胡为东系列文章之十二--参数测量中针对夹具或探头

2015-07-01 12:05:07   来源:ednchina   

关键字: 胡为东  参数测量  夹具  探头

一、S 参数测量中何时需要去嵌?

对于相当多的被测试产品,如接插件、使用插槽的电路板等都需要使用专门的夹具才能进行S 参数测试,这是因为这些被测件的接口通常是非SMA 或者BNC 等通用接口类型的,而S 参数测试仪器如SPARQ、VNA 等仪器的连接接口通常都是SMA 或者BNC 等标准类型的,因此被测件和测试仪器的连接需要辅助夹具。如下图1 所示为一些需要夹具才能够进行S 参数测试的被测件(左下脚图片为Teledyne LeCroy(力科)的信号完整性S 参数测试仪):

图1 接插件/线缆/PCB 板等被测件

 

下图2 所示为使用一个夹具进行接插件测试的示意图:

图2 使用夹具进行接插件测试的示意图

 

夹具的使用一定会给被测件的S 参数测试结果带来影响。如果相对于被测件DUT 本身来说,夹具的影响非常小,则可以忽略,或者若是将整个系统(包括被测件DUT 和夹具)一起进行考虑,需要的是S 参数和被测件DUT 的整体性能,那么夹具的影响也是可以不用考虑的。但是如果夹具的损耗和被测件DUT 的损耗相当,那么夹具的影响往往是不可忽略的,这时候我们就需要考虑使用一些办法来消除夹具给测试带来的影响。

二、现有的夹具去嵌方法及不足之处
当前针对S 参数测量中夹具的去嵌主要有如下几种方法:
1、基于夹具的S 参数的去嵌方法
该方法使用起来非常方便,只要将夹具的S 参数带入到测试仪器校准分析软件中即可实现对夹具的去嵌,但是一个夹具的S 参数往往并不容易得到,如测试时用到的探头,S 参数不仅很难得到,而且即使探头厂家有提供探头的S 参数,在实际测试中也往往会因为连接方式,点触方向等导致探头S 参数发生变化,也会影响到测试结果的精确性。

2、TRL 校准方式
TRL(Through/Reflect/Line)校准方式也是目前业内用得比较普遍的一个校准方法,适合于校准比较复杂的传输线结构的夹具。TRL 夹具需要测试人员提前设计精确的包括Through(直通)、Reflect(反射)、Line(线)的夹具,TRL 夹具必须要和实际应用单板的各项参数相一致,比如印制电路板的叠层、各叠层的厚度、所用材料的介电常数、传输线的阻抗控制、线宽等等。而这对于两个可能是不同时候设计和生产的不同单板来说,控制得非常一致是比较困难的。此外,夹具上的连接器磨损也会影响到校准结果。

3、OSLT 校准
OSLT(Open/Short/Load/Through)校准方法是标准的校准方法,S 参数测试仪器通常会标配有该方法,OSLT 校准方法的缺点是需要一整套标准的校准件,它的接口也通常是SMA或者是BNC 接口的,而且它需要夹具的末端接口(夹具与被测件DUT 相连接的接口)类型也是SMA 或者BNC 的,而绝大部分测试夹具都不具备这样的要求,如果设计嵌入式的OSLT 用于校准,除了存在和TRL 校准类似的问题外,还会存在其它潜在的误差源,如将Short,Open 视为理想情形,将Load 视为非频率相关的。

4、\
\ 是在Teledyne LeCroy(力科)的信号完整性S 参数分析仪SPARQ 中和OSLT 相同的一种方法。

5、时域Gating 校准(Time Domain Gating)
时域Gating 校准方法是Teledyne LeCroy(力科)用于SPARQ 中的一种最新的校准技术,也是力科最新的一项专利技术。该方法能够减少上述校准方法所存在的缺点,而且具有操作方便的优点,也非常适合于使用探头进行S 参数测试时对探头的校准。

另外,使用基于S 参数的校准方法、TRL 校准方法、OSLT 校准方法、\ 方法对探头的去嵌也是S 参数测试中的另外一个难点,因为探头模型难以在PCB 板上模拟出来。下图3 所示的Gigaprobes 是S 参数测试中常用的探头:

图3 常用于S 参数测量的Gigaprobe 探头

 

三、应用于力科SPARQ 中的新一代时域“Gating”去嵌方法
下图4 所示为S 参数测试仪器通过夹具对被测件DUT 进行测试的一般拓扑结构。

图4 基于夹具的S 参数实现S 参数测量中夹具的去嵌

 

从上图4 可见,对于一个具有P 个端口的被测件DUT,将需要2P 个端口的夹具,其中P 个端口与测试仪器的P 个端口相连接,另外P 个端口与被测件DUT 相连接。如果知道具有2P 个端口的夹具的S 参数,那么对夹具的去嵌将变得非常容易。如Teledyne LeCroy(力科)公司的信号完整性S 参数分析仪中就集成了基于S 参数的夹具去嵌方法。如下图5 所示,只要将夹具所对应的:*.snp 的S 参数文件带入到图5 的界面设置中即可实现对于夹具的去嵌。但是正如前文所述,获取夹具的S 参数是关键。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0701/article_12171.html
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