专利名称：多端口装置的分析设备和方法及其校正方法
技术领域：
本发明涉及一种多端口装置的设备和方法，用于分析具有三个或多个端子(端口)的的多端口装置的特性，尤其涉及一种多端口装置的分析设备和方法和一种用于该多端口分析设备的校正方法，用于高效和高动态范围地测量多端口装置的各种参数，而不改变所测试的多端口装置和分析设备之间的连接关系。
背景技术：
为了分析高频元件的特性，例如在各种通信系统中使用的通信装置(所测试的装置)，经常使用一个网络分析器。网络分析器获取被测试装置的各种测试参数，例如传输函数、反射特性和相位特性(下文称作“散射参数S”或“S参数”)。这些S参数在现有技术中是公知的，并通过观察响应于来自网络分析器的一测试信号导致的所测试装置的频率响应(电压和相位)来确定。
一个网络分析器通常包括两个端口，一个是输入端口，另一个是输出端口。输入端口向所测试设备发送一个扫描频率信号(测试信号)，输出端口接收所测试设备的响应输出信号。通常如此构造网络分析器的输入端口和输出端口，以便通过网络分析器中的一个开关操作可以将任一端口切换到另一个。这样一个网络分析器的结构的示例在
图1的方框图中被图示。
简要描述图1所示的网络分析器的结构和操作。网络分析器10具有两个输入/输出端口(测试端口)P1和P2，分别连接到方向桥(或方向耦合器)51和52。每个桥51和52用作信号分离电路。来自信号生成器55的一个测试信号被发送给桥51或桥52中的任一个，通过开关53来选择。测试信号(扫描频率信号)被从测试端口P1或测试端口P2中选定的一个发送给所测试的设备(未图示)。来自信号发生器55的测试信号还被作为参考信号发送给网络分析器的内部。即，这个参考信号和来自桥51或52的输入信号被分别提供给变频器57、58和59，由其转换成较低频率的信号。
由模数转换器61、62和63将变频后的输入信号和参考信号分别转换成数字信号。由数字信号处理器(DSP)65处理数字信号以确定所测试设备的S参数。在控制系统整体操作的CPU 68的控制之下，由显示器69以各种格式显示S参数或根据S参数获得的其它数据。
被测试的设备，例如在通信系统中使用的装置和元件，有时不仅仅由两个端子(端口)构成，而是三个或更多的端子(在下文也可以称作“多端口装置”)。为了测量多端口装置的S参数，可以将具有三个或更多端口的S参数测试仪与具有两个端口的网络分析器结合使用。这样一个例子在图2中图示，其中一个三端口DUT被连接到具有三个端口的一个三端口S参数测试仪。
在使用图2的三端口测试仪时，在将DUT连接到测试端口90、92和94之前，最好校正测试仪以便高精度地测试DUT。典型地，通过在测试端口90和92之间、测试端口92和94之间和测试端口94和92之间使用一个预定的两端口校正仪执行这样一个校正处理。然后，将DUT连接到测试仪，并测量S参数。
将更详细地描述使用常规网络分析器测量三端口装置的S参数的过程。图3是一个方框图，图示为三端口装置测试而设计的网络分析器的一个例子。图3的网络分析器300包括一个三端口测试仪，因此，以与图2所示例子相同的方式来工作。
网络分析器200包括一个信号源210，它生成一个扫描频率信号；开关212、214、216、218和220，每个开关具有两个开关电路(用圈1和圈2表示)；接收器电路222和三个方向桥(耦合器)230、232和234。接收器电路222包括三个测量单元224、226和228。因此，图3的接收器电路222对应于图1的变频器57、58、59和模数转换器61、62、63以及DSP 65。测量单元228测量信号源210的信号电平，即参考电平“R”。其它测量单元224和226测量来自所测试装置(DUT 40)的输出信号(传输信号和/或反射信号)的信号电平。在这个例子中，基于测量单元224和228之间电压比的测量结果被表示为“测量A”，基于测量单元226和228之间电压比测量结果被表示为“测量B”。
图4是一个表格，表示当使用图3的网络分析器测试三端口设备300的S参数时，S参数的类型与开关设置以及信号扫描操作的数量之间的关系。在图4中，标记SW1-SW5分别对应于图3的开关212-220。当开关中的开关电路(圈1或圈2)接通(ON)时，它被连接到一条通往其它电路元件的路径，当开关电路切断(OFF)时，它通过一个终端电阻器接地。
三端口装置(DUT)40连接到网络分析器200的测试端口240、242和244。首先，进行开关设置以便测试信号通过测试端口240提供给DUT 40。在这种情况下，网络分析器200测量DUT 40的S参数S11、S21和S31。例如，为了测量S参数S11，测试(扫描频率)信号210通过开关212(SW1)和测试端口240被提供给DUT 40。同时，由测量单元224通过方向桥230和开关216(SW3)接收来自DUT 40的一个输入端子(1)的反射信号以执行“测量A”。也在这个时候，为了测量S参数S21，由测量单元226通过桥232和开关218(SW4)和220(SW5)接收来自DUT 40的一个端子(2)的传输信号以执行“测量B”。因而，使用一次扫描的测试信号210能够测量S参数S11和S21。
为了测量S参数S31，当将测试信号210通过测试端口240施加给DUT 40的端子(1)时，测量来自DUT 40的端子(3)的传输信号。因而，开关5改变其连接，以便来自DUT 40的端子(3)的传输信号通过方向桥234和开关220由测试单元226接收。如上所述，为了测量S参数S11、S21和S31，如图4左面一列所示，扫描信号必须被两次施加给端子(1)。
以类似的方式，通过将测试信号施加给DUT 40的端子(2)，在如图4的中间一列所示的设置下，网络分析器200测量DUT 40的S参数S12、S22和S32。在如图4的右边一列所示的设置下，网络分析器200进一步分析DUT 40的S参数S13、S23和S33。因此，所有的S参数在上述过程和条件下被测量。
在使用图2的三端口测试仪或图3的三端口网络分析器200的测量中，然而，问题在于即使在两个测试端口之间执行过校正过程(两个端口的校正)之后，被测试的三端口装置的测量精度也不足够高。更具体地说，在测试DUT之前，将在图2中的测试端口90和92(图3中的240和242)、图2中的测试端口92和94(图3中的242和244)和图2中的测试端口94和90(图3中的244和240)之间执行两个端口的校正。然而，通过上述校正过程，尽管可以消除两个测试端口之间的误差项(系数)，但第三测试端口中的误差系数没有被完全校正。例如，在测试端口90和92(240和242)之间的校正时，在这种情况下测试端口94上的误差没有被测量或补偿。
如上所述利用常规测试仪或网络分析器200测量S参数所涉及的另外一个问题是它需要很长的时间来完成测量。例如，如图4的表格所示，为了测量三个S参数中的每一组，都必须将扫描测试信号两次施加给DUT。因而，为了获得所有的九个S参数，测试信号扫描必须被六次反复地施加给DUT，导致完成测量之前一个很长的时间。
进一步的问题涉及信号损耗，即测量的动态范围。因为图3的例子包括串行连接到开关216或开关220用于传输来自DUT的信号的开关218，在信号到达测量单元224或226之前将产生信号损耗。这样一个信号损耗降低了网络分析器中的测量动态范围或测量灵敏度。
在使用两端口网络分析器(图5A)或两端口测试仪(图5B)来测试三端口装置(DUT)时，必须通过已知数值的终端电阻来终接DUT的第三端子。在测量S参数之前，在两个测试端口P1和P2(Q1和Q2)之间执行两个端口的校正。然后，将DUT的两个端口(端子)连接到网络分析器(图5A)或测试仪(图5B)的测试端口，同时将DUT的其余端口连接到一个终端电阻R。在这种情况下，测量DUT两个端口的S参数。然后，通过将DUT的下两个端口连接到测试端口和将终端电阻R连接到DUT的其余端口，测量涉及所连接的两个端口的S参数。通过多次重复类似的处理，可以获得所有的S参数。
在使用如上所述的图5A的两端口网络分析器或图5B的两端口测试仪的测量中，DUT和网络分析器(测试仪)以及终端电阻R之间的连接必须被人工地改变多次。因此，这种测试方法的缺点在于复杂和费时。而且，在终端电阻R偏离理想值的情况下，可能会出现终端电阻R在端口上的反射，导致S参数测量中的误差。
发明概述因此，本发明的一个目的是提供一种多端口装置的分析设备和方法，能够以高效率和准确度来准确地测量具有三个或更多端口(端子)的一个多端口装置的参数。
本发明的一个目的是提供一种多端口装置分析设备的校正方法，能够检测分析设备的误差系数，并在多端口装置的测量中补偿这种误差系数。
本发明进一步的目的是提供一种多端口装置的分析设备和方法，用于以高效率和高动态范围测量多端口装置的各种参数，而不改变所测试的多端口装置和分析设备之间的连接关系。
本发明的又一个目的是提供一种三端口装置的分析设备及其校正方法，用于以高效率、高准确度和高动态范围来测量三端口装置的S参数。
本发明进一步的目的是提供一种借助于一个两端口网络分析器的多端口装置分析设备，用于以高效率和高准确度来测量一个三端口装置的S参数。
为了测试具有三个或更多端口的多端口装置，本发明的多端口装置分析设备包括一个信号源，用于将一个测试信号提供给所测试的多端口装置(DUT)的一个端子；多个测试端口，用于将多端口DUT的所有端子连接到相应的测试端口；多个测试单元，用于测量来自被连接到多端口DUT相应端子的相应测试端口的信号；一个参考信号测量单元，用于测量测试信号，以获得多个测量单元对来自测试端口的信号进行测量的相关参考数据；多个终端电阻，每个被分配给一个测试端口；和开关装置，用于选择性地将测试信号提供给测试端口(输入端口)之一，将终端电阻从提供有测试信号的测试端口(输入端口)断开，同时将终端电阻连接到所有其它的测试端口；其中获得多端口DUT的参数，而不改变测试端口和DUT端子之间的连接，同时直到所有的测试端口已经被指定为输入端口之后才改变测试端口的选择。
根据本发明，因为本发明的多端口装置分析设备具有能够连接多端口DUT的所有端口的多个端口，一旦DUT被完全连接，不需要改变分析设备和DUT之间的连接关系。而且，多端口装置分析设备在每个测试端口(用于从DUT接收信号)上提供有一个终端电阻，并且每个终端电阻被同时包括在校正阶段和S参数测量阶段中。因而，即使终端电阻偏离理想值，也可以实现准确的测量。
附图的简要说明图1是一个方框图，表示具有两个测试端口的一个网络分析器中结构的一个例子。
图2是一个示意图，表示在常规技术中使用网络分析器和三端口测试仪的组合来测量一个三端口装置的结构的例子。
图3是一个示意图，表示用于分析一个三端口装置的其中包括一个三端口测试仪的一个网络分析器的结构的例子。
图4是一个表格，表示当使用图3的网络分析器来测试三端口装置的S参数时S参数的类型和开关设置等。
图5A是一个示意图，表示由一个两端口网络分析器测量一个三端口装置的基本结构；和图5B是一个示意图，表示由一个两端口测试仪测量一个三端口装置的基本结构。
图6是一个方框图，表示作为本发明的多端口装置分析设备第一实施例的一个三端口网络分析器。
图7是一个表格，表示当使用图6的多端口装置分析设备测试一个三端口装置时S参数类型和开关设置之间的关系。
图8是一个示意图，表示一个三端口装置测试设备，它是在本发明第一实施例中一个三端口网络分析器和一个三端口测试仪的一种组合。
图9是一个表格，表示在图8所示的三端口装置分析设备中的测量模式。
图10(a)表示用于在图9的表格中用“S”标记的测试端口的信号流模型；和图10(b)表示用于在图9的表格中用“R”标记的测试端口的信号流模型。
图11是当所测试的装置被连接到图8所示的三端口装置分析设备中的测试仪的信号流图。
图12是一个流程图，表示在图6和图8所示的本发明的三端口装置分析设备中的校正过程。
图13表示在断开所测试设备的校正过程中本发明的多端口分析设备的信号流图。
图14是一个方框图，表示具有用于测量包括n个端口的一个多端口装置的n个测试端口的第二实施例中一个多端口装置分析设备的基本结构的一个例子。
图15是一个流程图，表示在具有n个测试端口的图14的多端口装置分析设备中基本操作过程的一个例子。
图16是一个方框图，表示用于测量在具有n个测试端口的图14的多端口装置分析设备中涉及的第一组误差系数的结构的一个例子。
图17是一个方框图，表示用于测量在具有n个测试端口的图14的多端口装置分析设备中涉及的第二组误差系数的结构的一个例子。
图18是一个流程图，表示用于测量图14的多端口装置分析设备中误差系数的操作过程的一个例子，它是图15的流程图的一个子程序。
图19是一个方框图，表示用于测试具有n个端口的多端口装置的图14的多端口装置分析设备在测试信号被提供给下一个测试端口时的基本结构的一个例子。
图20是一个方框图，表示使用一个两端口网络分析器来测量一个三端口装置的第三实施例中一个多端口装置分析设备的结构的一个例子。
图21是一个表格，表示图20的分析设备中的测量模式。
图22(a)表示用于在图21的表格中用“S”标记的测试端口的信号流模型；图22(b)表示用于在图21的表格中用“R”标记的测试端口的信号流模型。
图23是一个信号流图，用于在图21的表格中用“L”标记的测试端口。
图24是当所测试的设备被连接时图21的测量模式a中的信号流图。
图25是一个流程图，表示在图20所示的本发明的多端口(三端口)分析设备的校正过程。
图26表示在所测试的设备被断开的校正过程中图20的分析设备的信号流图。
实施例的详细说明将参考附图描述本发明的优选实施例。将参考图6-13描述本发明的多端口装置分析设备，图6-13涉及该三端口分析设备。图6的三端口分析设备是在同一外壳内具有一个三端口测试仪的网络分析器100。网络分析器100包括一个信号源112、电源分配器114、包含测量单元122、124、126和128的一个接收器电路120、开关130和132，其中每个都包括两个开关电路和终端电阻(标准化阻抗)、方向桥(或耦合器)134、136和138和测试端口144、146和148。
信号源112生成一个测试信号，该信号的整个频率响应于来自扫描控制器116的一个控制信号在预定范围内线性地变化。电源分配器分离来自信号源112的测试信号，并将测试信号通过开关130和132提供给三端口DUT 140的选定端子和接收器电路120中的测量单元122。
接收器电路120具有四个测量单元122、124、126和128。每个测量单元可以由变频器、模数转换器和信号处理器构成，如图1所示。测量单元122测量信号源112的信号电平即参考电平“R”。其它测量单元124、126和128测量来自三端口DUT 140的输出信号(传输信号和/或反射信号)的信号电平。在这个例子中，基于测量单元122和124之间电压比的测量结果被表示为“测量A”，基于测量单元122和126之间电压比的测量结果被表示为“测量B”。而且，基于测量单元122和128之间电压比的测量结果被表示为“测量C”。
每个开关130和132包括在图6中用圈1和圈2表示的两个开关电路，以便将电路连接到外部信号路径或内部终端电阻。开关130和132中的每个终端电阻被设置为DUT 140和网络分析器的特性(标准化)阻抗，通常为50欧姆。因而，开关130和132用于向三端口DUT的选定输入端口提供测试信号，并终接DUT的其它端口。
方向桥(或方向耦合器)134、136和138将测试信号从开关130和132发送给DUT，并检测来自DUT的信号(传输信号和/或反射信号)，并将所检测的信号提供给接收器电路120。来自方向桥134的检测信号被提供给测试单元124，来自方向桥136的检测信号被提供给测量单元126，来自方向桥138的检测信号被提供给测量单元128。
图7是一个表格，表示当利用图6的网络分析器测试三端口DUT140的S参数时，S参数类型和开关设置以及信号扫描次数之间的关系。在图7中，标记SW1和SW2分别对应于开关130和132。在该表格中，当开关电路(用圈1或圈2表示)闭合时，意味着开关电路被连接到外部电路元件，而当开关电路切断时，意味着开关电路通过终端电阻接地。
三端口DUT 140连接到网络分析器100的测试端口144、146和148。首先，设置开关130以便测试(扫描频率)信号通过方向桥134和测试端口144被提供给DUT 140的端口(1)。在这种情况下，网络分析器100测量DUT 140的S参数S11、S21和S31。来自DUT 140的端口(1)的反射信号由测量单元124通过方向桥134接收以确定S参数S11(测量A)。为了测量S参数S21，来自DUT 140的端口(2)的传输信号由测量单元126通过方向桥136接收(测量B)。为了测量S参数S31，来自DUT 140的端口(3)的传输信号由测量单元128接收(测量C)。因而，利用测试信号的单次扫描同时测量了三个S参数S11、S21和S31。
然后，开关130和132如图7的中间一列被设置，以便测试(扫描频率)信号通过方向桥136和测试端口146被提供给DUT 140的端口(2)。在这种情况下，网络分析器100测量DUT 140的S参数S12、S22和S32。来自DUT 140的端口(1)的传输信号通过方向桥134由测量单元124接收，用于测量S参数S12(测量A)。来自DUT 140的端口(2)的反射信号由测量单元126通过方向桥136接收，用于测量S参数S22(测量B)。来自DUT 140的端口(3)的传输信号由测量单元128接收，用于测量参数S31(测量C)。因而，利用测试信号的单次扫描同时测量了三个S参数S12、S22和S32。
接着，开关130和132如图7右边一列被设置，以便测试(扫描频率)信号通过方向桥138和测试端口148被提供给DUT 140的端口(3)。在这种情况下，网络分析器100测量DUT 140的S参数S13、S23和S33。来自DUT 140的端口(1)的传输信号由测量单元124通过方向桥134接收，用于测量S参数S13(测量A)。来自DUT 140的端口(2)的反射信号由测量单元126通过方向桥136接收，用于测量S参数S23(测量B)。来自DUT 140的端口(3)的传输信号通过方向桥138由测量单元128接收，用于测量参数S33(测量C)。因而，利用测试信号的单次扫描同时测量了三个S参数S13、S23和S33。
如上所述，本发明的网络分析器具有与DUT 140端口数相同数目的测量单元124、126和128(除了用于参考测试信号的测量单元122之外)。使用测试信号的单次扫描同时估算了来自DUT 140的相应三个端口的三个信号(一个反射信号和两个传输信号)。而且，因为每对测量单元和方向桥被分配给DUT的一个端口，来自DUT的三个信号被发送给相应的测量单元，而不是开关或改变传输路径中的连接关系。因而，大大降低了传输路径中的信号损耗，从而实现了一个更宽的动态范围。
将参考图8-13描述本发明的校正方法。图8是一个示意方框图，表示一个三端口分析设备，它是三端口网络分析器10和三端口测试仪30的组合。尽管图8的例子包括分开的网络分析器和测试仪，这个设备的结构与在同一外壳内具有测试仪的图6的网络分析器基本上相同。
在图8中，网络分析器102包括信号源12、扫描控制器14、三个测量单元14、16和18、测量控制器24、显示器26和控制器28。信号源12在扫描控制器14的控制下生成一个正弦波测试信号。例如，信号源12和扫描控制器14形成一个频率合成器，由其生成频率在预定范围内线性改变(扫描)的测试信号。当测试一个三端口装置(DUT)40时，测试信号通过开关32(测试仪302)的选择被提供给DUT 40的一个端口。测量单元14、16和18对应于图6的网络分析器中的测量单元124、126和128。
测量控制器24控制网络分析器102的整体操作，包括执行一个校正程序以确定整个分析设备的误差系数，并补偿该误差系数以获得具有高准确度的DUT的S参数。显示器26显示各种测量条件和测试参数的测量结果。控制器28包括各种按键、开关和指示设备以用作与设备操作者的接口。
测试仪302包括开关32、三个方向桥(方向耦合器)34、36和38、和三个测试端口44、46和48。所测试设备(DUT)40的三个端口通过电缆111被连接到相应的测试端口。开关32选择性地将测试信号从信号源12提供给测试端口44、46或48之一，即DUT 40的一个端口(端子)。方向桥34、36和38检测并将信号从相应的测试端口即DUT 40的端口传送到相应的测量单元14、16和18。
图9是一个表格，表示在图8的分析设备中的测量模式。这个表格图示了关于测试仪30的哪个测试端口将测试信号提供给DUT和哪个测试端口从DUT接收信号。例如，在模式“a”中，测试端口44用作信号源“S”，而测试端口44和48用作接收器“R”以将所接收的信号发送给测量单元16和18。然而，应当注意，因为来自DUT通过测试端口44的反射信号也由测试单元14接收，在该表中的标记“S”同时意味着信号源和接收器。因而，在模式“a”中测量DUT的S参数S11、S12和S31，在模式“b”中测量DUT的S参数S12、S22和S32，和在模式“c”中测量DUT的S参数S13、S23和S33。
参见图10和图11的信号流图，下面将描述在图9表格中测量模式a-c中涉及的误差因子或项目(系数)。图10(a)表示用于在图9的表格中用“S”标记的测试端口的信号流模型，和图10(b)表示用于在图9的表格中用“R”标记的测试端口的信号流模型。每个测试端口44、46和48用两个节点表示，图10(a)中的节点50和52，以及图10(b)中的节点54和56。
如图10(a)所示，针对连接到信号源12的测试端口，来自信号源12的测试信号被输入给节点50。同时，测试信号的一部分被传送给“R”模式中的其它测试端口，例如通过测试仪302中的方向桥(误差系数Ed方向性)。来自DUT 40的反射信号被输入给反射节点52。同时，反射信号的一部分被传送给“R”模式的测试端口(误差系数Er反射跟踪)，并且反射信号的另一部分被测试端口或者测试仪302中的其它元件反射回来，并返回输入节点50(误差系数Es源匹配)。
如图10(b)所示，针对仅连接到测量单元的测试端口，即在“R”模式中，由测量单元接收来自DUT的一个信号。同时，来自DUT的信号的一部分被输入给反射节点54，并传送给“R”模式测试端口(误差系数Et传输跟踪)，信号的另外一部分被测试端口或测试仪302中的其它元件反射回来，并返回输入节点56(误差系数E1负载匹配)。
图11是当DUT被连接到图9的测量模式“a”中的测试仪302时的信号流图。对于三端口DUT 40，将定义九个参数S11、S12、S13、S22、S22、S23、S31、S32和S33，其中每个参数是用复数表示的幅度比。S21和S31分别表示从测试端口44到测试端口46和48的传输系数。S11表示在测试端口44上的反射系数。类似地，S32和S12分别表示从测试端口46到测试端口48和44的传输系数。S22表示在测试端口46上的反射系数。S13和S23分别表示从测试端口48到测试端口44和46的传输系数。S33表示在测试端口48上的反射系数。上述所有的S参数可以通过由测量单元14、16和18经测量模式a-c测量电压和相位来测量。
如参考图10(a)和图10(b)所述的，并且如图11所示的，在S参数测量中涉及各种误差系数(项目)。例如，在测量模式“a”中，同时连接到信号源和测量单元14的测试端口44与三个误差系数Ed、Es和Er有关。连接到测量单元16的测试端口46与两个误差系数Et和El有关，和连接到测量单元16的测试端口48与两个误差系数Et’和El’有关。而且，来自测试源12的测试信号的一部分可能在测试仪302中泄漏，并到达测量单元16和18，因而，这些泄漏信号也可以被视为误差系数(Ex，Ex’隔离)。因此，为了高准确度地测量三端口DUT的S参数，必须检测和补偿这些误差系数(项)。
图12是一个流程图，表示在本发明的三端口装置的分析设备中的校正处理。在该校正处理中，DUT 40被从分析设备的测试端口断开。图13表示在DUT被断开的校正处理中分析设备的信号流图。在图12和13中，连接到信号源的测试端口用“测试端口a”表示，对应于“测试端口a”的测量单元被表示为“电路a”。未被连接到信号源的测试端口分别用“测试端口b”和“测试端口c”表示，对应于测试端口b和c的测量单元分别用“电路b”和“电路c”表示。
在图12的校正处理中，尽管使用图8的分析设备中的参考标记进行描述，校正处理同样适用于图6的分析设备。由操作员通过控制器28初始化该校正处理(步骤100)，测试仪30中的开关32选择一种测试模式(步骤101)。例如，可以选择测试模式“a”以便信号源被提供给测试端口44(测试端口a)。最好在校正处理中使用具有“开路”、“短路”和“负载”的三种模式的校正仪。
为了测量误差系数Ex和Ex’，测量控制器24将测试端口a设置为“开路”，并将预定频率的测试信号从测试源提供给测试端口a(步骤102)。因为DUT不被连接，测试端口46不接收信号，而电路b(测量单元16)可以直接测量误差系数Ex，它是信号源在测试仪302中泄漏到测量单元16的信号(步骤103)。类似地，通过测量电路c(测量短路18)接收的一个信号，可以直接确定误差系数Ex’(步骤104)。
在图12的校正处理中，然后如下所述确定误差系数Ed、Es和Er。通常，为了确定这些误差系数，当向其提供测试信号时，测试端口a(测试端口44)提供有三种不同的条件。估计每一条件下由电路a(测量单元14)接收的信号，从而获得三个等式。通过求解这三个等式可以确定误差系数Ed、Es和Er。
例如，假设测试端口44的反射系数是S11，由电路a(测量单元14)接收的电压VR11被表示如下VR11＝Ed＋ErS11/(1－EsS11)……(1)典型地，上述三种不同条件包括测试端口44的“开路”、“短路”和“负载”。“负载”是指测试端口44被连接到设备的具有特性(标准化)阻抗的终端电阻，例如50欧姆。
因而，在图12的处理中，通过维护测试端口a(测试端口44)的开路电路，测量电路a(测量单元14)上的一个电压(步骤105)。当测试端口开路时，反射信号具有与测试信号相同的相位，即，S11＝1，等式(1)被表示为VR11＝Ed＋Er/(1－Es)……(2)在下一步中，测试端口a(测试端口44)被短路(步骤106)，并测量在电路a(测量单元14)上的电压。当测试端口被短路时，反射信号具有与测试信号相反的相位，即，S11＝-1，等式(1)被表示为VR11＝Ed－Er/(1＋Es)……(3)在下一步中，由一个标准化电阻终接测试端口a(44)(步骤108)，并测量在电路a(测量单元14)上的电压(步骤109)。当测试端口由标准化(理想)阻抗终接时，不出现反射信号，即，S11＝0，因而，等式(1)被表示为VR11＝Ed……(4)因而，通过求解在上述过程中获得的等式(1)、(2)和(3)，可以确定三个误差系数Ed、Es和Er(步骤110)。
图12的校正处理前进到确定误差系数Et和El的步骤。在测试端口44和46以理想的方式被连接的情况下，在每个测试端口上的反射系数为零，并且在每个测试端口上的传输系数为1。因此，在这种情况下，由测量单元14和16分别测量的电压如下VR11＝Ed＋ErEl/(1－EsEl) ……(5)VR2＝Et/(1－EsEl) ……(6)因为误差系数Ed、Er和Es在上述步骤110中是已知的，可以通过等式(5)确定误差系数El，并且根据这个结果和等式(6)，可以确定误差系数El。
因而，在图12的流程图，测试端口a(44)和b(46)被连接在一起(步骤111)，并测量电路a(测量单元14)上的电压VR11和电路b(测量单元16)上的电压VR21(步骤112)。校正处理将在上述步骤110中获得的误差系数Ed、Es和Er应用于等式(5)和(6)，从而确定与测试端口b(46)有关的误差系数Et和El(步骤113)。
通过类似于步骤111-113的过程，还可以确定误差系数Et’和El’。测试端口a(44)和c(48)被连接在一起(步骤114)，测量电路a(测量单元14)上的电压VR11和电路c(测量单元18)上的电压VR31。在这种情况下，由电路a(测量单元14)和电路c(测量单元18)分别测量的电压如下VR11＝Ed＋ErEl’/(1－EsEl’) ……(7)VR2＝Et’/(1－EsEl’) ……(8)该处理将步骤110中获得误差系数Ed、Es和Er应用于等式(7)和(8)，可以确定关于测试端口c(48)的误差系数Et’和El’(步骤116)。
在上述处理中，获得在测量模式“a”中涉及的误差系数(其中测试信号被提供给测试端口44)。然后，该程序询问是否还有误差系数未被确定的其余的测量模式(步骤117)。在上述例子中，因为没有针对误差系数估计测量模式“b”和“c”。该处理返回步骤101来改变测试仪302中的开关32，以便测试信号被提供给测试端口b(测试端口46)。重复步骤101至117中的过程，直到为测量模式“b”和“c”收集了所有的误差项。然后，该校正处理结束。
如上所述，可以准确地获得用于所有测量模式的三端口分析设备中的误差系数。因而，在通过将DUT连接到多端口装置分析设备来测量DUT的S参数时，在S参数的校正处理过程中可以删除(补偿)这些误差系数。因此，将可以获得高精确度的三端口DUT 40的S参数。
因为本发明的多端口装置分析设备具有可以连接到多端口DUT的所有端口的多个测试端口，一旦DUT被完全连接，就不需要改变分析设备和DUT之间的连接关系。而且，多端口分析设备在每个端口(信号接收端口)上提供有一个终端电阻，并且每个电阻被包括在校正阶段和S参数测量阶段中。因而，即使终端电路偏离理想值，只要终端电阻的确切值是已知的，就可以实现正确的测量。
图14是一个方框图，表示用于测量具有n个端口的多端口装置的本发明的多端口装置分析设备的第二实施例的基本结构。在这个例子中，多端口分析设备300具有n个测试端口P1-Pn，和用于测试具有n个端子(端口)的多端口装置(DUT)的具有n个测试单元MU1-MUn(除了用于参考测试信号的测量单元R)的接收器电路320。图14的多端口分析设备300还包括n个方向桥(耦合器)BRG1-BRGn、n个开关SW1-SWn、n个终端电阻TR1-TRn、信号源112、电源分配器114和扫描控制器116。如图14所示，尽管增加了测试端口、测量单元、开关和方向桥的数量，基本结构与图6和图8的例子相同。
响应于来自扫描控制器116的控制信号，信号源112生成频率在预定范围内线性变化的一个测试信号。电源分配器114划分来自信号源112的测试信号的电源，并通过开关SW1-SWn之一将测试信号提供给n端口DUT的选定端口。测量单元R测量来自信号源112的测试信号的信号电平。其它测量单元MU1-MUn测量来自DUT相应端口的输出信号(传输信号和/或反射信号)的信号电平。
每个开关SW1-SWn将相应的测试端口和方向桥连接到测试源112或终端电阻TR。当测量n端口DUT的S参数时，测试端口P1-Pn之一被提供来自信号源112的测试信号，而所有其它测试端口被连接到终端电阻TR。每个终端电阻TR1-TRn被设置成分析系统和DUT的标准化(特征)阻抗，通常为50欧姆。方向桥BRG1-BRGn将信号(传输信号和/或反射信号)从DUT发送相应的测量单元MU1-MUn。
在测量DUT的S参数之前，图14的多端口装置分析设备被校正以确定各种误差系数。误差系数和用于确定这些误差系数的过程基本上与上述三端口分析装置相同。然而，当DUT和分析设备的端口数大于三时，误差系数和S参数的个数将比第一实施例多。
图14的多端口装置分析设备中的基本操作过程的一个例子在图15的流程图中图示。在这个例子中，该流程图的上半部表示校正处理，流程图的下半部表示S参数测量过程。在操作开始时，确定是否应当执行校正处理(步骤350)。如果得知分析设备300具有足够的准确度用于将要进行的DUT的测量，可以跳过这一校正过程，并可以开始S参数测量过程(步骤355)。
为了执行校正处理，来自信号源112的测试信号被提供给测试端口Pi(步骤351)，其中标号“i”表示第i个测试端口被提供测试信号，其中“i”从1到n。如下面将要描述的，标号“j”表示接收一个信号的第j个测试端口，并由相应的测量单元MUj测量所接收的信号。在测试信号被提供给测试端口Pi的情况下，通过改变测试端口Pj来测量相应的误差系数(步骤352)，其中“j”从1到n。
当检查了从测试端口P1到Pn的所有测试端口Pj时，该处理确定输入测试端口Pi是否是最后一个测试端口(步骤353)。如果输入测试端口Pi是最后一个端口，即第n个测试端口，校正处理结束。如果还有未被指定为输入测试端口的其它测试端口时，输入测试端口的序号被加一，i＝i＋1，以将测试信号提供给下一个测试端口(步骤354)。通过重复这个过程直到所有的测试端口已经被指定为输入测试端口(步骤353)，校正处理结束。
在完成校正处理之后，S参数测量处理开始于将DUT的所有端口(端子)1-n连接到分析设备300的测试端口P1-Pn(步骤355)。类似于上述校正处理，测试信号被提供给测试端口Pi(步骤356)，其中标号“i”表示第i个测试端口(输入测试端口)被提供测试信号，其中“i”从1到n。通过改变测试端口Pj测量具有n个端口的DUT的S参数(步骤357)。测试端口Pj表示第j个测试端口在接收一个来自DUT的信号，通过相应的测量单元MUj测量该DUT，其中“j”从1到n。
当改变了所有的测试端口Pj，从测试端口P1到Pn，并测量了S参数，该处理确定输入测试端口Pi是否是最后一个测试端口(步骤358)。如果输入测试端口Pi是最后一个端口即第n个端口，S参数测量处理结束。如果还有未被指定为输入测试端口的其它测试端口，输入测试端口的序号被加一，i＝i＋1，以将测试信号提供给下一个测试端口(步骤359)。通过重复这个过程直到所有的测试端口已经被指定为输入测试端口(步骤358)，S参数测量处理结束。
图16是一个方框图，表示用于测量第一组误差系数即Edi(方向性)、Eri(反射跟踪)和Esi(源匹配)的结构的例子。标号“i”表示测试端口(输入测试端口)Pi提供有测试信号，因而，误差系数Edi、Eri和Esi均涉及图16中的输入测试端口Pi即测试端口P1。这些误差系数的含义与上面参考图12的流程图所描述的相同。在图16中，一个校正根据340被连接到输入测试端口Pi。典型地，校正根据340可以选择至少三种不同的条件，包括测试端口Pi的开路、短路和负载，如上面参考图12所描述的。
图17是一个方框图，表示用于测量第二组误差系数即Etij(传输跟踪)和Elij(负载匹配)的结构的例子。标号“i”表示测试端口(输入测试端口)Pi提供有测试信号，和标号“j”表示测试端口Pj接收由相应测量单元Muj测量的一个输入信号。这些误差系数的含义与参考图12的流程图所描述的相同。因而，如图17所示，测试端口P1(输入测试端口Pi)和测试端口P2(信号接收测试端口Pj)被彼此连接，测试单元MU1和MU2测量接收信号。使用上述等式(5)和(6)获得误差系数Etij和Elij。
尽管未示出，在通过一个终端电阻或使测试端口Pi短路而打开输入测试端口Pi或终接测试端口Pi时，测量误差系数Exij(隔离)。针对一个特定的输入测试端口Pi，可以同时为所有的测试端口Pj测量误差系数Exij。也可以针对一个特定的输入测试端口，通过逐一改变接收测试端口Pj来测量误差系数Exij。
上述用于测量误差系数的操作过程的一个例子在图18的流程图中被总结。因而，图18的流程图中的步骤是图15的流程图中步骤352的子步骤。当测试信号被提供给输入测试端口Pi时，测量在测试端口Pi中涉及的误差系数Edi、Eri和Esi(步骤370)。
然后，通过一条电缆连接输入测试端口Pi和测试端口Pj(接收测试端口)。根据由测量单元MUi和MUj使用等式(5)和(6)测量的电压来测量误差系数Etij和Elij(步骤372)。在测量误差系数Etij和Elij之后，该程序前进到误差系数Exij的测量。即，测试端口Pi和Pj被断开(步骤373)，并通过测量接收测试端口Pj上的泄漏电压获得误差系数Exij(步骤375)。如上所述，可以同时为所有的测试端口Pj执行这个测量误差系数Exij的过程。
当获得输入测试端口Pi和特定测试端口Pj之间的误差系数时，该程序确定特定测试端口Pj是否是最后一个测试端口(步骤375)。如果还有与输入测试端口Pi有关的未被估计的其它测试端口，特定测试端口的序号被加一，j＝j＋1(步骤376)。因而，重复步骤371-376直到获得了输入测试端口Pi和最后一个测试端口Pj之间的误差系数。如果特定(接收)测试端口Pj是最后一个端口，即第n个测试端口，用于输入测试端口Pi的校正处理结束，该程序前进到校正处理的下一步骤，其中下一个测试端口用作输入测试端口(图15的步骤353和354)。
图19是一个方框图，表示当测试信号被提供给下一个测试端口，用于测试具有n个端口的多端口装置时，图14的多端口装置分析设备的基本结构的一个例子。如上所述，在校正处理或S参数测量处理中，每个测试端口必须被指定为输入测试端口以从信号源112接收测试信号。图19表示测试端口P2在接收测试信号的情况，而图14表示测试端口P1在接收测试信号的情况。
如上所述，可以准确地获得具有n个测试端口的多端口装置分析设备300中的误差系数。然而，当通过将多端口DUT连接到多端口装置分析设备来测量DUT的S参数时，在S参数的计算处理过程中能够消除(补偿)这些误差系数。因此，可以高准确度地获得n端口DUT 40的S参数，用于实现这样一个计算过程的等式的一个例子在下面表示S11S12....S1nS21S22....S2n................Sn1Sn2....Snn=b11b12....b1nb21b22....b2n................bn1bn2....bnna11a12....a1na21a22....a2n................an1an2....ann---(9)]]>......(9)其中 其中Sijm表示所测量的包括误差的S参数。
因为本发明的多端口装置分析设备300具有可以连接多端口DUT所有端口的端口数，一旦DUT被完全连接，不需要改变分析设备和DUT之间的连接关系。而且，多端口装置分析设备在每个测试端口(用于接收来自DUT的信号)上提供有一个终端电阻，并且每个终端电阻都被包括在校正阶段和S参数测量阶段中。因而，即使终端电阻偏离理想值，只要终端电阻的准确值是已知的，也可以实现准确的测量。
图20是一个方框图，表示用于测量三端口装置的多端口装置分析设备的第三实施例的基本结构。在这个例子中，多端口装置分析设备是一个两端口网络分析器410和一个三端口测试仪430的组合，在图15中，网络分析器410包括一个信号源12、一个扫描控制器22、两个测量单元14和16、一个测量控制器24、一个显示器26和一个控制器28。信号源12在扫描控制器22的控制下生成一个正弦波测试信号。当测试被测试的一个三端口装置(DUT)40时，测试信号被提供给通过开关32选择的DUT 40的一个端口(在测试仪430中)。
测量控制器24控制网络分析器410的整体操作，包括执行校正程序来确定整个分析设备的误差系数，补偿误差系数以高准确度地获得所测试装置的S参数。显示器26显示各种测量条件和测试参数的测量结果，控制器28包括各种按键、开关和指示设备以用作与设备操作者的接口。
测试仪430包括一个开关32、三个方向桥(方向耦合器)34、36和38、三个测试端口44、46和48、一个开关150和一个终端电阻152。所测试的装置(DUT)40的三个端口通过电缆11被连接到相应的测试端口。开关32选择性地将来自信号源12的测试信号提供给测试端口44、46或48中的一个，即DUT 40的一个端口(端子)。
方向桥34、36和38检测并将来自相应测试端口即DUT 40的端口的信号发送给两个测量单元14和16。因为网络分析器410仅具有两个测量单元14和16，来自方向桥之一的一个信号被提供给终端电阻152。这种选择可以通过开关150进行。终端电阻152被设置为分析设备(和DUT)的标准化(特征)阻抗，通常为50欧姆。
图21是一个表格，表示图20的分析设备中的测量模式。这个表格表示关于测试仪430的哪一个测试端口将测试信号提供给DUT 40，和哪一个测试端口将来自DUT的信号发送给测量单元，以及哪一个测试端口被连接到终端电阻152。例如，在模式“a”中，测试端口44用作信号源“S”以将测试信号输入给DUT，并将来自DUT的反射信号发送给测量单元14。测试端口46用作一个接收器“R”以将所接收的信号发送给测量单元16，和测试端口48用作一个负载“L”以通过终端电阻152终接DUT的相应端口。因而，分别地，在模式“a”和“b”中测量DUT 40的S参数S11、S21和S31，在模式“c”和“d”中测量DUT 40的S参数S12、S22和S32，和在模式“e”和“f”中测量DUT 40的S参数S13、S23和S33。
参考图22-24的信号流图，下面描述在图21的表格中的测量模式a-f中涉及的误差项目(系数)。图22(a)表示用于在图21的表格中用“S”表示的测试端口的信号流模型，图22(b)表示用于在图21的表格中用“R”表示的测试端口的信号流模型。每个测试端口44、46和48用两个节点来表示，图22(a)中的节点50和52和图22(b)中的节点54和56。因为图22(a)和22(b)中的误差项与图10(a)和(b)中的相同，不进行再次描述。
图23是用于在图21的表格中用“L”表示的测试端口的信号流图，其中该测试端口被连接到测试仪330中的终端电阻152。因为终端电阻152不是完美的，来自DUT 40的信号的一部分将被反射会测试端口(误差系数Ez)。
图24是在图21的测试模式“a”中当DUT被连接到测试仪430的信号流图。对于三端口的DUT 40，将定义九个参数S11、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32和S33，其中每个参数是用复数表示的幅度比。这些S参数在本领域中是公知的，并且前面已经参考图11进行了解释。在图20的多端口分析设备中，通过测量模式a-f利用测量单元测量电压来获得所有的S参数。
图25是一个流程图，表示在本发明的多端口(三端口)分析设备中的校正处理。在校正处理过程中，DUT 40被从分析设备的测试端口断开。图26表示在校正处理中分析设备的信号流图，其中DUT 40被断开。因为图25中的校正处理类似于图12，下面仅给出一个简要说明。
当开始校正处理时(步骤600)，开关32选择测量模式之一(步骤601)。为了测量误差系数Ex，测试端口a(测试端口44)被打开，测试信号被提供给测试端口a(步骤602)。测量单元16测量误差系数Ex(步骤603)。
为了确定误差系数Ed、Es和Er，通过维持测试端口a开路，测量单元14测量所接收的信号(步骤604)。测试端口a被短路(步骤605)，和测量单元14测量所接收的信号(步骤606)。测试端口a由一个终端(标准化)电阻终接(步骤607)，和测量单元14测量所接收的信号(步骤608)。通过求解在上述过程中获得的等式(1)、(2)和(3)，确定误差系数Ed、Es和Er(步骤609)。
图25的校正处理前进到确定误差系数Et和E1的步骤。测试端口a(测试端口44)和测试端口b(测试端口46)被连接在一起(步骤610)，测量单元16测量所接收信号的电压(步骤611)。通过将系数Ed、Es和Er和所测量的电压应用于等式(5)和(6)，确定误差系数Et和El。
通过类似于步骤610-612的过程，还可以确定误差系数Ez。测试端口a(测试端口44)和测试端口c(测试端口48)被连接在一起(步骤613)，并通过测量单元14测量电压VR11(步骤614)。在这种情况下，由测量单元14测量的单元被表示如下VR11＝Ed＋ErEz/(1－EsEz)……(10)该处理将上面获得的误差系数Ed、Es和Er应用于等式(10)，可以确定与测试端口c(测试端口48)有关的误差系数Ez。
然后，该处理询问是否还有误差系数未被确定的其它的测试模式(步骤616)，并且如果还有一个模式未被校正，该处理返回步骤601以重复步骤601至615中的过程，直到为测量模式“b-f”收集了所有的误差项。然后，校正处理结束。
如上所述，可以获得用于所有测量模式的三端口装置分析设备中的误差系数。因而，当通过将DUT连接到设备来测量DUT的S参数时，在S参数的计算中可以消除(补偿)这些误差。因此，可以高准确度地获得三端口DUT的S参数。
而且，在本发明的三端口装置分析设备中，一旦DUT被完全连接，不需要改变分析设备和DUT之间的连接关系。而且，三端口分析设备提供有终端电阻152，用于终接DUT的三个端口之一，相同的终端电阻152被包括在校正阶段和S参数测量阶段中。因而，即使终端电阻偏离理想值，也可以实现准确的测量。
在本发明的上述说明中，可以进行各种修改。例如，使用三种条件开路、短路和负载来确定误差系数Ed、Es和Er。然而，也可以使用其它的不同条件，例如通过已知反射系数S11不同的终端电阻来终接测试端口。而且，当确定误差系数Et和El时，在两个测试端口之间的那些连接不必是理想的，即传输系数可以小于1。仅仅需要在误差系数的计算中将这些不同的条件结合在等式(1)-(10)中。
尽管在此仅详细图示和描述了优选实施例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在上述教导的启示下，在所附权利要求的范围之内，显然可以对本发明进行多种修改和变化。
权利要求
1.一种多端口装置分析设备，用于测试具有多个终端的多端口装置，包括一个信号源，用于将一个测试信号提供给所测试的多端口装置(DUT)的一个端子；多个测试端口，用于将多端口DUT的所有端子连接到相应的测试端口，测试端口的总数等于或大于DUT端子的总数；多个测量单元，用于测量来自被连接到多端口DUT相应端子的相应测试端口的信号，测量单元的总数等于或大于DUT端子的总数；一个参考信号测量单元，用于测量测试信号，以获得多个测量单元对来自测试端口的信号进行测量的相关参考数据；多个终端电阻，每个被分配给一个测试端口；和开关装置，用于选择性地将测试信号提供给测试端口(输入测试端口)之一，将终端电阻从输入测试端口断开，同时将终端电阻连接到所有其它的测试端口；其中，在不改变测试端口和DUT端子之间的连接的条件下，获得多端口DUT的参数，同时由开关装置改变测试端口的选择，直到所有的测试端口已经被指定为输入测试端口。
2.如权利要求1所述的多端口装置分析设备，还包括用于获取误差系数的装置，用于在测量多端口DUT的参数之前获取多端口装置分析设备的误差系数，而不连接多端口DUT；和装置，用于在将多端口DUT的所有端口连接到多端口装置分析设备的相应测试端口时测量多端口DUT的参数，并用于计算测量值和补偿测量参数中的误差系数以获得多端口DUT的实际参数。
3.如权利要求2所述的多端口装置分析设备，其中用于获取误差系数的所述装置启动开关装置，用于将测试信号选择性地提供给输入测试端口，同时将预定的校正条件提供给输入测试端口，以通过使用相应的测试单元测量来自输入测试端口的信号，来获得输入测试端口的误差系数。
4.如权利要求2所述的多端口装置分析设备，其中用于获取误差系数的所述装置启动开关装置，用于将测试信号选择性地提供给输入测试端口，同时将预定的校正条件提供给输入测试端口和/或一个特定测试端口，以通过使用相应的测试单元测量来自输入测试端口和特定测试端口的信号，来获得输入测试端口和特定测试端口之间的误差系数。
5.如权利要求2所述的多端口装置分析设备，其中所述用于获取误差系数的装置启动开关装置，用于顺序地改变输入测试端口，同时测量误差系数直到所有的测试端口被指定为输入测试端口。
6.如权利要求2所述的多端口装置分析设备，其中所述误差系数包括涉及从输入测试端口到特定测试端口的一个泄漏信号的第一误差系数，涉及来自输入测试端口的一个反射信号的第二误差系数和涉及输入测试端口和特定测试端口之间的一个传输信号的第三误差系数。
7.如权利要求2所述的多端口装置分析设备，其中用于获取误差系数的所述装置向输入测试端口和/或特定测试端口提供预定的校正条件，其中所述预定的校正条件包括测试端口的“开路”、“短路”和“负载”。
8.如权利要求1所述的多端口装置分析设备，其中多端口DUT的所述参数包括多端口DUT的散射参数(S参数)。
9.如权利要求1所述的多端口装置分析设备，其中每个所述终端电阻被设置为多端口装置分析设备和多端口DUT的特征阻抗。
10.如权利要求1所述的多端口装置分析设备，其中所述测试端口的总数是四个或更多。
11.一种使用多端口装置分析设备测量多端口装置的参数的方法，包括以下步骤(a)获取多端口装置分析设备的误差系数，而不将所测试的多端口装置(DUT)连接到多端口装置分析设备的测试端口；(b)将多端口DUT的所有端口连接到多端口装置分析设备的相应测试端口；(c)通过一个选定测试端口(输入测试端口)将一个测试信号提供给多端口DUT的一个端口，同时通过在多端口装置分析设备中提供的终端电阻终止多端口DUT的其它端口；(d)利用相应的测量单元测量通过多端口装置分析设备的相应测试端口来自多端口DUT的端口的信号；(e)重复用于获取多端口DUT的参数的步骤(c)和(d)，而不改变多端口装置分析设备和多端口DUT之间的连接，同时顺序地改变测试端口的选择，直到所有的测试端口被指定为输入测试端口。
12.如权利要求11所述的方法，其中用于获取多端口装置分析设备的误差系数的所述步骤(a)包括一个处理过程选择性地将测试信号提供给一个测试端口(测试信号端口)，同时将预定的校正条件提供给测试信号端口以通过测量来自测试信号端口的一个信号来获得测试信号端口的误差系数。
13.如权利要求11所述的方法，其中用于获取多端口装置分析设备的误差系数的所述步骤(a)包括一个处理过程选择性地将测试信号提供给一个测试端口(测试信号端口)，同时将预定的校正条件提供给测试信号端口和/或一个特定测试端口以通过测量来自测试信号端口和特定测试端口的信号来获得测试信号端口和特定测试端口的误差系数。
14.如权利要求11所述的方法，其中用于获取多端口装置分析设备的误差系数的所述步骤(a)包括一个处理过程在测量误差系数时顺序地改变测试信号端口的选择，直到所有的测试端口被指定为测试信号端口。
15.一种用于测试三端口装置的三端口装置分析设备，包括一个信号源，用于将一个测试信号提供给所测试的三端口装置(DUT)的一个端口；三个测试端口，用于将DUT的所有三个端口连接到相应的测试端口；三个测量单元，用于测量来自被连接到DUT相应端口的相应测试端口的信号；一个参考信号测量单元，用于测量测试信号，以获得三个测量单元对来自测试端口的信号进行测量的相关参考数据；三个终端电阻，每个被分配给一个测试端口；和开关装置，用于选择性地将测试信号提供给测试端口(输入测试端口)之一，将终端电阻从输入测试端口断开，同时将终端电阻连接到所有其它的测试端口；其中，在不改变三端口装置分析设备和DUT之间的连接的条件下，获得DUT的参数，同时由开关装置改变测试端口的选择，直到所有的测试端口已经被指定为输入测试端口。
16.如权利要求15所述的三端口装置分析设备，还包括装置，用于在测量DUT的参数之前获取三端口装置分析设备的误差系数，而不连接DUT；和装置，用于在将DUT的所有端口连接到三端口装置分析设备的相应测试端口时测量多端口DUT的参数，并用于计算测量值和补偿参数中的误差系数以获得DUT的实际参数。
17.如权利要求16所述的三端口装置分析设备，其中用于获取误差系数的所述装置启动开关装置，用于将测试信号选择性地提供给输入测试端口，同时将预定的校正条件提供给输入测试端口，以通过使用相应的测试单元测量来自输入测试端口的信号，来获得输入测试端口的误差系数。
18.如权利要求16所述的三端口装置分析设备，其中用于获取误差系数的所述装置启动开关装置，用于将测试信号选择性地提供给输入测试端口，同时将预定的校正条件提供给输入测试端口和/或一个特定测试端口，以通过使用相应的测试单元测量来自输入测试端口和特定测试端口的信号，来获得输入测试端口和特定测试端口之间的误差系数。
19.如权利要求16所述的三端口装置分析设备，其中所述用于获取误差系数的装置启动开关装置，用于顺序地改变输入测试端口，同时测量误差系数直到所有的测试端口被指定为输入测试端口。
20.如权利要求16所述的多端口装置分析设备，其中用于获取误差系数的所述装置向输入测试端口和/或特定测试端口提供预定的校正条件，其中所述预定的校正条件包括测试端口的“开路”、“短路”和“负载”。
21.一种用于测试三端口装置的三端口装置分析设备，包括一个信号源，用于将一个测试信号提供给所测试的三端口装置(DUT)的一个端口；三个测试端口，用于将DUT的所有三个端口连接到相应的测试端口；两个测量单元，用于测量来自被连接到DUT的两个相应端口的两个相应测试端口的信号；一个参考信号测量单元，用于测量测试信号，以获得两个测量单元对来自测试端口的信号进行测量的相关参考数据；一个终端电阻；第一开关装置，用于选择性地将一个测试端口(第一测试端口)连接到终端电阻；和第二开关装置，用于选择性地将测试信号提供给作为输入信号测试端口的一个测试端口(第二测试端口)；其中，在不改变三端口装置分析设备和DUT之间的连接的条件下，通过测量来自第二测试端口和其余测试端口(第三测试端口)的信号来获得DUT的参数，同时通过第二开关装置改变测试端口的选择，直到所有的测试端口被指定为输入信号测试端口。
22.如权利要求21所述的三端口装置分析设备，还包括装置，用于在测量DUT的参数之前获取三端口装置分析设备的误差系数，而不连接DUT；和装置，用于在将DUT的所有端口连接到三端口装置分析设备的相应测试端口时测量多端口DUT的参数，并用于计算测量值和补偿参数中的误差系数以获得DUT的实际参数。
全文摘要
一种多端口装置分析设备能够以改进的效率和准确度分析具有三个或更多终端的多端口装置。该多端口装置分析设备包括:一个信号源(112),用于将一个测试信号提供给所测试的多端口装置(DUT)的一个端子;多个测试端口(P1-Pn),用于将多端口DUT的所有端子连接到相应的测试端口;多个测量单元(MUl-MUn),用于测量来自相应测试端口的信号;一个参考信号测量单元(R),用于测量测试信号,以获得参考数据;多个终端电阻(TRl-TRn),每个被分配给一个测试端口;和开关装置(SWl-SWn),用于选择性地将测试信号提供给测试端口(输入端口)之一,将终端电阻从输入测试端口断开,同时将终端电阻连接到所有其它的测试端口;其中获得多端口DUT的参数,而不改变测试端口和DUT端子之间的连接,同时改变测试端口的选择直到所有的测试端口被指定为输入端口。
文档编号G01R27/28GK1339114SQ00803374
公开日2002年3月6日 申请日期2000年2月7日 优先权日1999年2月5日
发明者中山喜和, 我田浩隆, 饭田实 申请人:株式会社鼎新, 鼎新美国研究中心