切換式負(fù)載時域反射計去嵌入式探測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及切換式負(fù)載時域反射計去嵌入式探測器。一種去嵌入式探測器包括：被配置為連接到受測設(shè)備的兩個輸入、存儲器、被配置為輸出信號的信號生成器、多個負(fù)載組件、多個開關(guān)、以及控制器。每個負(fù)載組件被配置為提供不同的負(fù)載。多個開關(guān)中的第一開關(guān)與信號生成器相關(guān)聯(lián)，并且多個開關(guān)中的其他開關(guān)每個與一個負(fù)載組件相關(guān)聯(lián)。控制器被配置為控制多個開關(guān)以連接跨兩個輸入的來自信號生成器的信號和來自多個負(fù)載組件的負(fù)載的組合。
【專利說明】切換式負(fù)載時域反射計去嵌入式探測器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2013年9月25日提交的、標(biāo)題為“Switched Load Time-DomainReflectometer de-embed probe”的美國臨時專利申請第61/882，292號的權(quán)益,所述申請通過引用特此并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]所公開的技術(shù)大體上涉及信號采集系統(tǒng)，并且更具體地，涉及具有切換式負(fù)載和內(nèi)部信號生成器的用于減小由于受測設(shè)備的探測器尖端加載而造成的測量誤差的去嵌入式探測器。

【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)上，需要具有采樣示波器的矢量網(wǎng)絡(luò)分析器或時域反射計(TDR)系統(tǒng)來獲得用于表征受測設(shè)備(DUT)的散射參數(shù)(S-參數(shù))測量結(jié)果。一旦測量了固定件的S-參數(shù)并且測量了受測設(shè)備的S-參數(shù)，那么就能夠執(zhí)行完全去嵌入操作以僅獲得受測設(shè)備的特性。
[0004]如標(biāo)題為“SIGNALANALYSIS SYSTEM AND CALIBRAT1N METHOD” 的美國專利第 7，460，983 號、標(biāo)題為“SIGNAL ANALYSIS SYSTEM AND CALIBRAT1N METHOD FORMULTIPLE SIGNAL PROBES” 的美國專利第 7，414，411 號、標(biāo)題為 “SIGNAL ANALYSISSYSTEM AND CALIBRAT1N METHOD FOR PROCESSING ACQUIRES SIGNAL SAMPLES WITH ANARBITRARY LOAD”的美國專利第 7，408，363 號、以及標(biāo)題為“SIGNAL ANALYSIS SYSTEM ANDCALIBRAT1N METHOD FOR MEASURING THE IMPEDANCE OF A DEVICE UNDER TEST” 的美國專利第7，405，575號(其每個都通過引用使其全部內(nèi)容被并入本文中)所描述的去嵌入式探測器使用跨探測器尖端的探測器內(nèi)部的切換式負(fù)載來取得測量結(jié)果。去嵌入式探測器的S-參數(shù)在制造時被測量并且存儲在探測器內(nèi)部的S-參數(shù)存儲器中。用戶然后將探測器連接到受測設(shè)備并且按下校準(zhǔn)按鈕。示波器(scope)取兩個或三個平均采集結(jié)果，其中每個具有跨探測器尖端而切換的不同的去嵌入負(fù)載。
[0005]在采集之后，示波器能夠計算作為頻率的函數(shù)的受測設(shè)備的阻抗，并且還提供好像探測器和示波器從未連接的受測設(shè)備處的波形的完全去嵌入視圖。這也能夠通過將上面討論的方法并入使用具有信號源和設(shè)置的兩個去嵌入式檢驗固定件的矢量網(wǎng)絡(luò)分析器以操作為使用兩個去嵌入式探測器的矢量網(wǎng)絡(luò)分析器來完成，這如通過引用并入本文中的于2013 年 9 月 25 日提交的、標(biāo)題為 “TWO PORT VECTOR NETWORK ANALYZER USING DE-EMBEDPROBES”的、并且于2014年5月I日作為常規(guī)發(fā)明申請美國序列號14/267，697而提交的美國臨時申請第61/882，283號中所討論的那樣。
[0006]于2013 年 9 月 25 日提交的、標(biāo)題為 “ALTERNATIVE METHOD OF PROVIDINGDE-EMBED PROBE FUNCT1NALITY”的美國臨時申請第61/882，298號(其全部內(nèi)容通過引用并入本文中)公開了 TDR去嵌入式探測器。該探測器不包括切換式負(fù)載，但包含總是跨TDR去嵌入式探測器尖端而附接的內(nèi)部TDR生成器。該生成器的S參數(shù)在制造時被測量并存儲在探測器中。當(dāng)TDR去嵌入式探測器連接到有源或無源受測設(shè)備時，觸發(fā)方案用來使受測設(shè)備波形與TDR脈沖器去同步，以使受測設(shè)備信號平均為零，因而能夠測量結(jié)果。根據(jù)所測量的結(jié)果，能夠計算去嵌入波形。
[0007]所需要的是能夠用來測量具有或不具有受測設(shè)備信號源的有源和無源受測設(shè)備這二者的去嵌入式探測器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]所公開的技術(shù)的某些實施例包括去嵌入式探測器，其包括被配置為連接到受測設(shè)備的兩個輸入、存儲器、被配置為輸出信號的信號生成器、多個負(fù)載組件、多個開關(guān)、以及控制器。每個負(fù)載元件被配置為提供不同負(fù)載。多個開關(guān)中的第一開關(guān)與信號生成器相關(guān)聯(lián)，并且多個開關(guān)中的其他開關(guān)每個與一個負(fù)載組件相關(guān)聯(lián)?？刂破鞅慌渲脼榭刂贫鄠€開關(guān)以連接跨兩個輸入的來自信號生成器的信號和來自多個負(fù)載組件的負(fù)載的組合。
[0009]所公開的技術(shù)的某些其他實施例包括去嵌入式探測器，包括被配置為連接到受測設(shè)備的兩個輸入、存儲器、被配置為輸出信號的信號生成器、具有多個不同負(fù)載的負(fù)載集成電路、多個開關(guān)(多個開關(guān)中的第一開關(guān)與信號生成器相關(guān)聯(lián)并且多個開關(guān)中的其他開關(guān)每個與負(fù)載集成電路的某一負(fù)載相關(guān)聯(lián))、以及控制器(其被配置為控制多個開關(guān)以連接跨兩個輸入的來自信號生成器的信號和來自負(fù)載集成電路的負(fù)載的組合)。
[0010]某些其他實施例包括測試與測量系統(tǒng)，其包括如下面所描述的所公開技術(shù)的受測設(shè)備、測試與測量儀器、以及去嵌入式探測器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1圖示了所公開技術(shù)的去嵌入式探測器的框圖。
[0012]圖2圖示了使用圖1的去嵌入式探測器的測試與測量系統(tǒng)。
[0013]圖3圖示了根據(jù)所公開技術(shù)的另一實施例的去嵌入式探測器的框圖。

【具體實施方式】
[0014]在未必按比例繪制的附圖中，所公開的系統(tǒng)和方法的相似或?qū)?yīng)的元素通過相同的附圖標(biāo)記來表示。
[0015]所公開的技術(shù)包括去嵌入式探測器，其包括信號生成器和切換式負(fù)載這二者，這如圖1所示。圖1描繪了根據(jù)所公開的技術(shù)的一些實施例的去嵌入式探測器100。去嵌入式探測器100能夠是具有標(biāo)準(zhǔn)探測器尖端的標(biāo)準(zhǔn)探測器。去嵌入式探測器100還能夠被實現(xiàn)為插入模塊。優(yōu)選地，去嵌入式探測器100將被實現(xiàn)為具有超小型版本A (SMA)連接器輸入的探測器補償盒。如下面更詳細(xì)地討論的，去嵌入式探測器100的配置將為信號生成器102和其他電路酌留空間。
[0016]去嵌入式探測器100包括放大器104以及還包括如上面所討論的專利公布中所討論的、通常在去嵌入式探測器中找到的典型電路。圖1中未示出該典型電路。
[0017]去嵌入式探測器100還包括一組開關(guān)106。開關(guān)106中的一些可以是集成電路內(nèi)的模擬開關(guān)。此外，開關(guān)106中的一些可以是微機電系統(tǒng)(MEMs)。還可以包含其他類型的開關(guān)106，諸如繼電器觸點。如下面將更詳細(xì)地討論的，開關(guān)106由控制器108控制。
[0018]去嵌入式探測器100還包括存儲器組件110。存儲器110將所測量的探測器的S參數(shù)存儲在探測器的操作期間所使用的可能的開關(guān)106位置中的每個中。這些S參數(shù)被用來依賴于用于探測器采集的開關(guān)的位置而提供波形的去嵌入視圖。例如，如果僅信號生成器102被切換以連接到探測器輸入112和114，則存儲器將存儲用于探測器的S參數(shù)。并且當(dāng)開關(guān)106處于所有其他的位置時，存儲器110存儲用于探測器的S參數(shù)。存儲器組件110還可以存儲探測器已經(jīng)包含的典型函數(shù)。此外，存儲器組件110可以由多個存儲器組件構(gòu)成。
[0019]去嵌入式探測器100還包括能夠跨探測器輸入112和114切換的多個負(fù)載116。負(fù)載116可以由負(fù)載集成電路或分立的負(fù)載組件來提供。最少有三個負(fù)載116必須跨探測器輸入進行切換。然而，第一負(fù)載被視為當(dāng)沒有負(fù)載跨探測器輸入而連接時。期望和優(yōu)選為具有許多其他負(fù)載，以使得用戶能夠在下面所討論的測試與測量儀器的菜單中選擇用于受測設(shè)備的最佳加載。
[0020]如上面所提到的，去嵌入式探測器100還包括信號生成器102。如果去嵌入式探測器100是差分探測器，那么信號生成器102也是差分的。然而，如果去嵌入式探測器100是單端去嵌入式探測器(未示出)，那么信號生成器102是單端的(未示出)。S卩，去嵌入式探測器可以只包含單個輸入和單個輸出，而不是兩個輸入和一個或多個輸出。優(yōu)選地，信號生成器102是TDR脈沖生成器，這是因為TDR脈沖生成器更易于并入成裝進探測器所需的小尺寸。然而，信號生成器102可以是任何類型的信號生成器，諸如正弦波生成器。
[0021]去嵌入式探測器100還包括來自放大器104的輸出108，該輸出108被發(fā)送到測試與測量儀器，這如下面參照圖2更詳細(xì)地描述的。來自輸入112和114的波形在它們行進通過探測器100的電路和放大器104之后被包括于輸出108。
[0022]上面參照圖1描述的去嵌入式探測器100能夠用于圖2中所示的測試與測量系統(tǒng)。去嵌入式探測器100連接到測試與測量儀器200和受測設(shè)備202。
[0023]去嵌入式探測器100能夠與能夠接受來自探測器的輸入的任何類型的測試與測量儀器200 —起使用。測試與測量儀器200具有經(jīng)由處理器204控制控制器108來在操作期間經(jīng)由路徑120控制開關(guān)106的責(zé)任。處理器204還用來計算經(jīng)由存儲在存儲器中并且經(jīng)由處理器204執(zhí)行的一組指令來執(zhí)行去嵌入操作所需的數(shù)學(xué)算法。測試與測量儀器100的S參數(shù)存儲于測試與測量儀器100的存儲器(未示出)中，以被用作總的去嵌入過程的一部分來提供更準(zhǔn)確的結(jié)果。
[0024]測試與測量儀器200還包括用戶接口 206。用戶能夠經(jīng)由用戶接口 206來控制去嵌入式探測器100。即，用戶能夠控制什么進行加載以及多少負(fù)載跨探測器輸入112和114而連接。
[0025]探測器100可以被附接到延長電纜以將探測器100置于更靠近受測設(shè)備202。用戶可以將探測器100和受測設(shè)備200之間的任何電纜或固定件的S參數(shù)插入到用戶接口 206中。這些被加載或輸入到用戶接口 206，以被包括在由處理器204執(zhí)行的去嵌入操作中。
[0026]在以上所討論的標(biāo)題為“SIGNALANALYSIS SYSTEM AND CALIBRAT1N METHOD”的美國專利第 7，460，983 號、標(biāo)題為“SIGNAL ANALYSIS SYSTEM AND CALIBRAT1N METHOD FORMULTIPLE SIGNAL PROBES”的美國專利第 7，414，411 號、標(biāo)題為“SIGNAL ANALYSIS SYSTEMAND CALIBRAT1N METHOD FOR PROCESSING ACQUIRES SIGNAL SAMPLES WITH AN ARBITRARYLOAD” 的美國專利第 7，408，363 號、標(biāo)題為 “SIGNAL ANALYSIS SYSTEM AND CALIBRAT1NMETHOD FOR MEASURING THE IMPEDANCE OF A DEVICE UNDER TEST”的美國專利第 7，405，575號、以及標(biāo)題為“TWO PORT VECTOR NETWORK ANALYZER USING DE-EMBED PROBES”的美國臨時申請第61/882，283號中(其每個都通過引用使其全體內(nèi)容被并入本文中)開發(fā)并定義的等式、數(shù)學(xué)和算法可以用來導(dǎo)出用以對所采集的波形進行去嵌入的算法。
[0027]先前，信號源是在測試與測量儀器200中被測試的受測設(shè)備并且僅無源負(fù)載跨探測器輸入進行切換。在所公開的技術(shù)中，如果受測設(shè)備是無源的，那么信號生成器102跨探測器的輸入112和114進行切換以測量受測設(shè)備202的阻抗。還使用了切換式負(fù)載116。除了信號生成器102位于去嵌入式探測器100中而不是在受測設(shè)備202中之外，用以執(zhí)行去嵌入操作以獲得受測設(shè)備202的特性的等式與上面所討論的專利說明書中的相同。
[0028]如果受測設(shè)備202是有源的并且包括信號，則信號生成器102仍然跨探測器的輸入112和114以及切換式負(fù)載116進行切換。來自有源受測設(shè)備202的信號必須關(guān)于來自信號生成器102的信號是隨機的。然后，去同步隨機延時觸發(fā)方法可以用來確保受測設(shè)備202平均為零，而來自信號生成器102的內(nèi)部信號不平均為零。這為測量提供了可接受的信噪比。隨機延時觸發(fā)將駐存在測試與測量儀器200內(nèi)。
[0029]與標(biāo)題為“ALTERNATE METHOD OF PROVIDING DE-EMBED PROBE FUNCT1NALITY”的美國臨時申請第61/882，298號相比，多個負(fù)載能夠被接入以與信號生成器102 —起使用，并且從各種負(fù)載獲得的去嵌入結(jié)果然后能夠被平均以改善準(zhǔn)確度。所公開的技術(shù)的探測器不限于如圖1中所示的三端口探測器。探測器還可以是如圖3中所示的四端口探測器300。不同于來自行進到單個放大器104和單個輸出118的輸入112和114的采集結(jié)果，輸入112和114每個分別包括放大器302和304，并且分別包括輸出306和308。然而，探測器300將仍然采用與上面關(guān)于信號生成器102、負(fù)載116和開關(guān)106所討論的探測器100相同的方式來操作。
[0030]利用如圖3中所示的四端口探測器300，來自輸入112和114的輸入波形這二者都經(jīng)過探測器300到測試與測量儀器。這些波形然后都可以用于S參數(shù)建模處理器的測量，以導(dǎo)致測試裝備的所期望的去嵌入而提供來自受測設(shè)備的真實波形。利用完全由兩個波形表示的來自受測設(shè)備的差分信號，用戶可能對如下四個可能的輸出波形中的任何一個感興趣:(1)差分模式，其是兩側(cè)上的兩個波形之間的差異；(2)共同模式，其是這兩個波形之和除以2 ;以及(3)僅示出其他波形之一。如果探測器是如圖1中所示的僅三端口探測器100，那么去嵌入操作僅著眼于差分模式波形。
[0031]測試與測量儀器200可以是示波器或頻譜分析器。如上面所提到的，測試與測量儀器200包括處理器204和用以存儲可執(zhí)行指令的存儲器(未示出)。此類可執(zhí)行指令可以是體現(xiàn)在計算機可讀介質(zhì)上的計算機可讀代碼，當(dāng)其被執(zhí)行時使得計算機或處理器執(zhí)行以上所描述的操作中的任何一個。如本文所使用的，計算機是能夠執(zhí)行代碼的任何設(shè)備。微處理器、可編程邏輯設(shè)備、多處理系統(tǒng)、數(shù)字信號處理器、個人計算機等等都是此類計算機的示例。在一些實施例中，計算機可讀介質(zhì)能夠是被配置為以非臨時方式存儲計算機可讀代碼的有形計算機可讀介質(zhì)。
[0032]在所公開技術(shù)的優(yōu)選實施例中已經(jīng)描述和圖示了所公開技術(shù)的原理，應(yīng)該顯而易見的是，在不背離此類原理的情況下，能夠在布置和細(xì)節(jié)方面對所公開的技術(shù)進行修改。我們要求保護在以下權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的所有修改和變形。
【權(quán)利要求】
1.一種去嵌入式探測器，包括: 兩個輸入，其被配置為連接到受測設(shè)備； 存儲器； 信號生成器，其被配置為輸出信號； 多個負(fù)載組件，每個負(fù)載組件被配置為提供不同的負(fù)載； 多個開關(guān)，多個開關(guān)中的第一開關(guān)與信號生成器相關(guān)聯(lián)，并且多個開關(guān)中的其他開關(guān)每個與一個負(fù)載組件相關(guān)聯(lián)；以及 控制器，其被配置為控制多個開關(guān)以連接跨兩個輸入的來自信號生成器的信號和來自多個負(fù)載組件的負(fù)載的組合。
2.如權(quán)利要求1所述的去嵌入式探測器，其中所述存儲器被配置為將所測量的去嵌入式探測器的S參數(shù)存儲在多個開關(guān)的每個開關(guān)位置中。
3.如權(quán)利要求1所述的去嵌入式探測器，其中所述信號生成器是時域反射計脈沖信號生成器。
4.如權(quán)利要求1所述的去嵌入式探測器，其中所述信號生成器是正弦波生成器。
5.一種測試與測量系統(tǒng)，包括: 受測設(shè)備； 測試與測量儀器；以及 權(quán)利要求1的去嵌入式探測器。
6.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述去嵌入式探測器還包括連接到所述測試與測量儀器的輸出，所述輸出被配置為提供來自兩個輸入的測量結(jié)果。
7.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述去嵌入式探測器還包括連接到兩個輸入之一的第一輸出和連接到兩個輸入中的另一個的第二輸出，所述輸出中的每個均被配置為輸出來自兩個輸入中的相應(yīng)一個的輸入波形。
8.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述存儲器被配置為將所測量的去嵌入式探測器的S參數(shù)存儲在多個開關(guān)的可能開關(guān)位置中的每個中。
9.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述信號生成器是時域反射計脈沖信號生成器。
10.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述信號生成器是正弦波生成器。
11.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述測試與測量儀器包括: 用戶接口，其被配置為接收用戶輸入以控制所述探測器；以及 處理器，其被配置為基于用戶輸入來向控制器發(fā)送指令。
12.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述測試與測量儀器是示波器。
13.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述測試與測量儀器是頻譜分析器。
14.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述受測設(shè)備是無源受測設(shè)備。
15.如權(quán)利要求5所述的測試與測量系統(tǒng)，其中所述受測設(shè)備是有源受測設(shè)備。
16.一種去嵌入式探測器，包括: 兩個輸入，其被配置為連接到受測設(shè)備； 存儲器； 信號生成器，其被配置為輸出信號； 具有多個不同負(fù)載的負(fù)載集成電路； 多個開關(guān)，所述多個開關(guān)中的第一開關(guān)與所述信號生成器相關(guān)聯(lián)，并且所述多個開關(guān)中的其他開關(guān)每個與所述負(fù)載集成電路的某一負(fù)載相關(guān)聯(lián)；以及 控制器，其被配置為控制所述多個開關(guān)以連接跨兩個輸入的來自信號生成器的信號和來自所述負(fù)載集成電路的負(fù)載的組合。
17.一種測試與測量系統(tǒng)，包括: 受測設(shè)備； 測試與測量儀器；以及 權(quán)利要求16的去嵌入式探測器。
【文檔編號】G01R27/28GK104459340SQ201410497387
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】J.J.皮克德, K.譚 申請人:特克特朗尼克公司