一种S参数的单端口差分测试设备的制作方法

本实用新型属于差分电路特性的测量领域，具体涉及一种s参数的单端口差分测试设备。

背景技术：

差分电路结构因其具有很好的增益、二阶线性度、突出的抗杂散应变以及抗噪声性能而越来越多地被人们采用。要通过直接测量的方式来表征平衡电路特性的话，通常需要使用昂贵的四端口矢量网络分析仪。

在ieeemicrowavemagazine中公开了名称为“用二端口s参数来表征差分电路的特性”的文章，里面提供了一种巴伦结构，能够实现平衡结构到不平衡结构的转换功能，射频工程师通过使用单端口矢量网络分析仪来配合巴伦结构，从而实现对差分电路特性的测量。

但是，巴伦结构的单端口分析仪器，其巴伦结构成本仍然较高，而且误差更大，很难适用于工厂或车间的批量化生产需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有技术中采用巴伦结构的单端口矢量网络分析仪存在成本较高、误差更大的问题，提供另外一种结构的单端口矢量网络分析仪，具体地，为一种s参数的单端口差分测试设备，采用电阻组成的阻抗匹配器，以不平衡射频端口完成对差分信号的s参数的测试；同时，设置有补偿电路，校准时引入正向补偿，从而补偿在测量时的误差。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种s参数的单端口差分测试设备，包括单端口测试仪器；

所述单端口测试仪器包括一对信号端口，所述一对信号端口分别连接有阻抗匹配器，每个阻抗匹配器的输出端连接有用于连接差分器件的测试端口组；

所述测试端口组连接有可切换的补偿电路。

可选地，所述补偿电路为lc补偿电路。

可选地，所述测试端口组包括直通测试端口组，一对所述直通测试端口组的正极之间连接、负极之间分别连接电感器件，每个所述直通测试端口组的正负极之间连接电容器件。

可选地，所述补偿电路为电容器件。

可选地，所述测试端口组包括负载测试端口组，每个负载测试端口组的正负极之间连接负载电阻和所述电容器件。

可选地，所述测试端口组包括直通测试端口组，一对所述直通测试端口组的正极之间连接、负极之间分别连通，每个所述直通测试端口组的正负极之间连接所述电容器件。

可选地，所述阻抗匹配器为50ω：100ω。

可选地，所述阻抗匹配器包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻并联在连接信号端口的信号线与接电线之间，第二电阻的信号线串联在信号线上。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的s参数的单端口差分测试设备，采用单端口测试仪器(即单端口矢量网络分析仪)，在信号端口配置阻抗匹配器，使得单端口的不平衡仍然适用于对待测器件的差分测试，阻抗匹配器采用成本较低的电阻构成，相较于现有技术的巴伦结构，成本更低，而电阻的频率特性很容易达到1000mhz，从而更适合目前流行的5g/10g网络器件的测量，同时成本低也更加容易实现批量化测试；

同时，本实用新型在校准时引入了补偿电路，从而能够在测试前，先进行校准，校准时引入一定的损耗，校准完成，测量产品时再移除此补偿电路，使得产品测试结果得到正向补偿，从而消除测量误差。

附图说明

图1是本实用新型的s参数的单端口差分测试设备的电路原理图；

图2是本实用新型的测试端口组的电路原理图。

附图标记：110-单端口测试仪器，120-信号端口，130-阻抗匹配器，131-第一电阻，132-第二电阻，140-测试端口组，141-直通测试端口组，142-开路测试端口组，143-短路测试端口组，144-负载测试端口组，201-lc补偿电路,202-电容器件。

具体实施方式

名称解释：

s参数，也就是散射参数。是微波传输中的一个重要参数。s12为反向传输系数。s21为正向传输系数，也就是增益。s11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，s22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。s参数描述了传输通道的频域特性，通过s参数，我们能看到传输通道的几乎全部特性。信号完整性关注的大部分问题，例如信号的反射，串扰，损耗，都可以从s参数中找到有用的信息。

矢量网络分析仪器，是一种电磁波能量的测试设备。它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位，矢量网络分析仪也能用史密斯圆图显示测试数据。

单端口测试：在要求频率范围不高于100mhz时，单端口测试的结果还能满足网络用户的需求，当高频网络通信中信号频率达到100～500mhz甚至更高频率要求时，由于此方法为不平衡测量方法，而实际客户使用时的信号时差分平衡信号，加了匹配器后信号通过的回路也较长，测试治具上的误差不能完全抵消，会等效为寄生电容，导致测试结果偏差较大，不能反映器件实际的参数水平，也不就能满足对应网络客户的要求。

利用单端口来实现对s参数的测试以达到多端口测试的效果，是本申请所要解决的技术问题。

下面结合具体的实施方式，对本实用新型的技术方案做详细阐述：

参照图1，本实施例的s参数的单端口差分测试设备，包括单端口测试仪器110，单端口测试仪器110采用的是现有的单端口结构的矢量网络分析仪器，矢量网络分析仪器具有一对信号端口120，每个信号端口120具有连接信号线的信号端和连接接地线的接地端。信号端口120一般为同轴电缆连接端子，外圆周即为接地端，中间为信号端，而连接信号端口120的一般采用同轴电缆，中间为连接信号端的信号线，外圆周为连接接地端的接地线。

单端口测试仪器110的信号端口120分别连接有阻抗匹配器130，每个阻抗匹配器130的输出端连接有用于连接差分器件的测试端口组140。

具体地，阻抗匹配器130包括第一电阻131和第二电阻132，第一电阻131并联在连接信号端口120的信号线与接电线之间，第二电阻132的信号线串联在信号线上。本实施例中，第一电阻131和第二电阻132均采用贴片电阻，阻值均为69.8ω，使得50ω的阻抗能够在阻抗匹配器130的输出一侧达到100ω，以适配差分网络器件的测试。贴片电阻由于结构简单、成本低廉，所以能够有效降低整个测试设备的成本，能够实现批量化配置，提高差分网络器件的测试效率。

参照图2，测试端口组140包括直通测试端口组141、开路测试端口组142、短路测试端口组143以及负载测试端口组144，而在差分网络器件的s参数测试过程中，一般出现误差的是直通测试端口组141进行直通测试、以及负载测试端口组144进行负载测试过程中，而对于差分网络器件，在开路测试端口组142和短路测试端口组143基本上不存在测量误差，所以本实施例仅针对直通测试端口组141和负载测试端口组144连接有可切换的补偿电路，补偿电路可以是lc补偿电路201，也可以是电容器件202，补偿电路与对应的测试端口组140可设置切换开关，在校准时闭合测试端口组140与补偿电路，而在测试时切断测试端口组140与补偿电路，切换开关可以选用现有技术来的开关来实现，本实施例不做多过赘述。

进一步地，针对直通测试，本实施例在一对直通测试端口组141的正极之间连接、负极之间分别连接电感器件，每个直通测试端口组141的正负极之间连接电容器件。当使用单端口测试仪器110测试频率100～500mhz时，单端测试比多端差分测试的s21会有-0.1～-1.5db的线性下降。

表1.现有的多端口差分测量和单端口测量的测量结果

如表1所示，现有的s21测试时，只有100mhz时，单端口测量能够与多端口差分测量差异较小，满足要求，而对于300mhz-500mhz时，差异较大，无法满足要求。

为了补偿这种误差，在单端测量校机s21(直通校机)时，通过增加lc线性网络,即电感器件和电容器件组成的lc补偿电路201，从而有意引入一定的损耗，校机完成测量产品时再移除此补偿电路，使得产品测试结果得到正向补偿，如表2所示，经过试验测试结果能几乎达到多端差分测试结果，给客户送样也能满足客户要求。

表2.现有的多端口差分测量和本申请的单端口测量的测量结果

如表2所示，通过引入补偿电路后，单端口测量与多端口差分测量的误差均在可接受范围内。

直通测试端口组141的正极之间连接、负极之间可以连接电感器件，也可以不用连接电感器件而直接分别连通，每个直通测试端口组141的正负极之间连接电容器件，同样也可以实现补偿误差。

针对负载测试，每个负载测试端口组144的正负极之间连接负载电阻和电容器件202，利用相同的原理，通过引入电容器件202作为补偿电路，从而在校准时引入正向补偿，校准完成后移出补偿电路，以补偿测试时产生的误差。

本实用新型的单端口差分测试设备的测试方法，包括以下步骤：

校准：单端口测试仪器110的测试端口组140连接工程测试过的标准器件，接入补偿电路，进行校准；工程测试过的标准器件可以是经过多端口差分仪器测量过的标准器件，特性符合要求。

测试：单端口测试仪器110的测试端口组140连接待测器件，移除补偿电路，进行s参数测试，待测器件是需要测量的产品。

在实际生产过程中，一次校准后，可以利用单端口测试仪器110对批量待测器件进行s参数测试，单端口差分测试设备可以配置多组，实现批量化生产。

本实施例采用的贴片电阻构成的阻抗匹配器130，相比于现有技术的巴伦结构，成本更低。由于没有采用巴伦结构，就不会产生阻抗不匹配的来回反射和寄生电感引来的测试波形脉冲。而本实施例采用的贴片电阻，其频率特性很容易达到1000mhz，而目前能够达到1000mhz的巴伦结构的供应量少、价格昂贵、交付时间长，使用不方便，一般在实验室能够使用，而在批量化测试时，则很难实施。