胡為東系列文章之十二--參數(shù)測量中針對(duì)夾具或探頭
對(duì)于相當(dāng)多的被測試產(chǎn)品,如接插件、使用插槽的電路板等都需要使用專門的夾具才能進(jìn)行S 參數(shù)測試,這是因?yàn)檫@些被測件的接口通常是非SMA 或者BNC 等通用接口類型的,而S 參數(shù)測試儀器如SPARQ、VNA 等儀器的連接接口通常都是SMA 或者BNC 等標(biāo)準(zhǔn)類型的,因此被測件和測試儀器的連接需要輔助夾具。如下圖1 所示為一些需要夾具才能夠進(jìn)行S 參數(shù)測試的被測件(左下腳圖片為Teledyne LeCroy(力科)的信號(hào)完整性S 參數(shù)測試儀):
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201701/337808.htm下圖2 所示為使用一個(gè)夾具進(jìn)行接插件測試的示意圖:
夾具的使用一定會(huì)給被測件的S 參數(shù)測試結(jié)果帶來影響。如果相對(duì)于被測件DUT 本身來說,夾具的影響非常小,則可以忽略,或者若是將整個(gè)系統(tǒng)(包括被測件DUT 和夾具)一起進(jìn)行考慮,需要的是S 參數(shù)和被測件DUT 的整體性能,那么夾具的影響也是可以不用考慮的。但是如果夾具的損耗和被測件DUT 的損耗相當(dāng),那么夾具的影響往往是不可忽略的,這時(shí)候我們就需要考慮使用一些辦法來消除夾具給測試帶來的影響。
二、現(xiàn)有的夾具去嵌方法及不足之處
當(dāng)前針對(duì)S 參數(shù)測量中夾具的去嵌主要有如下幾種方法:
1、基于夾具的S 參數(shù)的去嵌方法
該方法使用起來非常方便,只要將夾具的S 參數(shù)帶入到測試儀器校準(zhǔn)分析軟件中即可實(shí)現(xiàn)對(duì)夾具的去嵌,但是一個(gè)夾具的S 參數(shù)往往并不容易得到,如測試時(shí)用到的探頭,S 參數(shù)不僅很難得到,而且即使探頭廠家有提供探頭的S 參數(shù),在實(shí)際測試中也往往會(huì)因?yàn)檫B接方式,點(diǎn)觸方向等導(dǎo)致探頭S 參數(shù)發(fā)生變化,也會(huì)影響到測試結(jié)果的精確性。
2、TRL 校準(zhǔn)方式
TRL(Through/Reflect/Line)校準(zhǔn)方式也是目前業(yè)內(nèi)用得比較普遍的一個(gè)校準(zhǔn)方法,適合于校準(zhǔn)比較復(fù)雜的傳輸線結(jié)構(gòu)的夾具。TRL 夾具需要測試人員提前設(shè)計(jì)精確的包括Through(直通)、Reflect(反射)、Line(線)的夾具,TRL 夾具必須要和實(shí)際應(yīng)用單板的各項(xiàng)參數(shù)相一致,比如印制電路板的疊層、各疊層的厚度、所用材料的介電常數(shù)、傳輸線的阻抗控制、線寬等等。而這對(duì)于兩個(gè)可能是不同時(shí)候設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的不同單板來說,控制得非常一致是比較困難的。此外,夾具上的連接器磨損也會(huì)影響到校準(zhǔn)結(jié)果。
3、OSLT 校準(zhǔn)
OSLT(Open/Short/Load/Through)校準(zhǔn)方法是標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)方法,S 參數(shù)測試儀器通常會(huì)標(biāo)配有該方法,OSLT 校準(zhǔn)方法的缺點(diǎn)是需要一整套標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)件,它的接口也通常是SMA或者是BNC 接口的,而且它需要夾具的末端接口(夾具與被測件DUT 相連接的接口)類型也是SMA 或者BNC 的,而絕大部分測試夾具都不具備這樣的要求,如果設(shè)計(jì)嵌入式的OSLT 用于校準(zhǔn),除了存在和TRL 校準(zhǔn)類似的問題外,還會(huì)存在其它潛在的誤差源,如將Short,Open 視為理想情形,將Load 視為非頻率相關(guān)的。
4、
是在Teledyne LeCroy(力科)的信號(hào)完整性S 參數(shù)分析儀SPARQ 中和OSLT 相同的一種方法。
5、時(shí)域Gating 校準(zhǔn)(Time Domain Gating)
時(shí)域Gating 校準(zhǔn)方法是Teledyne LeCroy(力科)用于SPARQ 中的一種最新的校準(zhǔn)技術(shù),也是力科最新的一項(xiàng)專利技術(shù)。該方法能夠減少上述校準(zhǔn)方法所存在的缺點(diǎn),而且具有操作方便的優(yōu)點(diǎn),也非常適合于使用探頭進(jìn)行S 參數(shù)測試時(shí)對(duì)探頭的校準(zhǔn)。
另外,使用基于S 參數(shù)的校準(zhǔn)方法、TRL 校準(zhǔn)方法、OSLT 校準(zhǔn)方法、方法對(duì)探頭的去嵌也是S 參數(shù)測試中的另外一個(gè)難點(diǎn),因?yàn)樘筋^模型難以在PCB 板上模擬出來。下圖3 所示的Gigaprobes 是S 參數(shù)測試中常用的探頭:
三、應(yīng)用于力科SPARQ 中的新一代時(shí)域“Gating”去嵌方法
下圖4 所示為S 參數(shù)測試儀器通過夾具對(duì)被測件DUT 進(jìn)行測試的一般拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
從上圖4 可見,對(duì)于一個(gè)具有P 個(gè)端口的被測件DUT,將需要2P 個(gè)端口的夾具,其中P 個(gè)端口與測試儀器的P 個(gè)端口相連接,另外P 個(gè)端口與被測件DUT 相連接。如果知道具有2P 個(gè)端口的夾具的S 參數(shù),那么對(duì)夾具的去嵌將變得非常容易。如Teledyne LeCroy(力科)公司的信號(hào)完整性S 參數(shù)分析儀中就集成了基于S 參數(shù)的夾具去嵌方法。如下圖5 所示,只要將夾具所對(duì)應(yīng)的:*.snp 的S 參數(shù)文件帶入到圖5 的界面設(shè)置中即可實(shí)現(xiàn)對(duì)于夾具的去嵌。但是正如前文所述,獲取夾具的S 參數(shù)是關(guān)鍵。
評(píng)論