一种高频软带的S参数测试的方法和装置

【技术领域】

本发明涉及光通信测试领域，特别是涉及一种高频软带的S参数测试的方法和装置。

【背景技术】

在光通信光器件封装领域，S参数，也就是散射参数，是微波传输中的一个重要参数。高频软带是光器件与印制电路板(Printed Circuit Board，简写为PCB)之间的一种重要的连接方式，随着光器件速率越来越高，对高频软带的性能测试变得越来越重要，而S参数也是高频软带性能测试中的重要一项。常规的光器件S参数测试方法中，必须确保待测件两端的接口相同，才可以将待测件与夹具的同轴接口直接相连。而对于两端不对称设计的高频软带，由于两端接口不同，因此无法用常规的同轴测试方法来实现。

为了解决不对称设计的高频软带S参数测试问题，现有测试方法有：1、将高频软带贴装在PCB上，然后制作相应的PCB夹具，并制作PCB校准件对夹具进行校准；2、将高频软带贴装在PCB上，然后制作相应的PCB夹具，对夹具提供直通连接，然后利用时域测量对夹具进行校准；3、借助高频探针进行测试。若采用第一种方法，需制作对应的PCB校准件，对PCB夹具进行校准之后，才能得到高频软带本身的S参数，然而，第一种方法中无论是采用短路开路负载直通(Short Open Load Thru，简写为SOLT)、短路开路负载反射(Short Open LoadReflect，简写为SOLR)或直通反射传输线(Thru Reflect Line，简写为TRL)，均需要制作开路、短路、负载、直通或传输线等校准件，这些都需要精确的设计来满足校准质量。若采用第二种方法，则需要使用复杂的时域算法来进行后期处理，且时域变换时采用的相关参数会影响最终的测试结果。若采用第三种方法，可利用现有的探针校准片进行校准，但是高频探针和探针校准片均价格昂贵，无疑增加了测试成本。

鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决不对称设计的高频软带S参数测试不便或测试成本高的现象，是本技术领域待解决的问题。

【发明内容】

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明解决了不对称设计的高频软带S参数测试不便的问题。

本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种一种高频软带的S参数测试的方法，具体为：将第一夹具的第一端口连接至第一待测件第一端口，第二夹具的第一端口连接至第二待测件第一端口，第一待测件第二端口和第二待测件第二端口互相连接，获取第一待测件和第二待测件组合与第一夹具和第二夹具之间的第一S参数组合，其中，第一待测件和第二待测件相同，第一夹具和第二夹具相同；将第三夹具的第一端口连接至第一待测件的第二端口，第四夹具的第一端口连接至第二待测件第二端口，第一待测件第一端口和第二待测件第二端口互相连接，获取第一待测件和第二待测件组合与第三夹具和第四夹具之间的第二S参数组合，其中，第三夹具和第四夹具相同；根据第一S参数组合和第二S参数组合，分别获取第一待测件的S参数和第二待测件的S参数。

优选的，分别获取第一待测件的S参数和第二待测件的S参数，具体包括：获取第一S参数组合中各端口对应的S参数与第一待测件各端口和第二待测件各端口的S参数的第一对应关系；获取第二S参数组合中各端口对应的S参数与第一待测件各端口和第二待测件各端口的S参数的第二对应关系；根据第一对应关系和第二对应关系，获取第一待测件的S参数和第二待测件的S参数。

优选的，获取第一待测件的S参数和第二待测件的S参数，具体包括：根据第一待测件第一端口到第二端口的S参数和第一待测件第二端口到第一端口的S参数，获取第一待测件的S参数；根据第二待测件第一端口到第二端口的S参数和第二待测件第二端口到第一端口的S参数，获取第二待测件的S参数。

优选的，还包括：获取第一夹具的第一端口和第二夹具的第一端口直通通路的第一误差模型，以及第三夹具的第一端口和第四夹具的第一端口直通通路的第二误差模型；使用第一误差模型和第二误差模型对第一S参数组合和第二S参数组合进行校准；根据校准后的第一S参数组合和校准后的第二S参数组合，分别获取第一待测件的S参数和第二待测件的S参数。

优选的，使用第一误差模型和第二误差模型对第一S参数组合和第二S参数组合进行校准，具体包括：获取第一误差模型中各端口误差值与第一S参数组合中各端口S参数值的第三对应关系，以及第二误差模型中各端口误差值与第二S参数组合中各端口S参数值的第四对应关系；根据第三对应关系和第四对应关系对第一S参数组合和第二S参数组合进行校准。

优选的，获取第一待测件和第二待测件组合与第一夹具和第二夹具之间的第一S参数组合，具体包括：分别通过第一夹具和第二夹具向第一待测件和第二待测件发出射频信号；获取第一夹具与第一待测件和第二待测件组合各端口不同信号方向的S参数，以及第二夹具与第一待测件和第二待测件组合各端口不同信号方向的S参数，作为第一S参数组合。

优选的，获取第一待测件和第二待测件组合与第三夹具和第四夹具之间的第二S参数组合，具体包括：分别通过第三夹具和第四夹具向第一待测件和第二待测件发出射频信号；获取第三夹具与第一待测件和第二待测件组合各端口不同信号方向的S参数，以及第四夹具与第一待测件和第二待测件组合各端口不同信号方向的S参数，作为第二S参数组合。

优选的，将第一夹具连接至第一待测件第一端口之前，还包括：对网络分析仪进行初始校准，获取网络分析仪的误差模型；根据网络分析仪的误差模型将校准平面分别校准到第一夹具的第一端口、第二夹具的第一端口、第三夹具的第一端口和第四夹具的第一端口。

另一方面，本发明提供了一种高频软带的S参数测试的装置，具体为：包括第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4，具体的：第一夹具1的第一端口与第一待测件5的第一端口一致，第二夹具2的第一端口与第二待测件6的第一端口一致，第一待测件5的第一端口与第二待测件6的第一端口一致；第三夹具3的第一端口与第一待测件5的第二端口一致，第四夹具4的第一端口与第二待测件6的第二端口一致，第一待测件5的第二端口与第二待测件6的第二端口一致；第一夹具1的第二端口、第二夹具2的第二端口、第三夹具3的第二端口和第四夹具4的第二端口与网络分析仪7的端口一致。

优选的，第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3、第四夹具4、第一待测件5和第二待测件6各端口之间通过波导法兰、波导转接器和波导接头中的任一种接口连接。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：通过使用两个待测件组成端口对称的待测件组合，测试两个待测件不同端口连接情况下不同端口组合的S参数，并根据端口的对称性进行计算，获取两个待测件各自的S参数，所需夹具制作简单、测试过程简单、且后期算法处理简便。在优选方案中，还通过夹具的误差对测试结果进行较准，以避免测试时的设备误差，获取更精确的S参数测试结果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种高频软带的S参数测试的方法待测件的S参数信号流程图；

图2为本发明实施例提供的一种高频软带的S参数测试的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种高频软带的S参数测试的方法第一夹具和第二夹具之间的S参数信号流程图；

图4为本发明实施例提供的一种高频软带的S参数测试的方法第三夹具和第四夹具之间的S参数信号流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种高频软带的S参数测试的方法流程图；

图6为本发明实施例提供的另一种高频软带的S参数测试的方法第一夹具和第二夹具之间的S参数信号流程图；

图7为本发明实施例提供的另一种高频软带的S参数测试的方法第三夹具和第四夹具之间的S参数信号流程图；

图8为本发明实施例提供的一种高频软带的S参数测试的装置结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种高频软带的S参数测试的装置测试件连接结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种高频软带的S参数测试的装置测试件连接结构示意图；

其中，附图标记如下：

1：第一夹具，2：第二夹具，

3：第三夹具，4：第四夹具，

5：第一待测件，6：第二待测件。

7：网络分析仪。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是一种特定功能系统的体系结构，因此在具体实施例中主要说明各结构模组的功能逻辑关系，并不对具体软件和硬件实施方式做限定。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

为了测量不对称射频高频软带，在本实施例中使用两个待测件的相同接口连接组成待测件组合，连接后待测件组合两端的另两个接口也相同，因此可以将待测件组合视为两侧端口对称的待测件，只用使用夹具测试待测件组合整体的S参数。进一步的，由于高频软带两侧端口不同，因此需要分别将两个待测件的两组相同端口连接，组成两种不同的待测件组合，分别使用不同端口对应的夹具测量出两组待测件组合的S参数，再根据器件的对称性分别计算每个待测件的S参数。

本实施例中，为了描述简便，将两个待测件分别称为第一待测件和第二待测件，待测件两侧两种类型的端口分别称为第一端口和第二端口，第一待测件的第二端口和第二待测件的第二端口连接的待测件组合称为待测件组合A，第一待测件的第一端口和第二待测件的第一端口连接的待测件组合称为待测件组合B。与第一端口类型对应的夹具称为夹具A，与待测件组合A两端分别连接的两个夹具A分别称为第一夹具和第二夹具；与第二端口类型对应的夹具称为夹具B，与待测件组合B两端分别连接的两个夹具B称为第三夹具和第四夹具。

实际测试时，需要获取待测件所有端口之间的S参数。本实施例中，待测件的S参数信号流程图如图1所示。通常情况下，通过下标标识不同端口间的S参数，根据信号传输方向，标记S

实施例1：

在对高频软带S参数进行测试时，由于高频软带具有两端不对称的特点，即高频软带两端的端口类型不一致，无法直接与现有S参数测试夹具的同轴接口连接，因此无法直接使用网络分析仪获取各种性能数据以测试S参数。为了对两端端口不一致的高频软带进行S参数测试，本实施例提供了一种简便有效的S参数测试方法。本实施例中提供的方法，

具体的，如图2所示，本发明实施例提供的高频软带的S参数测试的方法步骤如下。

步骤101：将第一夹具的第一端口连接至第一待测件第一端口，第二夹具的第一端口连接至第二待测件第一端口，第一待测件第二端口和第二待测件第二端口互相连接，获取第一待测件和第二待测件组合与第一夹具和第二夹具之间的第一S参数组合。

在本实施例提供的方法中，需要根据待测件两种不同的端口，进行两次初步测量。首先将第一待测件和第二待测件的第二端口互相连接组成待测组合A，待测组合A两侧的端口都是第一端口，通过与第一端口对应的第一夹具和第二夹具连接网络测试仪后，即可获取到待测组合A各端口之间的每个S参数，即第一S参数组合。为了确保待测组合A以及步骤101中整个测量通路的对称性，第一待测件和第二待测件需要使用相同的器件，第一夹具和第二夹具也需要使用相同的器件。

进行测量时，分别通过第一夹具和第二夹具向第一待测件和第二待测件发出射频信号。根据图3所示的信号流程图，可以获取第一夹具与第一待测件和第二待测件组合各端口不同信号方向的S参数，以及第二夹具与第一待测件和第二待测件组合各端口不同信号方向的S参数，作为第一S参数组合。具体的，第一S参数组合包括以下数据：S

步骤102：将第三夹具的第一端口连接至第一待测件的第二端口，第四夹具的第一端口连接至第二待测件第二端口，第一待测件第一端口和第二待测件第二端口互相连接，获取第一待测件和第二待测件组合与第三夹具和第四夹具之间的第二S参数组合。

获取到第一S参数组合后，无法直接得到两个待测件各自的S参数，还需要将第一待测件和第二待测件的第一端口互相连接组成待测组合B，待测组合B两侧的端口都是第二端口，通过与第二端口对应的第三夹具和第四夹具连接网络测试仪后，即可获取到待测组合B各端口之间的每个S参数，即第二S参数组合。同样的，为了确保待测组合B以及步骤102中整个测量通路的对称性，第三夹具和第四夹具也需要使用相同的器件。

进行测量时，与步骤101对应，分别通过第三夹具和第四夹具向第一待测件和第二待测件发出射频信号。根据图4所示的信号流程图，可以获取第三夹具与第一待测件和第二待测件组合各端口不同信号方向的S参数，以及第四夹具与第一待测件和第二待测件组合各端口不同信号方向的S参数，作为第二S参数组合。具体的，第二S参数组合包括以下数据：S

步骤103：根据第一S参数组合和第二S参数组合，分别获取第一待测件的S参数和第二待测件的S参数。

由于第一S参数组合和第二S参数组合中分别包含了一组第一被测件和第二被测件组合各端口间的S参数。因此，根据信号通路的对称性，将第一S参数组合和第二S参数组合中的数据进行结合，即可分别获取到第一待测件的S参数和第二待测件的S参数。

在具体实施中，如图5所示，可以使用以下步骤分别获取第一待测件的S参数和第二待测件的S参数。

步骤201：获取第一S参数组合中各端口对应的S参数与第一待测件各端口和第二待测件各端口的S参数的第一对应关系。

根据图3中的信号流程图，第一S参数组合中各S参数与两个待测件各端口S参数的第一对应关系可以使用公式1表示。

其中，公式左侧为步骤101中测出的第一S参数组合的数值，S

步骤202：获取第二S参数组合中各端口对应的S参数与第一待测件各端口和第二待测件各端口的S参数的第二对应关系。

根据图4中的信号流程图，第二S参数组合中各S参数与两个待测件各端口S参数的第二对应关系可以使用公式2表示。

其中，公式左侧为步骤102中测出的第二S参数组合的数值，S

步骤203：根据第一对应关系和第二对应关系，获取第一待测件的S参数和第二待测件的S参数。

获取到两组对应关系之后，即可利用测量得到的第一S参数组合和第二S参数组合中各端口间S参数的具体数值，计算出被测件的S参数。

在本实施例的具体使用场景中，被测件的高频软带中未含有有源器件、铁氧体或等离子体，只是单纯的无源双向器件，两个端口本身就具有互易的特性，第一端口到第二端口的S参数和第二端口到第一端口的S参数相同，即在公式1和公式2中S

根据公式1和公式2可以得到公式3、公式4、公式5。

利用公式5，代入步骤101中测出的第一S参数组合和步骤102中测出的第二S参数组合中各S参数的具体数值，便可根据第一待测件第一端口到第二端口的S参数和第一待测件第二端口到第一端口的S参数，获取第一待测件的S参数。根据第二待测件第一端口到第二端口的S参数和第二待测件第二端口到第一端口的S参数，获取第二待测件的S参数。

进一步的，为了提高S参数测量的精度，测量第一S参数组合和第二参数组合之前，还可以获取第一夹具的第一端口和第二夹具的第一端口直通通路的第一误差模型，以及第三夹具的第一端口和第四夹具的第一端口直通通路的第二误差模型。使用第一误差模型和第二误差模型对第一S参数组合和第二S参数组合进行校准。根据校准后的第一S参数组合和校准后的第二S参数组合，分别获取第一待测件的S参数和第二待测件的S参数。从而减小夹具A造成的测量误差和计算误差。

对于夹具A，将第一夹具的第一端口和第二夹具的第一端口通过波导法兰等方式直接接合，组成夹具A的直通通路，信号流程图如图6所示。第一夹具的第二端口和第二夹具的第二端口为同轴射频端口，可以直接和网络分析仪的射频线相连，通过测量直通通路，可以得到公式6-公式11的6个测量结果，即夹具A直通通路的第一误差模型。

其中，E

同样的，对于夹具B，将第三夹具和第四夹具通过波导法兰等方式直接接合，组成夹具B的直通通路，信号流程图如图7所示。第三夹具的第二端口和第三夹具的第二端口为同轴射频端口，可以直接和网络分析仪的射频线相连，通过测量直通通路，可以得到公式14-公式19的6个测量结果，即夹具B直通通路的第二误差模型。

其中，E

获取到两组误差模型后，即可进一步获取到每组误差模型和对应的S参数组合的对应关系，从而完成误差补偿。

根据公式6-公式11，可以获取第一误差模型中各端口误差值与第一S参数组合中各端口S参数值的第三对应关系，如公式18和公式19。

根据公式14-公式19，可以获取第二误差模型中各端口误差值与第二S参数组合中各端口S参数值的第四对应关系，如公式20和公式21。

将上述误差模型和对应关系输入至网络分析仪后，即可根据第三对应关系和第四对应关系对第一S参数组合和第二S参数组合进行校准。

进一步的，为了减少网络分析仪本身的测量误差，在进行所有的测量之前，在不连接任何被测件的情况下，还需要对对网络分析仪进行初始校准，得到网络分析仪的12项误差模型，并将校准平面校准到与夹具连接的射频线端口。根据网络分析仪的误差模型将校准平面分别校准到第一夹具的第一端口、第二夹具的第一端口、第三夹具的第一端口和第四夹具的第一端口。在具体实施中，可以采用原始的SOLT校准方法或其它现有的校准方法，对网络分析仪进行初始校准。

本实施例提供的高频软带的S参数测试的方法。仅需两组端口相同的夹具，所需校准件简单，无需制作开路、短路和负载校准件，只需将法兰直接相连制作直通通路。并且仅需直接使用两次测量的参数组合进行运算，无需进行时域算法，计算简单，并且对测量设置无特殊要求。

实施例2：

在上述实施例1提供的高频软带的S参数测试的方法的基础上，本发明还提供了一种可用于实现上述方法的高频软带的S参数测试的装置。

如图8所示，是本发明实施例的装置架构示意图。本实施例提供的装置包括第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4。本实施例的附图中，相同填充图案的接口为一致的接口。

第一夹具1的第一端口与第一待测件5的第一端口一致，第二夹具2的第一端口与第二待测件6的第一端口一致，第一待测件5的第一端口与第二待测件6的第一端口一致。第一夹具1和第二夹具2相同，都为夹具A，在组成测试通路时实现两侧对称。夹具A的第一端是同轴射频端口，可以直接和网络分析仪的射频线相连；第二端与被测件第一端口对应。

第三夹具3的第一端口与第一待测件5的第二端口一致，第四夹具4的第一端口与第二待测件6的第二端口一致，第一待测件5的第二端口与第二待测件6的第二端口一致。第三夹具3和第四夹具4相同，都为夹具B，在组成测试通路时实现两侧对称。夹具B的第一端是同轴射频端口，可以直接和网络分析仪的射频线相连；第二端与被测件第一端口对应。

第一夹具1的第二端口、第二夹具2的第二端口、第三夹具3的第二端口和第四夹具4的第二端口与网络分析仪7的端口一致，分别与网络分析仪7连接，通过网络分析仪7完成射频信号的收发和测量数据获取。

如图9所示将本实施例提供的装置根据实施例1中的步骤101和被测件组合A连接，再如图10所示根据实施例1中的步骤102与被测件组合B进行连接，即可实现待测件两种不同端口的对称直通通路连接，通过网络分析仪获取各端口间第一S参数组合和第二S参数组合的测量，以供后续计算进行使用。进一步的，将夹具A和夹具B分别根据实施例1中的方法进行直连，即可获取第一误差模型和第二误差模型的相关数值，以供后续计算中对S参数的测量结果进行补偿。

在具体实施中，第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3、第四夹具4、第一待测件5和第二待测件6各端口之间通过波导法兰、波导转接器和波导接头中的任一种接口连接。本实施例的优选方案中，使用为了便于连接，且提高连接精度，选用波导法兰进行连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。