一种射频阻抗测量方法

技术领域

本发明涉及电子测量领域，特别是涉及一种射频阻抗测量方法。

背景技术

目前，射频阻抗测量主要使用反射系数法，通过测量被测器件的测试信号和反射信号得到阻抗值，但这种方法只有在被测件阻抗值处于测量电路特性阻抗附近时才能获得较高的测量精度。根据射频电压电流进行阻抗测量可以获得较宽的测量范围和较高的测量精度，但测量方法繁琐，需要根据被测件阻抗值的高低不同使用高阻和低阻两种测量电路。

因此需要研发一种基于射频电压电流测量的、简单可靠的射频阻抗测量方法，以满足射频阻抗准确测量的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频阻抗测量方法。

为实现上述目的，具体技术方案如下：

一种射频阻抗测量方法，包括以下步骤：测试信号产生、射频阻抗测量和测量结果修正。

其中，测试信号产生步骤具体为：根据测试要求设置射频信号发生器产生指定频率和功率的正弦信号并输出。

所述射频信号发生器的输出频率范围为9kHz～3.6GHz，输出功率为-40dBm～10dBm。

所述测试信号产生步骤用于生成频率范围9kHz～3.6GHz，最大输出功率10dBm的射频信号。

其中，所述射频阻抗测量步骤具体为：

(1)测试座的信号输入端连接射频信号源，测试端连接被测件，射频电压输出端和射频电流输出端分别连接示波器的CH1和CH2通道；

(2)示波器设置为电压测量模式，50Ω输入阻抗，根据测试频率和功率设置示波器的时基轴和电压轴；

(3)使用示波器测量两通道的电压幅度值，计算幅度之比，乘以50得到被测件的阻抗模值|Z|；测量两通道的相位差θ，得到测件在测量频率f下的射频阻抗测量值Z＝|Z|e

所述测试座配置有信号输入端、测试端、射频电压输出端和射频电流输出端，工作频率范围9kHz～3.6GHz。

所述示波器为双通道或四通道，测量带宽4GHz，采样率20GSa/s，配置12bitDAC。

所述射频阻抗测量步骤用于测量被测件的阻抗。

其中，所述测量结果修正步骤具体为：

(1)保持测量装置连接关系不变，将开路器接到测试座的测试端；

(2)使用示波器测量两通道电压幅度值，计算幅度之比，乘以50得到开路器阻抗模值|Z

(3)将短路器接到测试座的测试端；

(4)使用示波器测量两通道电压幅度值，计算幅度之比，乘以50得到短路器阻抗模值|Z

(5)将50Ω负载接到测试座的测试端；

(6)使用示波器测量两通道电压幅度值，计算幅度之比，乘以50得到50Ω负载阻抗模值|Z

(7)按照公式(1)完成被测件射频阻抗测量值的修正，得到被测件的阻抗值Z′；

所述测量结果修正步骤用于测量电路中的残余参量，并对实际测量结果进行补偿修正。

本发明射频阻抗测量方法采用的测量装置包括依次电连接的信号源、测试座和示波器，还包括校准件，所述校准件包括短路器、开路器、50Ω负载。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明射频阻抗测量方法的测量频率范围为9kHz～3.6GHz，阻抗模值范围为1mΩ～100kΩ，解决了射频阻抗测量装置复杂、操作不便的问题，有效提高了测量的可靠性与准确性。

下面结合附图对本发明的射频阻抗测量方法作进一步说明。

附图说明

图1为射频阻抗测量装置的示意图；

图2为射频阻抗测量流程图；

图3为实施例2的测量过程的照片。

其中，1-信号源，2-测试座，3-示波器；4-短路器，5-开路器，6-50Ω负载。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，一种射频阻抗测量方法，包括以下步骤：测试信号产生、射频阻抗测量和测量结果修正。其中，测试信号产生用于生成频率范围9kHz～3.6GHz，最大输出功率10dBm的射频信号；射频阻抗测量用于测量被测件的阻抗；测量结果修正用于测量电路中的残余参量，并对实际测量结果进行补偿修正。

(1)测试信号产生步骤具体为：根据测试要求设置射频信号发生器产生指定频率和功率的正弦信号并输出。

射频信号发生器的输出频率范围为9kHz～3.6GHz，输出功率为-40dBm～10dBm。

(2)射频阻抗测量步骤具体为：

1)测试座的信号输入端连接射频信号源，测试端连接被测件，射频电压输出端和射频电流输出端分别连接示波器的CH1和CH2通道；

2)示波器设置为电压测量模式，50Ω输入阻抗，根据测试频率和功率设置示波器的时基轴和电压轴；

3)使用示波器测量两通道的电压幅度值，计算幅度之比，乘以50得到被测件的阻抗模值|Z|；测量两通道的相位差θ，得到测件在测量频率f下的射频阻抗测量值Z＝|Z|e

其中，测试座配置有信号输入端、测试端、射频电压输出端和射频电流输出端，工作频率范围9kHz～3.6GHz。示波器为双通道或四通道，测量带宽4GHz，采样率20GSa/s，配置12bitDAC。

(3)测量结果修正步骤具体为：

1)保持测量装置连接关系不变，将开路器接到测试座的测试端；

2)使用示波器测量两通道电压幅度值，计算幅度之比，乘以50得到开路器阻抗模值|Z

3)将短路器接到测试座的测试端；

4)使用示波器测量两通道电压幅度值，计算幅度之比，乘以50得到短路器阻抗模值|Z

5)将50Ω负载接到测试座的测试端；

6)使用示波器测量两通道电压幅度值，计算幅度之比，乘以50得到50Ω负载阻抗模值|Z

7)按照公式(1)完成被测件射频阻抗测量值的修正，得到被测件的阻抗值Z′；

如图1所示，该方法采用的射频阻抗测量装置包括依次电连接的信号源1、测试座2和示波器3，还包括校准件，所述校准件包括短路器4、开路器5、50Ω负载6。

实施例2

采用实施例1的方法及装置对10cm空气线开路器阻抗进行测量。

1、测试对象：10cm空气线开路器，型号16190B。

2、测试连接：如图3所示。

测试过程：

(1)射频信号源输出接到测试座的信号输入端，示波器的CH1和CH2通道分别连接测试座的射频电压输出端和射频电流输出端；

(2)示波器设置为电压测量模式，50Ω输入阻抗；

(3)将10cm空气线开路器接入测试座测试端，设置信号发生器的输出频率1MHz，使用示波器测量两通道的电压幅度值和相位，得到1MHz下被测件的阻抗模值|Z|和相位差θ；

(4)设置信号发生器频率10MHz、100MHz、200MHz、300MHz、500MHz、600MHz、800MHz、1GHz、1.6GHz、1.8GHz、2GHz、2.2GHz、2.4GHz、2.6GHz、3GHz、重复步骤(3)～(4)，完成不同频率下阻抗的测量与修正。

测量结果如下表：

注：标准值来自中国计量科学研究院16190B10cm空气线开路器校准证书(证书号：XDgp2021-10196)。

结论：

目前，9kHz～3.6GHz频段阻抗测量主要有两种方式：

(1)使用网络分析仪，通过测量反射系数得到被测件阻抗，但这种方法测量范围10Ω～1kΩ，无法满足高阻抗的测量要求；

(2)使用射频阻抗分析仪，该设备可以实现9kHz～3.6GHz频率范围内10mΩ～20kΩ阻抗的测量，但该设备价格昂贵，单价在60万元左右。

相比之下，采用本发明方法操作简单，可配合多种测量夹具，实现9kHz～3.6GHz频率范围内阻抗值的准确测量，测量误差小于3％。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。