hochreflexion 301 bekannt ist, kann die elektrische Länge des Nicht-Null-Durchgangs 601 zwischen jedem direkten und indirekten Paar bestimmt werden. Beginne mit der kleinsten Quadratsummenanpassung (siehe Gleichung (32) und dazugehöriger Text) des gemessenen Reflexionsparameters Γ_{act_reflect_x} als ein Beispiel (siehe Gleichung (40) und zugehöriger Text) des Messtors für das direkte oder indirekte Paar von Interesse. Die Steigung der Funktion, A_{1_Γact_reflect_x}, stellt eine Ableitung des Arguments des Hochreflexions-Kalibrierungsstandards 301 dar. Die Ableitung des Arguments definiert eine Phasenänderung im Hinblick auf die entsprechende Frequenzänderung als eine Funktion der Frequenz oder
Eine Phasenverzögerung als eine Funktion der Frequenz, die gemessen wird, wenn der Hochreflexions- Kalibrierungsstandard 301 verbunden ist, die nicht dem Hochreflexions-Kalibrierungsstandard-Versatz zugeordnet werden kann, kann der Phasenverzögerung zugeordnet werden, die in die Messung als ein Ergebnis des Kalibrierungsprozesses unter Verwendung des Nicht-Null-Durchgangs 601 eingebracht wird. Wenn die elektrische Länge des Nicht-Null-Durchgangs bekannt ist, dann kann eine Phasenverzögerung, die nicht dem Durchgangskalibrierungsstandard 601 zugewiesen werden kann, dem Versatz des Hochreflexions-Kalibrierungsstandards 301 zugewiesen werden. Diese Phasenverzögerung, die dem Nicht-Null-Durchgang 601 und/oder den Versatzreflexions-Kalibrierungsstandards zugewiesen werden kann, kann daher aus der abschließenden DUT-Messung entfernt werden, wenn die elektrischen Längen bekannt sind. In dem Fall eines Null-Versatz-Hochreflexionsstandards, ist die Phasenverschiebung des Hochreflexionsstandards 301 als eine Funktion der Frequenz gleich dem Negativen der Phasenverschiebung, die durch den Nicht-Null-Durchgang 601 eingebracht wird. Die angehäufte elektrische Verzögerung des Nicht-Null-Durchgangs und der Versatz des Hochreflexions-Kalibrierungsstandards, dargestellt als T in Sekunden, ist definiert als:
Entsprechend wird die elektrische Verzögerung, T, als eine Funktion der Frequenz ausgedrückt als:
Die elektrische Länge, l, in Zentimetern wird aus der elektrischen Verzögerung als eine Funktion der Frequenz berechnet, wobei c gleich 2,99793 × 10¹⁰ oder die Lichtgeschwindigkeit in Zentimetern pro Sekunde ist, und l = cT (45)
Der Prozess zum Bestimmen der elektrischen Länge, l, des Gesamtversatzes von dem Nicht-Null-Durchgang 601 und/oder der Versatz-Hochreflexion, wird für jedes einzelne der direkten und indirekten Paare wiederholt. Die elektrische Länge kann berechnet oder gemessen werden für die indirekten und proximalen Paare. Als ein praktischer Gegenstand im Fall von Auf-Wafer-Messungen, sogar wenn derselbe Auf-Wafer-Kalibrierungsstandard verwendet wird, wird ein unterschiedliches Landen für jedes direkte und indirekte Paar durchgeführt. Da die Durchgangskalibrierungsmessung für jedes direkte und indirekte Paar eine unterschiedliche Landung aufweist, ist die elektrische Länge des Durchgangskalibrierungsstandards für jedes direkte und indirekte Paar unterschiedlich. Entsprechend wird eine unterschiedliche elektrische Länge für jedes direkte, indirekte und proximale Paar beibehalten.
In vielen Fällen ist ein Durchgang 601 zwischen proximalen Paaren nicht handelsüblich Auf-Wafer erhältlich zur Verwendung mit unterschiedlichen Sonden. Entsprechend wird die elektrische Länge des Auf-Wafer-Durchgangs 601 für proximale Paare berechnet und nicht gemessen, aus rein praktischen Gründen. Wenn ein Auf-Wafer-Durchgangskalibrierungsstandard zur Verwendung mit unterschiedlichen Sonden verfügbar werden würde, würde die elektrische Länge zwischen proximalen Paaren gemessen und berechnet werden, wie es für die direkten und indirekten Paare der Messtore der Fall ist. Bis dahin wird die elektrische Länge aus dem Durchschnitt des direkten und indirekten Paares berechnet, die Messtore des proximalen Paares gemeinsam haben.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem ein Durchgang 601 zwischen proximalen Paaren gemessen werden kann, z. B. Koaxialmessungen, kann die elektrische Länge des Durchgangs 601 zwischen proximalen Paaren gemessen und berechnet werden, wie für die direkten und indirekten Paare beschrieben wurde.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem es nicht möglich oder praktikabel ist, einen Durchgang 601 zwischen proximalen Paaren zu messen, wird die elektrische Länge des Durchgangskalibrierungsstandard 601 für die direkten und indirekten Paare gemessen. Die elektrische Länge jedes proximalen Paares wird dann aus einem Durchschnitt des direkten Paares und indirekten Paares berechnet, die nur ein Tor gemeinsam haben. Als ein Beispiel ist die elektrische Länge des Durchgangs 601 zwischen den Toren 3 und 4 der Durchschnitt der elektrischen Länge der Durchgangskalibrierungsstandards zwischen den Toren 1 und 3 und zwischen den Toren 1 und 4.
Zur Zwecken der Nomenklatur ist die elektrische Länge als „l" dargestellt, mit einer Tiefstellung, die die zwei Tore darstellt, für die sie zutrifft. Dementsprechend ist die elektrische Länge zwischen den Messtoren 103₁ und 103₃ als „l₁₃" dargestellt. Bei der dargestellten 4-Tor-DUT wird die elektrische Länge für alle Durchgangskalibrierungsstandards bestimmt, die l₁₃, l₂₄, l₁₄ und l₂₃ als elektrische Längen für die Durchgänge 301 ergeben, die zwischen den direkten und indirekten Paaren gemessen werden. Die Berechnung der elektrischen Länge der zwei verbleibenden proximalen Paare ergibt l₁₂ und l₃₄.
Um die entsprechenden Berechnungen durchzuführen, um die elektrische Länge der direkten und indirekten Paare zu ergeben, werden die Messungen, die für den Quell-abgeschlossenen Durchgang gemacht werden, verwendet. Genauer gesagt, für den Durchgang 601 gemessen zwischen den Messtoren 103₁ und 103₃ , werden die Messarrays A_{f13_thru}, R1_{f13_thru}, B_{f13_thru}, R2_{f13_thru}, A_{r13_thru}, R1_{r13_thru}, B_{r13_thru}, und R2_{r13_thru} verwendet, um den Ausdruck Γ_{act_reflect_x} für das erste direkte Paar zu berechnen. Der Ausdruck Γ_{act_reflect_x} wird verwendet, um den Ausdruck A_{1Γact_reflect_x} aus Gleichung (32) oder (33) zu erhalten, um die Bestimmung der elektrischen Länge aus den Gleichungen (41)–(43) durchzuführen. Eine ähnliche Berechnung wird für alle direkten und indirekten Paare der Mehrfachtorkonfiguration durchgeführt, um die elektrische Länge jeder Kombination des Durchgangskalibrierungsstandards 601 und der Versatz-Reflexion zu bestimmen.
Die Elemente der Matrix S sind gemäß der gemessenen elektrischen Länge des spezifischen Durchgangs 601 und der Hochreflexion 301 phasenverschoben, die bei dem Kalibrierungsprozess verwendet werden, um die Fehlpositionierung der Kalibrierungsreferenzebene zu korrigieren. Bei einem 4-Tor-DUT-Ausführungsbeispiel wird die elektrische Länge l₁₃ z. B. verwendet, um die Parameter S₁₁, S₁₃, S₃₁ und S₃₃ zu korrigieren. Auf ähnliche Weise wird die elektrische Länge l₂₉ verwendet, um die Parameter S₂₂, S₂₉, S₄₂ und S₄₄ zu korrigieren, die elektrische Länge L₁₄ wird verwendet, um die Parameter S₁₄ und S₄₁ zu korrigieren, die elektrische Länge l₂₃ wird verwendet, um die Parameter S23 und S32 zu korrigieren, die elektrische Länge l₁₂ wird verwendet, um die Parameter S₁₂ und S₂₁ zu korrigieren und die elektrische Länge l₃₄ wird verwendet, um die Parameter S₃₄ und S₄₃ zu korrigieren. Es wird angenommen, dass derselbe Hochreflexions-Kalibrierungsstandard 301 für alle Messtore 103 verwendet wird.
Bei einem momentan bevorzugten Verfahren werden die resultierenden gemessenen, korrigierten und normierten S-Parameter bei jeder Frequenz eingestellt. Wenn der nicht gedrehte S-Parameter als ein allgemeiner komplexer Parameter dargestellt ist, dann:
wobei θ₀, die Phase des korrigierten und nicht gedrehten S-Parameters ist. Der Ausdruck θ kann als eine Komponente einer gemessenen Phase dargestellt werden, die der gemessenen DUT zugeschrieben werden kann, θ_dut, und eine Komponente einer gemessenen Phase, die der verschobenen Referenzebene, δ_θ, zugewiesen werden kann, wobei: θdut = θ0 + δθ (47)
Die Länge, l, in Zentimetern wird dann verwendet, um die Phasenverschiebung zu berechnen, die dem Nicht-Null-Durchgangskalibrierungsstandard 601 und dem Hochreflexionsstandard als eine Funktionsfrequenz, f, in GHz zugewiesen werden kann, wobei: δθ(f) = –12,0083fl (48)wobei δθ als eine Funktion der Frequenz bestimmt wird, wobei jede elektrische Länge die Phasendrehung darstellt, die der Referenzebenenverschiebung zugewiesen werden kann. Wenn die elektrische Länge und daher die Phasenverschiebung, die der Summe der elektrischen Verzögerung des Nicht-Null-Durchgangskalibrierungsstandards plus einem Versatz bei dem Hochreflexionsstandard zugewiesen werden kann, als eine Funktion der Frequenz für jede 2-Tor-Kombination aus der Gleichung (49) bekannt ist, können die korrigierten und ungedrehten S-Parameter als eine Funktion der Frequenz der Referenzebene für jeden S-Parameter eingestellt werden.
Dementsprechend werden die phasenkorrigierten S-Parameter als eine Funktion der Frequenz berechnet, wobei:
Die resultierenden S-Parameter in der S_dut-Matrix stellen gemessene, korrigierte und normierte S-Parameter für die gemessene DUT dar, wo die Messreferenzebene korrekt an der DUT-Messreferenzebene 702 platziert wurde.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel einer Berechnung der elektrischen Länge für einen TRL-Kalibrierungsprozess werden Vorwärts- und Rückwärts-Messungen der Kalibrierungsstandards von Hochreflexion 301, der Leitung 401 und der optionalen angepassten Lasten und des Quell-abgeschlossenen Durchgangs 601 nur für die direkten Paare genommen. Richtwirkung, Reflexionsverfolgung und Quellanpassung sowie die elektrische Länge des Durchgangs 601 plus eine Versatz-Hochreflexion 301 wird gemessen und berechnet für die direkten Paare der Messtore 301. Vorwärts- und Rückwärts-Messungen des lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards 601 werden dann nur für die direkten und indirekten Paare der Messtore durchgeführt und berechnet, wie hierin gelehrt wird. Alternativ wird nur das direkte Paar gemessen und Übertragungsverfolgung und Lastanpassung können für die indirekten und proximalen Paare aus den Lehren der Patentanmeldung '040 berechnet werden. Optional können Vorwärts- und Rückwärts-Messungen des lokal abgeschlossenen Durchgangs 601 gemacht werden, für eine Berechnung der Übertragungsverfolgung und der Lastanpassung gemäß den Lehren hierin. Die S-Parameter der DUT werden gemessen, korrigiert und normiert, gemäß den Lehren hierin. Aus den Fehlerausdrücken kann die elektrische Länge des Durchgangs plus eine Versatz-Hochreflexion für die indirekten und proximalen Paare wie folgt berechnet werden, wobei „n" ein erstes Tor ist und „m" ein zweites Tor ist. Beginne mit den Beziehungen:
wobei Γ_{SM_portn} die gemessene Quellanpassung für das Tor „n" ist, Γ_{SA_portn} die tatsächliche Quellanpassung für Tor „n" ist und EDF_portn, ERF_portn, ESF_portn die berechneten Fehlerkoeffizienten für das Tor „n" sind und:
wobei Γ_{LA_portn} die tatsächliche Lastanpassung für Tor „m" ist und S_{11_thru_nm}, S_{21_thru_nm}S_{12_thru_nm} und S_{22_thru_nm} die gemessenen S-Parameter des Quell-abgeschlossenen Durchgangskalib rierungsstandards 601 sind. Da der Durchgangskalibrierungsstandard 601 derart definiert ist, dass er eine perfekte Anpassung aufweist, wird die Gleichung (51) reduziert auf:
Da S_{21_thru_nm} = S_{12_thru_nm}, gibt es zwei mögliche Lösungen. Wenn das Argument der Quadratwurzel von S₂₁ thru nm an eine gerade Linie unter Verwendung einer kleinsten Quadratsummenanpassung und Gleichung (32) oder (33) angepasst wird, ist die Lösung mit einem y-Schnittpunkt am nächsten an 0 die korrekte Lösung und das resultierende Argument der korrekten Lösung ist die Länge der elektrischen Verzögerung zwischen den zwei Messtoren des proximalen Paars. Diese Länge wird verwendet, um die verschobene Referenzebene gemäß den Gleichungen (46)–(49) und dem zugehörigen Text zu korrigieren.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 13 bis 17 der Zeichnungen ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren gezeigt, bei dem Messungen für die direkten und indirekten Paare der Messtore 103 für den Hochreflexions-Kalibrierungsstandard 301, den Leitungskalibrierungsstandard 401, den Quell-abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandard 601 und den lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandard 601 gemacht werden. Eine Messung des lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards 601 wird für jedes proximale Paar der Messtore 103 gemacht. Der Hochreflexions-Kalibrierungsstandard 301 wird mit einem Messtor 103 verbunden 2201 und das Schaltnetzwerk 150 wird für eine Messung 2202 durch den VNA 200 eines Verhältnisses der Refle xionsantwort über dem Stimulus konfiguriert. Siehe 2 der Zeichnungen. Das Verhältnis ergibt einen Wert für ein Reflexionsverhältnis für eine Anzahl von Frequenzen in einem gewünschten Frequenzbereich. Die Zahlen werden in einem Datenarray gespeichert, wo jedes Element des Datenarrays das gemessene Verhältnis bei einer einzelnen Frequenz hält. Der Reflexionskalibrierungsstandard 301 wird dann abgetrennt und wieder verbunden 2203, mit einem nächsten Messtor, das Schaltnetzwerk 104 wird neu konfiguriert, und ähnliche Messungen werden durchgeführt und in jeweiligen Datenarrays gespeichert. Der Prozess wird für jedes Messtor 103 des VNA 200 fortgesetzt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der gewünschte Frequenzbereich, für den alle Messungen durchgeführt werden, der gleiche. In diesem Fall stellt jedes Element in den Datenarrays gemessene Ergebnisse an demselben Frequenzpunkt entlang des gewünschten Frequenzbereichs dar.
Das Flussdiagramm aus 13 fährt fort mit dem Schritt des Verbindens 2301 und des Konfigurierens 2302 des Schaltnetzwerks 150 für einen Abschluss der Leitung 401 an der Quelle 109 und eine Messung des Leitungskalibrierungsstandards 401 zwischen einem ersten direkten oder indirekten Paar. Der VNA 200 misst 2302 eine Vorwärtsrichtungs-Reflexions- und eine -Übertragungs-Antwort an den Messtoren 103 des direkten oder indirekten Paares an dem ersten und zweiten Testkanalempfänger 111, 112 sowie dem ersten und dem zweiten Referenzkanal 201, 202. Das Schaltnetzwerk 150 wird dann neu konfiguriert 2303 für die Rückwärtsrichtungsmessung, und der VNA 200 misst 2303 dann eine Rückwärtsrichtungs-Reflexions und -Übertragungs-Antwort an den Messtoren 103 des direkten Paares an dem ersten und dem zweiten Testkanalempfänger 111, 112 sowie dem ersten und dem zweiten Referenzkanal 201, 202. Nicht gezeigt in dem Flussdiagramm ist die Verbindung und die Messung der angepassten Lasten 501, wie in 6 der Zeichnungen gezeigt ist, um die Kalibrierung auf den niedrigeren Frequenzbereich auszu weiten. Eine Messung des Kalibrierungsstandards der Leitung 401 wird für jedes direkte und indirekte Paar durchgeführt.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 14 der Zeichnungen fährt das Flussdiagramm fort mit dem Schritt des Verbindens 2401 des Durchgangs 601 mit einem ersten direkten Paar der Messtore 103. Das Schaltnetzwerk 150 ist konfiguriert 2403 für eine Vorwärtsrichtungsmessung des Durchgangs 601 mit einem Abschluss an der Quelle 109, und die Vorwärtsrichtungs-Reflexions- und -Übertragungs-Antworten und die Referenzkanalsignale werden gemessen und in Datenarrays gespeichert. Das Schaltnetzwerk 150 wird dann neu konfiguriert 2403 für die Rückwärtsrichtungsmessungen mit dem Durchgang 601, der an der Quelle 109 abgeschlossen ist, und die Rückwärtsrichtungs-Reflexion- und -Übertragungs-Antworten und die Referenzkanalsignale werden gemessen und in den Datenarrays gespeichert.
Der Durchgang 601 bleibt angeschlossen und das Schaltnetzwerk 150 wird neu konfiguriert 2501 für eine Vorwärtsrichtungsmessung, wo der Durchgang 601 lokal in einer lokalen Impedanz 104 innerhalb des Schaltnetzwerks 150 abgeschlossen ist. Die Vorwärtsrichtungs-Reflexions- und -Übertragungs-Antworten des lokal abgeschlossenen Durchgangs 601 sowie die Referenzkanalsignale werden gemessen und gespeichert. Das Schaltnetzwerk 150 wird dann neu konfiguriert 2502 für eine Rückwärtsrichtungsmessung des lokal abgeschlossenen Durchgangs 601, die Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Antworten und die Referenzkanalsignale werden gemessen und gespeichert. Der Prozess wird wiederholt 2503 für alle N/2 direkten Paare und N(N-2)/4 indirekten Paare der Messtore 103 für eine N-Tor-DUT.
An diesem Punkt in dem Prozess sind ausreichend Informationen vorhanden, um eine elektrische Länge der Gesamt-Durchgangs-/Versatz-Reflexion zwischen direkten und indirekten Paaren von Messtoren 103 zu berechnen, die bei dem Kalibrierungsprozess verwendet werden. Zu Zwecken des Pro zesses werden jedoch alle Berechnungen durchgeführt, nachdem alle Messungen gemacht wurden.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 15 ist ein optionaler Abschnitt des Messprozesses gezeigt, bei dem Vorwärts- und Rückwärts-Messungen des lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards 601 zwischen jedem proximalen Paar der Messtore 103 gemacht werden. Ein Benutzer verbindet den Durchgang 601 zwischen einem der proximalen Paare 2504. Das Schaltnetzwerk 150 wird dann konfiguriert 2505 für eine Vorwärtsmessung des lokal abgeschlossenen Durchgangs, Messungen werden gemacht und gespeichert. Das Schaltnetzwerk 150 wird dann konfiguriert 2506 für die Rückwärtsmessung des lokal abgeschlossenen Durchgangs 601, Messungen werden gemacht und gespeichert. Der Prozess wird für alle N(N-2)/4 proximalen Paare wiederholt.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 16 der Zeichnungen fährt das Flussdiagramm fort mit den Schritten des Berechnens 2705 eines Vorwärtsreflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten 1903 basierend auf einer Grenzbedingung bei DC und Verwenden des Vorwärtsreflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizientenergebnisses, Berechnen 2706 eines Vorwärtsquellanpassungs- 1902 und eines Vorwärtsrichtwirkungs- 1901 Fehlerkoeffizienten. Der Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizient 1920 wird ferner basierend auf einer Grenzbedingung bei DC berechnet 2707. Unter Verwendung des Ergebnisses des Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten 1906 werden die Rückwärtsrichtwirkung 1904 und die Rückwärtsquellanpassung 1905 bestimmt 2708. Das Verfahren bestimmt 2709 dann die Vorwärts- und Rückwärts-Lastanpassungs- und die Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten, um zehn Fehlerausdrücke basierend auf der TRL-Kalibrierung zu erreichen. Alle zehn Fehlerausdrücke werden bestimmt für alle direkten und indirekten Paare in einer Schleife 2710, die durch die Mehrzahl der 2-Tor-Messungen inkrementiert 2711.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 17 der Zeichnungen fährt der Prozess fort mit optionalen Prozesswegen, gezeigt als alternative Wege auf dem Flussdiagramm. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für jedes proximale Paar berechnet 2803 gemäß den Lehren der Patentanmeldung '040. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, wenn der lokal abgeschlossene Durchgang 601 zwischen jedem proximalen Paar der Messtore 103 gemessen 2804 wird. Der Vorwärts- und Rückwärts-Übertragungsverfolgungs-Koeffizient für jedes proximale Paar wird aus den durchgeführten Messungen bestimmt 2805. Wenn die Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten für jedes proximale Paar von Messtoren 103 bestimmt sind, fährt der Prozess fort mit den Schritten zum Bestimmen 2801 eines Typs eines Hochreflexionskalibrierungsstandards 301, der bei dem Kalibrierungsprozess verwendet wird, und dem Berechnen 2802 einer elektrischen Länge jedes Durchgangskalibrierungsstandards 601, der bei dem Kalibrierungsprozess zwischen jedem direkten und indirekten Paar verwendet wird, fort. Eine elektrische Länge wird dann üblicherweise berechnet 2806 für jedes proximale Paar, basierend auf einem Durchschnitt der elektrischen Länge zwischen den direkten und indirekten Paaren, die ein einzelnes gemeinsames Messtor aufweisen. Falls und wenn es praktikabel ist, einen Quelle-abgeschlossenen Durchgang 601 zwischen proximalen Paaren zu messen, kann die elektrische Länge wie für die direkten Paare berechnet werden.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 18 der Zeichnungen, wenn alle systematischen Fehlerkoeffizienten bestimmt sind, wird die DUT 101 für eine Messung 2902 eingefügt, um N(N-1)/2 2-Tor-S-Parametermatrizen zu ergeben, um eine N-Tor-DUT darzustellen. Die gemessenen DUT-Daten werden dann korrigiert 2903 gemäß den Lehren des Patents '511. Wie ferner in dem Patent '511 gelehrt wird, werden die korrigierten S-Parametermatrizen, die die Mehrzahl von 2-Tor-Vorrichtungen darstellen, kombiniert, um eine N × N-S-Parametermatrix zu ergeben, die für die systematischen Fehler des VNA korri giert wird. Die korrigierte S-Parametermatrix wird dann auf eine charakteristische Impedanz normiert.
Unter Verwendung der jeweiligen elektrischen Länge, die für jeden Durchgang 601 bestimmt wird, werden die N × N korrigierten und normierten S-Parameter der gemessenen DUT weiter korrigiert, durch Verschieben der Referenzebene von der verschobenen Kalibrierungsreferenzebene 601 zu der DUT-Referenzebene 702 als eine Funktion der Frequenz. Die Referenzebenen-Verschiebungsoperation ergibt eine N × N-S_final-Matrix, die die S-Parameter nur für die DUT darstellt, nachdem alle Korrekturen gemacht wurden.
Bei einem wiederum anderen alternativen Ausführungsbeispiel eines Prozesses gemäß den vorliegenden Lehren, werden Reflexionsmessungen für alle Messtore genommen, und Messungen werden für den Leitungs- und den Quell-abgeschlossenen Durchgang ausschließlich für die direkten Paare durchgeführt. An diesem Punkt in dem Prozess ist es möglich, die elektrische Länge für den Durchgang/Versatz zwischen den direkten Paaren zu berechnen. Zusätzliche Messungen des lokal abgeschlossenen Durchgangs 601 werden für die direkten und indirekten Paare der Messtore 103 durchgeführt. Die Übertragungsverfolgungs- und Lastanpassungs-Koeffizienten können aus den abgeschlossenen Durchgangsmessungen berechnet werden. Die Charakteristika des Hochreflexionsstandards werden bestimmt und die elektrische Länge für die indirekten Paare wird basierend auf den Gleichungen (50)–(53) berechnet. Die elektrische Länge für die proximalen Paare kann dann basierend auf dem Durchschnitt des direkten und indirekten Paars berechnet werden, die ein gemeinsames Tor aufweisen. Wenn alle Fehlerkoeffizienten und elektrischen Längen bestimmt sind, wird die DUT wird gemessen, korrigiert, normiert und eine Referenzebene wird zu einer DUT-Referenzebene verschoben, wie basierend auf den jeweiligen elektrischen Längen angemessen ist.
Ein Verfahren gemäß den vorliegender Lehren kann durch einen Computer durchgeführt werden, mit Zugriff auf gemessene S-Parameter-Charakterisierungsdaten für die Durchgangs-, Reflexions-, Leitungs-Kalibrierungsstandards sowie die S-Parameter-Charakterisierungsdaten für die DUT. Der VNA führt Messungen durch und speichert die resultierenden Datenarrays entweder auf entfernbaren Medien oder kann mit einem Computer über einen Kommunikationsbus verbunden sein, für eine Speicherung auf einer anderen Form eines Speicherungsmediums. Ein Verfahren gemäß den vorliegenden Lehren kann ferner durch den Rechenprozessor durchgeführt werden, der üblicherweise Teil des VNA ist. Genauer gesagt ist es nicht notwendig, den Typ des Hochreflexions-Kalibrierungsstandards 301 zu kennen, der bei dem Kalibrierungsprozess verwendet wird, und es ist nicht notwendig, die elektrische Länge des Durchgangskalibrierungsstandards 601 zu kennen. Wenn ein Phasenversatz eines Reflexionskalibrierungsstandards bekannt ist, ist ein Verfahren gemäß den vorliegenden Lehren in der Lage, die elektrische Länge des Durchgangskalibrierungsstandards 601 zu messen und zu berechnen und muss sich nicht auf die Daten des Herstellers verlassen. Wenn die elektrische Länge des Durchgangskalibrierungsstandards bekannt ist, berechnet ein Verfahren gemäß den vorliegenden Lehren den Phasenversatz des Reflexionskalibrierungsstandards. Die berechnete elektrische Länge oder der Phasenversatz ist genauer als vom Hersteller gelieferte Daten und liefern daher eine genauere Berechnung der Fehlerartefakte für eine Korrektur der gemessenen Daten. Dies ist besonders vorteilhaft beim Kalibrieren von Auf-Wafer-Messungen, wenn ein wiederholbarer Durchgangskalibrierungsstandard schwierig zu erhalten ist und wenn ein Kalibrierungsstandard mit Charakteristika verwendet wird, die sich möglicherweise auf Grund von Umgebungsbedingungen und wiederholter Verwendung etwas verändert haben. Zusätzlich dazu erkennen die vorliegenden Lehren, dass eine Kalibrierung unter Verwendung eines Nicht-Null-Durchgangs eine Übertragungsreferenzebene in eine Position platziert, die sich von den Reflexionsmessungen unterscheidet. Ein Verfahren oder eine Vorrichtung gemäß den vorliegenden Lehren ist in der Lage, den Fehler zu berechnen, der der Verwendung eines nicht wiederholbaren und Nicht-Null-Durchgangs zugeordnet werden kann. Das Verfahren oder die Vorrichtung gemäß den vorliegenden Lehren ist ferner in der Lage, weitere Korrekturen daran durchzuführen, was als korrigierte Daten in der bekannten Technik betrachtet wird, um die Übertragungsmessreferenzebene an demselben Punkt zu platzieren wie eine Position der Reflexionsmessreferenzebene. Der genauere Durchgangskalibrierungsstandard kombiniert mit der zusätzlichen Korrektur für die verschobene Messreferenzebene liefert eine genauere Messung der Frequenzantwort, die nur der zu testenden Vorrichtung zugeordnet werden kann und nicht der Verbindungsumgebung, mit der die zu testende Vorrichtung mit der Messausrüstung verbunden ist.

Claims

Verfahren zum Messen einer DUT, das folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Vektornetzwerkanalysators (200), der zumindest zwei Messtore (103) aufweist, Messen einer Reflexionscharakteristik eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards an jedem Messtor (103), Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und Übertragungs-Charakteristika eines Leitungskalibrierungsstandards, Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und Übertragungs-Charakteristika eines Quell-abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards, Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und Übertragungs-Charakteristika eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards (601), Berechnen von Fehlerkoeffizienten für die zumindest zwei Messtore (103) basierend auf Ergebnissen bei den Messschritten, Berechnen einer verschobenen elektrischen Länge, die dem Kalibrierungsstandard zugewiesen werden kann, basierend auf den Ergebnissen bei den Messschritten, Messen einer DUT (101), Korrigieren von systematischen Fehlern bei dem Schritt des Messens der DUT (101) basierend auf den Fehlerko effizienten, um eine korrigierte S-Parametermatrix zu ergeben, und Verschieben einer Referenzebene für jedes Element der korrigierten S-Parametermatrix, um mit einer DUT-Messebene zusammenzufallen.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 1, bei dem der Vektornetzwerkanalysator (200) mehr als zwei Messtore (103) aufweist, und bei dem die Messschritte für alle direkten Paare der Messtore (103) wiederholt werden, und das ferner den Schritt des Messens eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards für alle indirekten Paare der Messtore (103) aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 2, bei dem eine verschobene elektrische Länge zwischen den indirekten Paaren unter Verwendung von Lastanpassungs- und Quellanpassungs-Fehlerkoeffizientenausdrücken berechnet wird.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 3, bei dem
wobei S_{21_thru_nm} gleich S_{12_thru_nm} ist und ein Argument beider Lösungen für S_{21_thru_nm} an eine gerade Linie angepasst ist, wobei die Lösung, die einen y-Schnittpunkt am nächsten zu Null aufweist, die korrekte Lösung ist, und das resultierende Argument der korrekten Lösung die elektrische Verzögerung ist.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, das ferner den Schritt des Messens von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines Quelle-abgeschlossenen Durchgangskalib rierungsstandards für indirekte Paare der Messtore (103) aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten unter Verwendung eines Mittelungsprozesses für alle proximalen Paare berechnet werden.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 5 oder 6, bei dem der Schritt des Berechnens ferner das Berechnen einer unterschiedlichen entsprechenden verschobenen elektrischen Länge für jedes direkte und indirekte Paar aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 7, bei dem die verschobene elektrische Länge zwischen den proximalen Paaren bestimmt wird, durch Mitteln einer verschobenen elektrischen Länge zwischen dem direkten Paar und dem indirekten Paar, die entsprechende Messtore des proximalen Paares gemeinsam haben.
Verfahren zum Messen gemäß einem. der Ansprüche 5 bis 8, das ferner den Schritt des Messens von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards (601) für proximale Paare der Messtore (103) aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 9, bei dem die Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten unter Verwendung des lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards (601) für die proximalen Paare berechnet werden.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem der Vektornetzwerkanalysator 200 eine Mehrfachtor-Testsatz- und -Schaltmatrix mit mehr als zwei Messtoren (103) aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, das ferner den Schritt des Bestimmens eines Typs eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 12, bei dem der Schritt des Bestimmens ferner das Berechnen einer Charakteristik des Hochreflexions-Kalibrierungsstandards, das Anpassen von Argumenten von zwei möglichen Lösungen für die Charakteristika an eine gerade Linie und das Identifizieren aufweist, welche Lösung am nächsten an einer Nullphase bei DC liegt.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die zehn Fehlerkoeffizienten Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten aufweisen, wobei die Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten unter Verwendung einer Grenzbedingung bestimmt werden, wobei ein Argument der Reflexionsverfolgung bei DC 0 ist.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, bei dem der Schritt des Verschiebens das Modifizieren eines Arguments von jeweiligen S-Parametern der gemessenen DUT gemäß jeweiligen der verschobenen elektrischen Längen aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 15, bei dem der Schritt des Verschiebens einer Referenzebene das Einstellen jedes Elements der korrigierten S-Parametermatrix aufweist gemäß:
wobei δθ aus der elektrischen Länge als eine Funktion der Frequenz berechnet wird.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem der Schritt des Berechnens einer verschobenen elektrischen Länge das Berechnen einer Charakteristik des Hochreflexions-Kalibrierungsstandards, das Anpassen eines Arguments der Charakteristik an eine gerade Linie und das Verwenden einer Steigung der geraden Linie aufweist, um eine verschobene elektrische Länge zu berechnen.
Verfahren zum Messen, das folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Vektornetzwerkanalysators (200), der zumindest zwei Messtore (103) aufweist, Messen einer Reflexionscharakteristik eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards für jedes Messtor (103), Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines Leitungskalibrierungsstandards zwischen den zumindest zwei Messtoren (103), Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines Quelle-abgeschlossenen Durchgangs zwischen den zumindest zwei Messtoren (103), Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards (601) zwischen den zumindest zwei Messtoren (106), Berechnen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten basierend auf Ergebnissen aus den Messschritten unter Verwendung einer Grenzbedingung, wobei ein Argument der Reflexionsverfolgungskoeffizienten bei DC Null ist, Berechnen aller verbleibenden Vorwärts- und Rückwärts-Fehlerkoeffizienten, Messen einer DUT (101), Korrigieren von systematischen Fehlern bei dem Schritt des Messens der DUT (101) basierend auf den Fehlerkoeffizienten.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 18, bei dem der Vektornetzwerkanalysator (200) mehr als zwei Messtore (103) aufweist, und bei dem die Schritte des Messens für direkte Paare der Messtore (103) wiederholt werden, und das ferner den Schritt des Messens eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards zwischen indirekten Paaren der Messtore aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 18 oder 19, das ferner die Schritte des Berechnens einer elektrischen Länge einer verschobenen Referenzebene für jedes der zumindest zwei Messtore (103), basierend auf Ergebnissen bei den Schritten des Messens, und das Korrigieren der verschobenen Referenzebene aufweist, um mit einer DUT-Messebene zusammenzufallen.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 20, bei dem der Schritt des Berechnens einer verschobenen elektrischen Länge das Berechnen einer Charakteristik eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards, das Anpassen eines Arguments der Charakteristik an eine gerade Linie und das Verwenden einer Steigung der geraden Linie aufweist, um eine verschobene elektrische Länge zu berechnen.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem die Schritte des Messens einer DUT (101) und des Korrigierens nach systematischen Fehlern eine korrigierte S-Parametermatrix ergeben, und das ferner die Schritte des Berechnens einer entsprechenden elektrischen Länge einer verschobenen Referenzebene für jedes direkte Paar der Messtore (103), basierend auf Ergebnissen bei den Schritten des Messens, und des Verschiebens jeweiliger Elemente der korrigierten S-Parametermatrix um entsprechende elektrische Längen aufweist, um mit einer DUT-Messebene zusammenzufallen.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, bei dem der Schritt des Verschiebens der verschobenen Referenzebene das Einstellen jedes Elements der korrigierten S-Parametermatrix aufweist, gemäß:
wobei (δ)θ aus der elektrischen Länge als eine Funktion der Frequenz berechnet wird.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 18 bis 23, das ferner den Schritt des Bestimmens aufweist, ob der Hochreflexions-Kalibrierungsstandard eine Leerlaufschaltung oder eine Kurzschlussschaltung ist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 24, bei dem der Schritt des Bestimmens ferner das Anpassen von Argumenten von zwei möglichen Lösungen für einen Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten an eine gerade Linie und das Identifizieren, welche Lösung am nächsten an der Nullphase bei DC liegt, aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 19 bis 25, bei dem eine verschobene elektrische Länge zwischen den indirekten Paaren unter Verwendung von Lastanpassungs- und Quellanpassungs-Fehlerkoeffizientenausdrücken berechnet wird.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 26, bei dem
wobei S_{21_thru_nm} gleich S_{21_thru_nm} sind und ein Argument beider Lösungen für S_{21_thru_nm} an eine gerade Linie angepasst wird, wobei die Lösung, die einen y-Schnittpunkt am nächsten an 0 aufweist, die korrekte Lösung ist, und das resultierende Argument der korrekten Lösung verwendet wird, um die verschobene elektrische Länge zu bestimmen.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 19 bis 27, das ferner den Schritt des Messens von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines Quell-abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards für indirekte Paare der Messtore (103) aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 28, das ferner das Berechnen einer verschobenen elektrischen Länge für jedes direkte und indirekte Paar von Messtoren (103) aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 29, bei dem die Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten, unter Verwendung eines Mittelungsprozesses für alle proximalen Paare von Messtoren (103), berechnet werden.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 28 bis 30, bei dem die verschobene elektrische Länge zwischen proximalen Paaren durch Mitteln einer verschobenen elektrischen Länge zwischen dem direkten Paar und dem indirekten Paar, die Messtore des entsprechenden proximalen Paares gemeinsam haben, bestimmt wird.
Verfahren zum Messen gemäß einem der Ansprüche 28 bis 31, das ferner den Schritt des Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakter istika eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards für proximate Paare der Messtore (103) aufweist.
Verfahren zum Messen gemäß Anspruch 32, bei dem die Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten, unter Verwendung von Ergebnissen der Messung, die von dem lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandard für die proximalen Paare durchgeführt wird, berechnet werden.
Vorrichtung zum Messen einer DUT (101), die folgende Merkmale aufweist: einen Vektornetzwerkanalysator (200), der einen Signalerzeuger (105) und zumindest zwei Empfänger (111, 112) aufweist, die in der Lage sind, mit zumindest zwei Messtoren (103) verbunden zu sein, eine Einrichtung zum Messen einer Reflexionscharakteristik eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards an jedem Messtor (103), zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines Leitungskalibrierungsstandards, zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Feflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines Quell-abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards, zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards, eine Einrichtung zum Berechnen von zehn Fehlerkoeffizienten für die zumindest zwei Messtore (103) basierend auf Ergebnissen der Einrichtungen zum Messen, eine Einrichtung zum Messen der DUT (101), einen Prozessor zum Berechnen einer verschobenen elektrischen Länge, die dem Kalibrierungsstandard zugeordnet werden kann, zum Korrigieren von systematischen Fehlern bei den Ergebnissen aus der Einrichtung zum Messen der DUT (101) basierend auf den Fehlerkoeffizienten, um eine korrigierte S-Parametermatrix zu ergeben, und zum Verschieben einer Referenzebene für jedes Element der korrigierten S-Parametermatrix, um mit einer DUT-Messebene zusammenzufallen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 34, bei der der Vektornetzwerkanalysator (200) mehr als zwei Messtore (103) aufweist und bei der die Einrichtung zum Messen ferner eine Einrichtung zum Messen eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards für indirekte Paare von Messtoren (103) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, bei der der Prozessor eine jeweilige verschobene elektrische Länge zwischen den indirekten Paaren berechnet, unter Verwendung der Lastanpassungs- und Quellanpassungs-Fehlerkoeffizienten-Ausdrücke.
Vorrichtung gemäß Anspruch 36, bei der
wobei S_{21_thru_nm} gleich S_{21_thru_nm} ist und ein Argument beider Lösungen für S_{21_thru_nm} an eine gerade Linie angepasst ist, wobei die Lösung, die einen y-Schnittpunkt am nächsten bei Null aufweist, eine korrekte Lösung ist, und ein resultierendes Argument der korrekten Lösung verwendet wird, um die verschobene elektrische Verzögerung zu bestimmen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 35 bis 37, bei der der Prozessor Übertragungsverfolgungs-Fehlerko effizienten für die proximalen Paare unter Verwendung eines Mittelungsprozesses berechnet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 35 bis 38, die ferner eine Einrichtung zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines Quell-abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards zwischen indirekten Paaren von Messtoren (103) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 39, bei der der Prozessor unterschiedliche jeweilige verschobene elektrische Längen für die direkten und indirekten Paare der Messtore (103) berechnet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 40, bei der der Prozessor die verschobene elektrische Länge zwischen proximalen Paaren berechnet, durch Mitteln einer verschobenen elektrischen Länge zwischen dem direkten Paar und dem indirekten Paar, die jeweilige Messtore (103) des proximalen Paares gemeinsam haben.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 39 bis 41, bei der die Einrichtung zum Messen ferner eine Einrichtung zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards für proximale Paare der Messtore (103) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 42, bei der der Prozessor Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten berechnet, unter Verwendung von Ergebnissen aus der Einrichtung zum Messen des lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards für die proximalen Paare.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 35 bis 43, die ferner eine Mehrfachtor-Testsatz- und -Schaltmatrix aufweist, die mit dem Vektornetzwerkanalysator (200) zum Liefern von mehr als zwei der Messtore (103) verbunden ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 34 bis 44, die ferner eine Einrichtung zum Bestimmen eines Typs des Hochreflexions-Kalibrierungsstandards aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 45, bei der die Einrichtung zum Bestimmen ferner eine Einrichtung zum Anpassen von Argumenten der zwei möglichen Lösungen für einen Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten an eine gerade Linie und eine Einrichtung zum Identifizieren, welche Lösung am nächsten an der Nullphase bei DC ist, aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 34 bis 46, bei der die zehn Fehlerkoeffizienten Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten aufweisen und die Einrichtung zum Berechnen die Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten, unter Verwendung einer Grenzbedingung, bei der ein Argument der Reflexionsverfolgung bei DC Null ist, bestimmt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 34 bis 47, bei der die Messtore direkte Paare von Messtoren und indirekte Paare von Messtoren aufweisen, und bei der die Einrichtung zum Berechnen der verschobenen elektrischen Länge eine Einrichtung aufweist, zum Berechnen von jeweiligen der verschobenen elektrischen Längen für jedes direkte und indirekte Paar der Messtore.
Vorrichtung gemäß Anspruch 48, bei der der Prozessor zum Verschieben ein Argument der jeweiligen S-Parameter der gemessenen DUT gemäß jeweiligen der verschobenen elektrischen Längen modifiziert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 49, bei der der Prozessor zum Verschieben jeweilige Elemente der korrigierten S-Parametermatrix modifiziert, gemäß:
wobei δθ aus der elektrischen Länge als eine Funktion der Frequenz berechnet wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 48 bis 50, bei der der Prozessor die verschobene elektrische Länge berechnet, durch Anpassen eines Arguments einer Charakteristik eines Hochreflexions-Kalibrierungs-Standards an eine gerade Linie und durch Verwenden einer Steigung der geraden Linie, um eine verschobene elektrische Länge zu berechnen.
Vorrichtung zum Messen, die folgende Merkmale aufweist: einen Vektornetzwerkanalysator (200), der zumindest zwei Messtore (103) aufweist, eine Einrichtung zum Messen einer Reflexionscharakteristik für jedes Messtor (103), zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika für einen Leitungskalibrierungsstandard (401) zwischen den zumindest zwei Messtoren (103) und zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines Quell-abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards (601) zwischen den zumindest zwei Messtoren (103), und zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards (601) zwischen den zumindest zwei Messtoren (103), einen Prozessor zum Berechnen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten basierend auf einer Grenzbedingung, wobei ein Argument der Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten bei DC Null ist, und zum Berechnen aller verbleibenden Vorwärts- und Rückwärts-Fehlerkoeffizienten, eine Einrichtung zum Messen einer DUT (101), wobei der Prozessor die systematischen Fehler in der Einrichtung zum Messen der DUT (101) basierend auf den Fehlerkoeffizienten korrigiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 52, bei der der Vektornetzwerkanalysator (200) mehr als zwei Messtore (103) aufweist und bei der die Einrichtung zum Messen alle direkten Paare der Messtore misst, und die ferner eine Einrichtung aufweist zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards zwischen indirekten Paaren von Messtoren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 52 oder 53, bei der der Prozessor eine elektrische Länge einer verschobenen Referenzebene für jedes der zumindest zwei Messtore berechnet und die verschobene Referenzebene korrigiert, um mit einer DUT-Messebene zusammenzufallen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 53 oder 54, bei der der Prozessor jeweilige elektrische Längen einer verschobenen Referenzebene für das direkte Paar von Messtoren berechnet und die verschobene Referenzebene für jedes direkte Paar korrigiert, um mit einer DUT-Messebene zusammenzufallen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 55, bei der der Prozessor die verschobenen elektrischen Längen berechnet, durch Anpassen eines Arguments einer Charakteristik eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards an eine gerade Linie und Verwenden einer Steigung der geraden Linie, um die verschobene elektrische Länge zu berechnen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 55 oder 56, bei der der Prozessor die verschobene Referenzebene verschiebt, durch Einstellen jeweiliger Elemente einer korrigierten S-Parametermatrix gemäß:
wobei δθ aus der jeweiligen elektrischen Länge als eine Funktion der Frequenz berechnet wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 52 bis 57, bei der der Prozessor ferner einen Typ eines Hochreflexions-Kalibrierungsstandards bestimmt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 58, bei der der Prozessor den Typ des Hochreflexionsstandards bestimmt, durch Anpassen von Argumenten von zwei möglichen Lösungen für einen Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten an eine gerade Linie und Identifizieren, welche Lösung bei DC näher an der Nullphase ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 53 bis 59, bei der der Prozessor eine verschobene elektrische Länge zwischen den indirekten Paaren unter Verwendung von Lastanpassungs- und Quellanpassungs-Fehlerkoeffizientenausdrücken berechnet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 60, bei. der
wobei S_{21_thru_nm} gleich S_{21_thru_nm} ist und ein Argument beider Lösungen für S_{21_thru_nm} an eine gerade Linie angepasst ist, wobei die Lösung, die einen y-Schnittpunkt am nächsten an Null aufweist, die korrekte Lösung ist, und das resultierende Argument der korrekten Lösung die elektrische Verzögerung ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 54 bis 61, die ferner eine Einrichtung aufweist zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines Quell-abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards zwischen indirekten Paaren von Messtoren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 62, bei der der Prozessor eine unterschiedliche jeweilige verschobene elektrische Länge zwischen jedem direkten und indirekten Paar von Messtoren berechnet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 63, bei der der Prozessor zum Verschieben ein Argument der jeweiligen S-Parameter der gemessenen DUT gemäß jeweiligen der verschobenen elektrischen Längen modifiziert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 64, bei der der Prozessor die verschobene Referenzebene verschiebt, durch Einstellen jeweiliger Elemente einer korrigierten S-Parametermatrix gemäß:
wobei δθ aus der jeweiligen elektrischen Länge als eine Funktion der Frequenz berechnet wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 63 bis 65, bei der der Prozessor eine verschobene elektrische Länge zwischen proximalen Paaren durch Mitteln einer ver schobenen elektrischen Länge zwischen dem direkten Paar und dem indirekten Paar, die jeweilige Messtore des proximalen Paares gemeinsam haben, berechnet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 63 bis 66, bei der die Einrichtung zum Messen ferner eine Einrichtung zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexions- und -Übertragungs-Charakteristika eines lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards für proximale Paare der Messtore aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 67, bei der der Prozessor Übertragungsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten unter Verwendung von Ergebnissen einer Messung des lokal abgeschlossenen Durchgangskalibrierungsstandards für die proximalen Paare berechnet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 63 bis 68, bei der der Prozessor eine verschobene elektrische Länge für proximale Paare von Messtoren aus einem Durchschnitt der verschobenen elektrischen Längen für direkte und indirekte Paare berechnet, die Messtore des proximalen Paares gemeinsam haben.
Vorrichtung gemäß Anspruch 69, bei der der Prozessor zum Verschieben ein Argument der jeweiligen S-Parameter der gemessenen DUT gemäß jeweiligen der verschobenen elektrischen Längen modifiziert.
Verfahren zum Messen einer zu testenden Vorrichtung, das folgende Schritte aufweist: Erhalten von gemessenen S-Parametercharakteristika eines Reflexions-, eines Leitungs- und eines Durchgangs-Kalibrierungsstandards über einen Bereich von Stimulus-Frequenzen für jedes Tor der zu testenden Vorrichtung, Berechnen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten basierend auf Ergebnissen aus den gemessenen Charakteristika unter Verwendung einer Grenzbedingung, wobei ein Argument der Reflexionsverfolgungskoeffizienten bei DC Null ist, Berechnen aller verbleibenden Vorwärts- und Rückwärts-Fehlerkoeffizienten, Erhalten von gemessenen S-Parametercharakteristika einer DUT über den Frequenzbereich, Korrigieren von systematischen Fehlern in den gemessenen S-Parametercharakteristika für die DUT basierend auf den Fehlerkoeffizienten.
Computerlesbares Medium, das greifbar ein Programm von Anweisungen verkörpert, die durch einen Computer ausführbar sind, um ein Verfahren zum Bestimmen tatsächlicher S-Parametercharakteristika einer zu testenden Vorrichtung durchzuführen, basierend auf gemessenen S-Parametercharakteristika der zu testenden Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erhalten von gemessenen S-Parametercharakteristika von Reflexions-, Leitungs- und Durchgangs-Kalibrierungsstandards über einen Bereich von Stimulusfrequenzen für jedes Tor der zu testenden Vorrichtung, Berechnen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionsverfolgungs-Fehlerkoeffizienten basierend auf Ergebnissen von den gemessenen Charakterisitika unter Verwendung einer Grenzbedingung, wobei ein Argument der Reflexionsverfolgungskoeffizienten bei DC Null ist, Berechnen aller verbleibenden Vorwärts- und Rückwärts-Fehlerkoeffizienten, Erhalten von gemessenen S-Parametercharakteristika der zu testenden Vorrichtung über den Frequenzbereich, Korrigieren von systematischen Fehlern in den gemessenen S-Parametercharakteristika der zu testenden Vorrichtung basierend auf den Fehlerkoeffizienten.