一种三端口微波器件网络参数的测量方法与流程

本发明属于微波器件特性参数的测量技术领域，具体涉及一种三端口微波器件网络参数的测量方法。

背景技术：

为了分析微波器件的特性，需要精确测量该微波器件的网络参数，通常采用矢量网络分析仪来测量其散射参数(S参数)。而在微波器件领域有很多器件是三端口的，比如功率分配器、环行器、隔离器等，现用的矢量网络分析仪多是两个测试端口，如何用两端口网络分析仪测试三端口微波器件是一个重要的问题。一般的方法是在测量时，将多端口器件测试用两个端口以外的其它端口接匹配负载，这样就可以用两个测试端口的矢量网络分析仪测量多端口微波网络，但要得到完整的多端口被测网络的N×N散射参数，则要测试多次，同时由于所应用的匹配负载不可能是理想的，匹配负载要在多个端口间变换位置，多次接入也造成了误差，这就使测量结果误差较大。而且上述方法，对于各个端口需要同时调试的被测器件，也不能实时得到全部测量结果，调试比较困难。国内外也制作了一些用两端口矢量网络分析仪同时测量多端口网络的装置，但装置普遍比较复杂，不适合扩展到多端口测量。为了解决这一问题，本发明提出了一个简便易行的三端口微波器件网络参数的测量方法。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种三端口微波器件网络参数的测量方法，该测量方法有效解决了利用现有的两端口网络分析仪测量三端口微波器件网络参数的问题。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种三端口微波器件网络参数的测量方法，其特征在于具体步骤为：

(1)首先将三端口微波器件的一个端口短路，使之转化为二端口微波器件，即将三端口微波器件的端口3短路，应用二端口矢量网络分析仪测量得到一个2×2阶的S参数矩阵，在三端口微波器件的端口3短路时，测量得到的S参数矩阵为：

应用S参数矩阵与Y参数矩阵之间的关系，将S参数矩阵[S^Ⅲ]转化为Y参数矩阵[Y^Ⅲ]：

其中[I]为单位矩阵，

应用与上述同样的方法，分别得到三端口微波器件的端口1、端口2短路时，对应测得的S参数矩阵转化的Y参数矩阵

(2)通过三次短路测量，三端口微波器件的Y参数矩阵利用每次测量得到的二端口微波器件Y参数矩阵表示为：

式中第一项为由三端口微波器件的端口3短路时对应的二端口微波器件Y参数计算得到的子矩阵参数，第二项和第三项分别为由三端口微波器件的端口1、端口2短路时对应的二端口微波器件Y参数计算得到的子矩阵参数；

(3)根据Y参数矩阵到S参数矩阵的转化公式得到三端口微波器件的S参数矩阵：

其中[I]为单位矩阵，经过三次短路测量，最终得到三端口微波器件的S参数矩阵，进而得到三端口微波器件的各种特性。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：通过以上步骤不难看出，本发明的测量方法简单快捷，只需经过三次测量就可以准确地测量出三端口微波器件的散射参数。

附图说明

图1为三端口微波器件端口3短路时的测量图；

图2为三端口微波器件端口1短路时的测量图；

图3为三端口微波器件端口2短路时的测量图。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明的具体内容。

首先是将三端口微波器件的3端口短路，另外的2个端口分别和两端口网络分析仪的端口对接测量出此时的散射参数，得到[S^Ⅲ]表示三端口微波器件的3端口短路时测量得到的S参数矩阵，测量示意图如图1所示。用[S*](*＝Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)区分三端口微波器件的端口1、端口2和端口3分别短路时得到的S参数矩阵。

然后分别将三端口微波器件的端口1、端口2短路，测量示意图分别如图2、图3所示。用与上述同样的方法分别测量得到此时的散射参数

应用S参数矩阵与Y参数矩阵之间的关系将S参数矩阵[S^Ⅲ]、[S^Ⅱ]、[S^Ⅰ]分别转化为Y参数矩阵[Y^Ⅲ]、[Y^Ⅱ]、[Y^Ⅰ]，转化关系式分别如下：

三端口微波器件的Y参数矩阵利用上面的三个二端口微波器件Y参数矩阵表示为：

式中第一项为由三端口微波器件的端口3短路时对应的二端口微波器件Y参数计算得到的子矩阵参数，第二项和第三项分别为由三端口微波器件的端口1、端口2短路时对应的二端口微波器件Y参数计算得到的子矩阵参数。因为Y₁₁、Y₂₂和Y₃₃在三次短路测量中，重复被测量两次，所以它们的参数值取对应两次测量值的平均值。这样，通过短路测量和关系转化得到了三端口微波器件的Y参数矩阵。

最终根据Y参数矩阵到S参数矩阵的转化公式得到三端口微波器件的S参数矩阵：

其中[I]为单位矩阵，应用这种方法，经过三次短路测量，最终得到三端口微波器件的S参数矩阵，从而可以实现用两端口网络分析仪测量三端口微波器件的相关特性。

综上所述，本发明提出了一种三端口微波器件网络参数的测量方法，可以实现用两端口网络分析仪来对三端口微波器件的网络参数进行测量。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。