DE19957327A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Analyse von Mehrkanal-Bauteilen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung zur Analyse der Eigenschaften von drei oder mehr Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse aufweisenden Mehrkanalbauteilen. Die Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung ist derart gestaltet, daß sie ein Prüfsignal an einem Kanal aussendet und ein Eingabesignal an einem anderen Kanal empfängt. Die Vorrichtung umfaßt einen Netzwerkanalysator zur Analyse der Eigenschaften des Mehrkanalbauteilprüflings mit Hilfe von Vektorwerten und eine Mehrkanal-Prüfgruppe, die mit den Kanälen des Netzwerkanalysators verbunden ist, um die Kanäle des Netzwerkanalysators in drei oder mehr Kanäle umzuwandeln. Der Mehrkanalbauteilprüfling ist dabei zur Analyse der seinen Eigenschaften entsprechenden Daten mit Hilfe von Vektordaten mit der Mehrkanal-Prüfgruppe ohne Verwendung eines Abgleich/Nichtabgleich-Konverters verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrkanalbau­ teil-Analysevorrichtung sowie ein Mehrkanalbauteil-Ana­ lyseverfahren zur Analyse der Eigenschaften eines drei oder mehr Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse aufweisenden Mehrkanalbauteils, und insbesondere eine Mehrkanalbau­ teil-Analysevorrichtung und ein entsprechendes Verfah­ ren zur Analyse von Mehrkanalbauteilen mit einem abge­ glichenen Eingabe/Ausgabe-Anschluß und/oder von Mehrka­ nalbauteilen mit unterschiedlicher Eingabe-/Ausga­ beimpedanz unter Verwendung eines herkömmlichen, nicht abgeglichenen Zweikanal-Netzwerkanalysators und einer herkömmlichen, nicht abgeglichenen Mehrkanal-Prüfgruppe mit drei oder mehr Kanälen.

Zur Analyse der Eigenschaften von in verschiedenen Da­ tenübertragungssystemen verwendeten Übertragungs-Bau­ teilen oder Übertragungsbauelementen werden häufig Netzwerkanalysatoren eingesetzt. Ein Netzwerkanalysator gewinnt die Daten, die verschiedenen Prüfparametern, beispielsweise einer Übertragungsfunktion, den Reflexi­ onseigenschaften oder einer Gruppenverzögerung eines in einem Datenübertragungssystem verwendeten Hochfre­ quenzbauteils (Bauteilprüfling) entsprechen, indem er die durch ein Zeitablenkfrequenzsignal hervorgerufene Antwortfrequenz des Hochfrequenzbauteils auswertet.

Ein Netzwerkanalysator umfaßt üblicherweise zwei Kanäle, nämlich einen Eingäbe- und einen Ausgabekanal. Der Eingabekanal sendet ein Zeitablenkfrequenzsignal (Prüfsignal) an den Bauteilprüfling, während der Ausgabekanal das Antwortausgangssignal vom Bauteilprüf­ ling empfängt. Der Eingabekanal und der Ausgabekanal des Netzwerkanalysators sind üblicherweise so ausge­ legt, daß jeder Kanal durch einen Schaltvorgang in den jeweils anderen Kanal umgeschaltet werden kann. Ein Beispiel für den schematischen Aufbau eines solchen Netzwerkanalysators läßt sich dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 entnehmen.

Der Aufbau sowie die Arbeitsweise des Netzwerkanalysa­ tors gemäß Fig. 1 werden im folgenden kurz erläutert. Ein Netzwerkanalysator 10 weist zwei Eingabe/Ausgabe- Kanäle P1 und P2 auf, die mit Brücken (bzw. Richtungs­ kopplern) 11 bzw. 12 verbunden sind. Die Brücken 11 und 12 dienen jeweils als Signaltrennungsschaltung. Ein von einem Signalgenerator 15 geliefertes Prüfsignal wird je nach Stellung eines Umschalter 13 entweder der Brücke 11 oder der Brücke 12 zugeführt. Das Prüfsignal wird von dem ausgewählten Kanal P1 bzw. P2 an den Bauteilprüfling geleitet. Das Prüfsignal vom Signalge­ nerator 15 wird außerdem auch als ein Referenzsignal ins Innere des Netzwerkanalysators geleitet. Im einzel­ nen werden dabei dieses Referenzsignal und das Eingabe­ signal von der Brücke Frequenzwandlern 17, 18 bzw. 19 zugeführt, durch die sie in Signale mit niedrigerer Frequenz umgewandelt werden. Das Eingabesignal und das Referenzsignal mit umgewandelter Frequenz werden sodann jeweils durch entsprechende A/D-Wandler 21, 22 bzw. 23 in digitale Signale umgewandelt. Diese digitalen Si­ gnale werden von einem Signalprozessor (DSP) 25 verar­ beitet, um Daten beispielsweise bezüglich der Ubertra­ gungsfunktionen, Streuparameter und Ghppenverzögerun­ gen zu gewinnen. Die diesen Eigenschaften entsprechen­ den Daten werden von einer durch eine der Gesamtkon­ trolle des Systems dienenden Zentralverarbeitungsein­ heit CPU 28 gesteuerten Anzeigeeinheit 29 in verschie­ denen Formaten angezeigt.

Die Bauteilprüflinge, bei denen es sich um Hauelemente handelt, wie sie in Datenübertragungssystemen einge­ setzt werden, weisen manchmal jedoch nicht nur zwei, sonderen drei oder vier Anschlüsse auf (und werden dann im folgenden ggf. als "Mehrkanalbauteile" bezeichnet). Zur Analyse der Eigenschaften der Mehrkanalbauteile un­ ter Einsatz des zwei Kanäle umfassenden Netzwerkanaly­ sators lassen sich Messungen durchführen, wenn man einen der Anschlüsse des Bauteilprüflings 30 mit einem der Eigenimpedanz entsprechenden Abschlußwiderstand versieht, wie sich dies Fig. 2A entnehmen läßt. Da bei dieser Anordnung jedoch verschiedene Probleme auftre­ ten, wird stattdessen eine Anordnung mit einer Mehrka­ nal-Prüfgruppe gemäß Fig. 2B verwendet. Zur Durchführung einer genauen und gleichzeitig unkomplizierten Eigen­ schaftsanalyse des Mehrkanalbauteils wird dabei die Mehrkanal-Prüfgruppe zwischen dem Zweikanal-Netz­ werkanalysator und dem Mehrkanalbauteil angeordnet. Die Bauteilverbindungen zwischen der Mehrkanal-Prüfgruppe 20, dem Netzwerkanalysator 10 und dem Mehrkanalbauteil 30 lassen sich Fig. 2B entnehmen. Bei diesem Beispiel umfaßt die Mehrkanal-Prüfgruppe 20 vier Ein­ gabe/Ausgabekanäle Q1 bis Q4.

Bei dem beschriebenen, in einem Hochfrequenzband arbei­ tenden Netzwerkanalysator bzw. der entsprechenden Mehr­ kanal-Prüfgruppe liegt jeder Kanal in nicht abgegliche­ ner Form vor und die Eingabe- bzw. Ausgabeimpedanz ist auf 50 Ohm (oder 75 Ohm) festgelegt. Bisher handelte es sich auch bei den meisten herkömmlichen Bauteilprüflin­ gen um nicht abgeglichene Bauteile mit der Impedanz 50 Ohm. Sowohl aufgrund der jüngsten Entwicklungen in der Halbleitertechnologie als auch aufgrund von Fortschrit­ ten im Bereich der Datenübertragungssysteme und deren erhöhter Komplexität weisen einige der modernen Mehrkanalbauteilprüflinge jedoch Anordnungen auf, die von denen der herkömmlichen Bauteilprüflinge abweichen. Ein Beispiel für den grundlegenden Aufbau eines solchen Mehrkanalbauteils 40 läßt sich dem Schaltschema gemäß Fig. 3 entnehmen. Bei diesem Beispiel handelt es sich bei einem Eingabeanschluß T1 um einen nicht abgegli­ chenen Anschluß mit einer Impedanz von 50 Ohm, während zwischen den Ausgabeanschlüssen T2 und T3 ein abgegli­ chener Anschluß mit einer Impedanz von 150 Ohm gebildet wird.

Gemäß dem Stand der Technik wird die Prüfung des oben beschriebenen abgeglichenen Mehrkanalbauteils mit rela­ tiv hoher Impedanz mit Hilfe eines nicht abgeglichenen Netzwerkanalysators bzw. einer entsprechenden Mehrka­ nal-Prüfgruppe mit niedriger Impedanz mit der in Fig. 4 gezeigten Anordnung durchgeführt. Dabei wird im einzel­ nen ein Abgleich/Nichtabgleich-Konverter 42 mit dem Bauteilprüfling 40 verbunden, wodurch ein abgeglichener Ausgang des Bauteilprüflings in einen nicht abge­ glichenen Ausgang umgewandelt wird. Die Eingabe­ anschlüsse T4 und T5 des Konverters 42 sind abgegli­ chen, weisen zwischen sich eine Impedanz von 150 Ohm auf und werden mit den Ausgabeanschlüssen T2 bzw. T3 des Bauteilprüflings 40 verbunden. Der Ausgabeanschluß T6 des Konverters 42 ist nicht abgeglichen und weist eine Impedanz von 50 Ohm auf. Dementsprechend lassen sich die Eigenschaften des zu prüfenden Bauteils ermit­ teln, indem der Eingabeanschluß T1 und der Ausgabean­ schluß T6 mit dem Netzwerkanalysator verbunden werden.

Beim herkömmlichen Meßverfahren unter Verwendung eines derartigen Konverters erhält man nicht den reinen Meß­ wert des Bauteilprüflings 40, da das Meßergebnis auch die Eigenschaften des Abgleich/Nichtabgleich-Konverters 42 enthält. Aufgrund des Einsatzes des Konverters 42 lassen sich zudem zwar die Eigenschaften des Eingabean­ schlusses T1 und des Ausgabeanschlusses T6 sowie die Eigenschaften zwischen diesen beiden Anschlüssen, nicht jedoch die Eigenschaften anderer Anschlüsse messen. So ist es beispielsweise nicht möglich, die Eigenschaften der abgeglichenen Ausgabeanschlüsse des Bauteilprüf­ lings zu ermitteln. Darüber hinaus ist es auch notwen­ dig, verschiedene Arten von Konvertern vorzusehen, die dem Impedanzwert des jeweiligen Bauteilprüflings entsprechen, da der Abgleich/Nichtabgleich-Konverter 42 in der Lage sein muß, die Ausgabeimpedanz des Bauteil­ prüflings in die Impedanz der Mehrkanal-Prüfgruppe 20 oder des Netzwerkanalysators 10 umzuwandeln.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung und ein ent­ sprechendes Verfahren zu beschreiben, durch die genaue Messungen an einem Mehrkanalbauteilprüfling durchge­ führt werden können, bei dem der Aufbau der Ein­ gabe/Ausgabeanschlüsse oder die Impedanz nicht mit dem Aufbau bzw. der Impedanz herkömmlicher Bauteilprüflinge übereinstimmen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Mehrkanalbauteil-Anaylsevorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zu beschreiben, durch die Mes­ sungen an einem Mehrkanalbauteilprüfling mit ab­ geglichenen Ausgabekanälen durchgeführt werden können, ohne daß dabei ein Abgleich/Nichtabgleich-Konverter zum Einsatz kommt.

Daneben besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zu beschreiben, durch die un­ ter Verwendung einer Mehrkanal-Prüfgruppe oder eines Netzwerkanalysators mit nicht abgeglichenen Ein­ gabe/Ausgabekanälen Messungen an einem mit einem abge­ glichenen Kanal ausgestatteten Mehrkanalbauteil durch­ geführt werden können.

Schließlich liegt der vorliegenden Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, eine Mehrkanalbauteil-Analysevorrich­ tung und ein entsprechendes Verfahren zu beschreiben, durch die unter Verwendung einer Mehrkanal-Prüfgruppe und eines Netzwerkanalysators Messungen an einem Mehr­ kanalbauteil durchgeführt werden können, dessen Impe­ danz sich von der Impedanz der Mehrkanal-Prüfgruppe bzw. des Netzwerkanalysators unterscheidet.

Die erfindungsgemäße Mehrkanalbauteil-Analysevorrich­ tung zum Prüfen von drei oder mehr Kanäle aufweisenden Mehrkanalbauteilen enthält die folgenden Bestandteile:

• - einen Netzwerkanalysator, der zur Analyse der Eigen­ schaften eines Bauteilprüflings mit Hilfe von Vek­ torwerten so aufgebaut ist, daß er ein Prüfsignal an einem Kanal aussendet und ein Eingabesignal an einem anderen Kanal empfängt; und
• - eine Mehrkanal-Prüfgruppe, die mit den Kanälen des Netzwerkanalysators verbunden ist, um die Kanäle des Netzwerkanalysators durch einen in der Prüfgruppe angeordneten Umschalter in drei oder mehr Kanäle um­ zuwandeln;
• - wobei der Mehrkanalbauteilprüfling ohne Einsatz ei­ nes Abgleich/Nichtabgleich-Konverters mit der Mehr­ kanal-Prüfgruppe verbunden ist, wodurch Daten, die den Eigenschaften des Mehrkanalbauteils entsprechen, in Form von Vektorwerten analysiert werden.

Darüber hinaus erfolgt bei der erfindungsgemäßen Mehr­ kanalbauteil-Analysevorrichtung eine Kalibrierung der Analysevorrichtung, einschließlich der Kabel zur Ver­ bindung mit dem Mehrkanalbauteilprüfling in einem Zu­ stand, in dem der Netzwerkanalysator und die Mehrkanal- Prüfgruppe miteinander verbunden sind, woraufhin die dabei gewonnenen Fehlerkorrekturdaten im Netz­ werkanalysator gespeichert und der Mehrkanal-Bauteil­ prüfling mit der Mehrkanal-Prüfgruppe ohne Verwendung eines Abgleich/Nichtabgleich-Konverters verbunden wird, um die den Eigenschaften entsprechenden Vektordaten des Bauteils zu erhalten, wobei sodann das Bauteil durch Durchführung der Fehlerkorrektur der den Eigenschaften entsprechenden Vektordaten unter Verwendung der Fehler­ korrekturdaten analysiert wird.

Darüber hinaus erfolgt bei der erfindungsgemäßen Mehr­ kanalbauteil-Analysevorrichtung die Analyse des Mehrka­ nalbauteilprüflings durch die Gewinnung von den Eigen­ schaften entsprechenden Vektordaten an jedem Anschluß des Mehrkanalbauteilprüflings und die Umwandlung der Vektordaten an jedem Änschluß in Daten, die dem ausge­ wählten Impedanzwert entsprechen. Außerdem werden bei der Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung die Eigenschaf­ ten des Bauteilprüflings analysiert, indem den Eigen­ schaften entsprechende Vektordaten an jedem nicht abge­ glichenen Anschluß gewonnen und diese Vektordaten an jedem nicht abgeglichenen Anschluß in abgeglichene An­ schlußdaten zwischen zwei ausgewählten Anschlüssen um­ gewandelt werden.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Be­ zugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrie­ ben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Beispiels für den grundlegenden Aufbau eines herkömmlicherweise verwendeten Netz­ werkanalysators mit zwei Ein­ gabe/Ausgabe-Kanälen;

Fig. 2A ein Blockschaltbild eines grundlegen­ den Aufbaus zum Messen des Mehrkanal­ bauteils mit Hilfe des Zweikanal-Netz­ werkanalysators;

Fig. 2B ein Blockschaltbild eines grundlegen­ den Aufbaus zum Messen des Mehrkanal­ bauteils durch Kombination der Mehrka­ nal-Prüfgruppe mit dem Netzwerkanaly­ sator gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltschema eines Beispiels für den Aufbau des Mehrkanalbauteils, an dem durch die erfindungsgemäße Mehrka­ nalbauteil-Analysevorrichtung Messun­ gen durchzuführen sind;

Fig. 4 ein Schaltschema eines Beispiels für den Aufbau zum Messen eines Mehrkanal­ bauteils gemäß Fig. 3 unter Verwendung eines Abgleich/Nichtabgleich-Konver­ ters gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines grundlegenden Aufbaus zum Messen des Mehrkanalbauteils gemäß Fig. 3 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mehrkanal­ bauteil-Analysevorrichtung;

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines unter Einsatz der erfindungsgemäßen Mehrkanalbau­ teil-Analysevorrichtung durchgeführten Meßverfahrens;

Fig. 7 ein Schaltschema zur Verdeutlichung des Konzepts zur Berechnung beispiels­ weise einer Impedanz-Umwandlung und einer Abgleich/Nichtabgleich-Umwand­ lung bei der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 8 ein Schaltschema zur Verdeutlichung des Konzepts zur Berechnung beispiels­ weise einer Impedanz-Umwandlung und einer Abgleich/Nichtabgleich-Umwand­ lung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Das Blockschaltbild gemäß Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines grundlegenden Aufbaus zur Durchführung von Messungen am Mehrkanalbauteil ge­ mäß Fig. 3 mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Mehrka­ nalbauteil-Anaylsevorrichtung. Bei diesem Beispiel han­ delt es sich bei allen Eingabe- und Ausgabekanälen des Netzwerkanalysators 10 und der Mehrkanal-Prüfgruppe 50 um solche des nicht abgeglichen Typs, wobei die Impe­ danz beispielsweise 50 Ohm beträgt. Andererseits weist der Mehrkanalbauteilprüfling 40 einen nicht abgegli­ chenen Eingang auf, während sein Ausgang abgeglichen ist, wobei seine Ausgangsimpedanz 150 Ohm beträgt.

Wie im Beispiel gemäß Fig. 2B ist auch hier zur Bildung von drei oder mehr Eingabe- und Ausgabekanälen Q1 bis Q4 die Mehrkanal-Prüfgruppe 50 mit dem zwei Kanäle P1 und P2 aufweisenden Netzwerkanalysator verbunden. Der Mehrkanalbauteilprüfling 40 ist (ohne Verwendung eines Abgleich/Nichtabgleich-Konverters) direkt mit den Ein­ gabe- und Ausgabekanälen der Mehrkanal-Prüfgruppe 50 verbunden und der Netzwerkanalysator 10 gewinnt bei dieser Anordnung verschiedene Arten von Daten. Die Mehrkanal-Prüfgruppe 50 weist bei diesem Beispiel zwei eingebaute Umschalter auf, von denen jeder durch das vom Netzwerkanalysator 10 stammende Kontrollsignal S gesteuert wird. Bei einem Kanal des Netzwerkanalysators handelt es sich um einen Signalausgabe-Ausgangskanal, während der andere als Signaleingangskanal dient. Der Signalausgabe-Ausgangskanal und der Signaleingangskanal können durch ein Umschalten durch den Netzwerkanalysa­ tor 10 gegeneinander ausgetauscht werden.

Vor der Durchführung der Messung am Mehrkanalbauteil­ prüfling wird vorzugsweise mittels einer Kalibrierung eine Fehlerkorrektur vorgenommen. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Ende eines jeden mit dem Bauteil­ prüfling zu verbindenden Kabels durch eine Leerlaufim­ pedanz, eine Kurzschlußimpedanz oder eine Eigenimpedanz abgeschlossen und der Vektorwert jedes Streuparameters (S) in diesem Zustand ermittelt, wobei diese Vektor­ werte dann in einem (nicht dargestellten) Speicher im Netzwerkanalysator als Fehlerkorrekturdaten gespeichert werden.

Danach wird der Mehrkanalbauteilprüfling 40 mit den einzelnen Kabeln verbunden. Der Eingabeanschluß T1 des Mehrkanalbauteilprüflings 40 empfängt das Eingangssi­ gnal vom Kanal P1 des Netzwerkanalysators durch den Ka­ nal Q2 der Mehrkanal-Prüfgruppe 50. Der abgeglichene Ausgabeanschluß T2 des Bauteilprüflings 40 wird mit dem Eingabekanal P2 des Netzwerkanalysators durch den Kanal Q3 der Mehrkanal-Prüfgruppe 50 verbunden, während der andere abgeglichene Ausgabeanschluß T3 des Bauteilprüf­ lings durch die Mehrkanal-Prüfgruppe 50 mittels eines vorbestimmten Impedanzwerts von 50 Ohm abgeschlossen wird. Bei dieser Anordnung werden eine Übertra­ gungsfunktion sowie alle S-Parameter durch den Netz­ werkanalysator 10 gemessen. Daraufhin wird der ab­ geglichene Ausgabeanschluß T2 durch Betätigung des Um­ schalters 2 mit dem Abschlußwiderstand 50 Ohm verbun­ den, während nun der abgeglichene Ausgabeanschluß T3 durch den Kanal Q4 der Mehrkanal-Prüfgruppe mit dem Eingabekanal P2 des Netzwerkanalysators verbunden ist. Bei dieser Anordnung werden wiederum eine Übertragungs­ funktion und alle S-Parameter durch den Netzwerkana­ lysator 10 gemessen.

Die genannten Meßwerte liegen dabei in Form von Vektor­ werten vor, die nicht nur die absoluten Werte, sondern auch die Phasenwerte enthalten und zur Signalverar­ beitung durch den Signalprozessor DSP oder die Zentral­ verarbeitungseinheit CPU 28 gemäß Fig. 1 im (nicht dar­ gestellten) Speicher gespeichert werden. Unter Verwen­ dung der vorab gewonnenen Fehlerkorrekturdaten wird eine Korrektur der gemessenen Vektorwerte durchgeführt. Die Signalverarbeitung durch den Signalprozessor DSP o. ä. schließt gemäß der vorliegenden Erfindung eine Im­ pedanz-Umwandlung sowie eine Nichtabgleich/Abgleich-Um­ wandlung mit ein.

Bei der Impedanz-Umwandlung handelt es sich um einen Rechenvorgang, bei dem die durch die obige Anordnung ermittelten Meßwerte in Meßwerte auf einer anderen Im­ pedanzbasis umgewandelt werden. Wie bereits erwähnt, weisen der Netzwerkanalysator 10 und die Mehrkanal- Prüfgruppe 50 eine Impedanz von 50 Ohm auf, während die Ausgangsimpedanz des Bauteilprüflings 40 150 Ohm be­ trägt. Dementsprechend ist bei den durch die genannte Anordnung ermittelten Meßwerten zu berücksichtigen, daß die Impedanz nicht angepaßt ist. Diese gemessenen Werte werden nun in Meßwerte für eine angepaßte Impedanz um­ gewandelt, d. h. in Meßwerte für einen Zustand, in dem die Impedanz der Mehrkanal-Prüfgruppe und des Netz­ werkanalysators 150 Ohm betragen soll. Das Ergebnis des Umwandlungsprozesses wird von der Anzeigeeinheit ange­ zeigt.

Bei der Nichtabgleich/Abgleich-Umwandlung handelt es sich um einen Rechenvorgang, bei dem die von der be­ schriebenen Anordnung ermittelten Meßwerte in Meßwerte umgewandelt werden, die einem abgeglichenen Ausgang entsprechen. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den einzelnen Kanälen des Netzwerkanalysators 10 und der Mehrkanal-Prüfgruppe 50 jeweils um Kanäle des nicht abgeglichenen Typs, während der Ausgang des Bauteilprüflings abgeglichen ist. Daher werden die durch die beschriebene Anordnung ermittelten Meßwerte durch den Rechenvorgang in Meßwerte umgewandelt, wie man sie von einem Ausgabeanschluß des abgeglichenen Typs erhalten würde, d. h. in den Meßwert, den man zwi­ schen den Ausgabeanschlüssen T2 und T3 des Mehrkanal­ bauteilprüflings 40 erhält. Das Ergebnis des Umwand­ lungsvorgangs wird wiederum von der Anzeigeeinheit an­ gezeigt.

Fig. 6 zeigt in einem Flußdiagramm die von der erfin­ dungsgemäßen Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung durch­ geführten Meßschritte. Im Schritt S1 wird die Kalibrie­ rung für das gesamte Meßsystem einschließlich des Netz­ werkanalysators, der Mehrkanal-Prüfgruppe und der Meß­ kabel etc. durchgeführt. Die dabei ermittelten Fehler­ korrekturdaten werden im Speicher des Netzwerkanalysa­ tors gespeichert und zur Korrektur der Meßdaten zu ei­ nem Zeitpunkt verwendet, wenn diese tatsächlich gemes­ senen Daten vorliegen. Im Schritt S2 erfolgt die Mes­ sung von Eigenschaften des Mehrkanalbauteilprüflings entsprechend der Anordnung gemäß Fig. 5 zur Gewinnung von Vektordaten. Die repräsentativen Meßdaten enthalten S-Parameter, die zur Fehlerkorrektur unter Einsatz der genannten Fehlerkorrekturdaten im Speicher des Netz­ werkanalysators gespeichert werden.

Die fehlerkorrigierten Meßdaten werden im Schritt S3 der Impedanz-Umwandlung unterzogen. In diesem Verfah­ rensschritt werden die ermittelten Meßdaten auf 50-Ohm- Basis in Daten einer der Impedanz des Mehrkanal­ bauteilprüflings angepaßten Impedanz umgewandelt. Dar­ aufhin wird im Schritt S4 die Nichtabgleich/Abgleich- Umwandlung durchgeführt. Durch diesen Verfahrensschritt werden die durch das Verbinden der Ausgabeanschlüsse des Bauteilfprüflings mit den nicht abgeglichenen An­ schlüssen ermittelten Meßdaten in die den Eigenschaften entsprechenden Ausgangsdaten zwischen den abgeglichenen Anschlüssen des Mehrkanalbauteilprüflings umgewandelt. Die Reihenfolge dieser Verfahrensschritte, d. h. die Frage, ob zuerst die Impedanz-Umwandlung oder die Nichtabgleich/Abgleich-Umwandlung vorgenommen werden soll, ist dabei nicht von Bedeutung. Die durch diese Umwandlungsvorgänge gewonnenen Daten werden durch den Netzwerkanalysator im Schritt S5 angezeigt.

Im folgenden werden die erwähnte Impedanz-Umwandlung sowie die Nichtabgleich/Abgleich-Umwandlung näher er­ läutert. In den Schaltschemata gemäß den Fig. 7 und 8 sind die Konzepte dieser Umwandlungsvorgänge darge­ stellt. Obwohl in Fig. 7 eine mit einem Mehrkanalbau­ teilprüfling 40a verbundene Kanalzahl-Umwandlungsschal­ tung 60 und eine entsprechende Anpassungsschaltung 62 dargestellt sind, handelt es sich bei diesen zusätzli­ chen Schaltungen nicht um physikalische, sondern um imaginäre Schaltungen, die nur der Verdeutlichung des Konzepts der Umwandlungsberechnung dienen. In entspre­ chender Weise sind auch Kanalzahl-Umwandlungsschaltun­ gen 60a und 60b mit dem Mehrkanalbauteilprüfling 40 verbunden, obwohl es sich bei diesen zusätzlichen Schaltungen ebenfalls nicht um physikalische, sondern um imaginäre Schaltungen handelt, die nur das Konzept der Umwandlungsberechnung verdeutlichen. Beim Beispiel gemäß Figur B handelt es sich um einen Fall, bei dem der Mehrkanalbauteilprüfling 40b einen abgeglichenen Eingabeanschluß und einen abgeglichenen Ausgabeanschluß enthält.

Ein Beispiel für die Impedanz-Umwandlung wird im fol­ genden erläutert. Wie zuvor, handelt es sich beim Ein­ gabeanschluß T1 des Mehrkanalbauteils 40a gemäß Fig. 7 um einen nicht abgeglichenen Eingabeanschluß T1 mit ei­ ner Impedanz von 50 Ohm, während zwischen den An­ schlüssen T2 und T3 ein abgeglichener 150-Ohm-Ausgabe­ anschluß gebildet wird. Es wird davon ausgegangen, daß an jedem Anschluß S-Parameter durch die mit nicht abge­ glichenen 50-Ohm-Kanälen ausgestattete Mehrkanal-Prüf­ gruppe 50 und den entsprechenden Netzwerkanalysator 10 gemessen werden. In diesem Fall werden die gemessenen S-Parameter in S-Parameter umgewandelt, wie man sie er­ halten würde, wenn es sich bei den Ausgabeanschlüssen T2 und T3 um nicht abgeglichene Anschlüsse mit einer Impedanz von 75 Ohm handeln würde. Nachdem die Umwand­ lung abgeschlossen ist, entspricht eine Impedanz zwi­ schen den Ausgabeanschlüssen T2 und T3 der eines nicht abgeglichenen Anschlusses mit einer Impedanz von 150 Ohm.

Wenn man bei einem Schaltungsnetzwerk mit n Kanälen allgemein davon ausgeht, daß S für eine S-Parameter­ matrix mit den normierten Impedanzen 21, 22, ..., Zn steht, während S" eine S-Parametermatrix mit den nor­ mierten Impedanzen Z1", Z2", ... Zn" symbolisiert, so wird der S"-Parameter mit Hilfe der folgenden For­ mel berechnet:

S" = B (I - S)^-1 (D + SC) (C + SD)^-1 (I - S) A

In der obigen Formel stehen A, H, C und D für die fol­ genden Matrizen und I für eine Einheitsmatrix:

B = A^-1
C = H + A
D = B - A

Wenn man nun in den obigen Gleichungen S-Parameter-Meß­ werte in die Matrix S sowie die Impedanz Z1 ... Zn vor der Umwandlung sowie die Impedanz Z1"... Zn" nach der Umwandlung einsetzt, erhält man die S"-Parameter nach der Impedanz-Umwandlung. Beim Beispiel gemäß Fig. 7 wird der S-Parameter S" berechnet, indem man für Z1, Z2 und Z3 50 Ohm sowie für Z1" 50 Ohm und für Z2" und Z3" jeweils 75 Ohm einsetzt. Hierdurch erhält man die S-Parameter für die Ausgabeimpedanz von 150 Ohm. Bei den obigen Ausführungen handelt es sich um ein Beispiel für die erfindungsgemäße Impedanz-Umwandlung.

Ein Beispiel für die erfindungsgemäße Ab­ gleich/Nichtabgleich-Umwandlung wird im folgenden er­ läutert. Wie sich den Fig. 7 und 8 entnehmen läßt, ent­ spricht die Umwandlung der abgeglichenen Anschlüsse des Bauteilprüflings 40a bzw. 40b in nicht abgeglichene An­ schlüsse der Umwandlung der Zahl der Anschlüsse mit Hilfe der imaginären Kanalzahl-Umwandlungsschaltungen 60, 60a und 60b. Wenn die Anzahl der Kanäle des Bau­ teilfprüflings 40a beispielsweise drei beträgt, wird diese Zahl von Kanälen insgesamt durch die Kanalzahl- Umwandlungsschaltung 60 in zwei umgewandelt. In diesem Fall wird die S-Parametermatrix des Bauteilprüflings 40a mit drei Kanälen wie folgt ausgedrückt (wobei gemäß dem obigen Beispiel die normierte Impedanz 21 = 50 Ohm, Z2 = 75 Ohm und Z3 = 75 Ohm beträgt):

Die S-Parametermatrix des Dreikanal-Schaltungsnetzwerks wird hierdurch in die eines Zweikanal-Schaltungs­ netzwerks umgewandelt (wobei gemäß dem obigen Beispiel die normierte Impedanz Z1 = 50 Ohm, Z2 + Z3 = 150 Ohm beträgt) und läßt sich wie folgt ausdrücken:

Die S-Parameter S11", S12", S21" und S22" in der obigen Matrix werden wie folgt ausgedrückt:

Durch die Verwendung aller obigen Gleichungen läßt sich ein Dreikanal-Schaltungsnetzwerk in ein Zweikanal- Schaltungsnetzwerk umwandeln. Auf diese Weise erhält man etwa beim Beispiel gemäß Fig. 7 S-Parameter zwischen den Anschlüssen T1 und T4. Wie beschrieben, handelt es sich bei der hier dargestellten Kanalzahl-Umwandlungs­ schaltung 60 um eine imaginäre Schaltung zur Verdeutli­ chung der Berechnungsformel. Außerdem handelt es sich natürlich auch bei der Anpassungsschaltung 62 um eine imaginäre Schaltung, die das Konzept der Durchführung einer Impedanzanpassung durch einen Rechenvorgang ver­ deutlicht. Beim Beispiel gemäß Fig. 8 ist der Mehrkanal­ bauteilprüfling 40b eine Vierkanalschaltung und daher sind Kanalzahl-Umwandlungsschaltungen sowohl an der Eingabe- als auch an der Ausgabeseite vorgesehen. Die Impedanz-Umwandlung und die Abgleich/Nichtabgleich-Um­ wandlung entsprechen in diesem Fall im wesentlichen den Umwandlungsvorgängen gemäß dem Beispiel gemäß Fig. 7, abgesehen davon, daß die numerische Formel hier komple­ xer ist.

Wie sich der obigen Beschreibung entnehmen läßt, ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mehrkanalbauteil-Analy­ sevorrichtung möglich, genaue Messungen an einem Mehrkanalbauteilprüfling durchzuführen, bei dem sich der Aufbau der Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse und die Impe­ danz vom Aufbau und der Impedanz herkömmlicher Bauteil­ prüflinge unterscheiden. Außerdem ist es hier möglich, Messungen an Mehrkanalbauteilprüflingen durchzuführen, die einen abgeglichenen Ausgang aufweisen, ohne hierfür einen Abgleich/Nichtabgleich-Konverter zu verwenden, und es besteht auch die Möglichkeit, Messungen an Mehrkanalbauteilen mit abgeglichenen Anschlüssen durch­ zuführen, indem sowohl eine Mehrkanal-Prüfgruppe als auch ein Netzwerkanalysator mit nicht abgeglichenen Eingabe- und Ausgabekanälen verwendet werden. Die er­ findungsgemäße Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung er­ laubt durch den Einsatz einer Mehrkanal-Prüfgruppe und eines Netzwerkanalysators, deren Eingabe- und Ausga­ bekanäle jeweils eine bestimmte Impedanz aufweisen, au­ ßerdem die Durchführung von Messungen an Mehrkanalbau­ teilen, deren Impedanz jeweils nicht derjenigen der Prüfgruppe und des Netzwerkanalysators entspricht.

Claims (11)

1. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung zum Prüfen von drei oder mehr Anschlüsse aufweisenden Mehrkanalbau­ teilen, enthaltend:

• - einen Netzwerkanalysator, der zur Analyse der Eigenschaften eines Mehrkanalbauteilprüflings mit Hilfe von Vektorwerten ein Prüfsignal an ei­ nem Kanal aussendet und ein Eingabesignal an ei­ nem anderen Kanal empfängt; und
• - eine Mehrkanal-Prüfgruppe, die mit den Kanälen des Netzwerkanalysators verbunden ist, um die Kanäle des Netzwerkanalysators durch einen in der Prüfgruppe angeordneten Umschalter in drei oder mehr Kanäle umzuwandeln,
• - wobei der Mehrkanalbauteilprüfling direkt mit der Mehrkanal-Prüfgruppe verbunden ist und Da­ ten, die den Eigenschaften des Mehrkanalbauteils entsprechen, in Form von Vektorwerten analysiert werden.

2. Analysevorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine An­ ordnung, in der der Netzwerkanalysator und die Mehr­ kanal-Prüfgruppe miteinander verbunden und Kabel zur Verbindung mit dem Mehrkanalbauteilprüfling an der Mehrkanal-Prüfgruppe angebracht sind, einer Kali­ brierung unterzogen wird, dabei gewonnene Fehlerkor­ rekturdaten im Netzwerkanalysator gespeichert wer­ den, der Mehrkanalbauteilprüfling direkt mit der Mehrkanal-Prüfgruppe verbunden wird, um die Eigen­ schaften des Mehrkanalbauteils in Form von Vektor­ werten zu erhalten, und die Fehlerkorrekturdaten zur Durchführung einer Fehlerkorrektur der Eigenschaften zur Analyse des Mehrkanalbauteilprüflings verwendet werden.

3. Analysevorrichtung nach Anspruch 1, wobei zur Ana­ lyse des Bauteils den Eigenschaften entsprechende Vektordaten an jedem Anschluß des Bauteils gewonnen und die Vektordaten an jedem Bauteilanschluß in Da­ ten umgewandelt werden, die einem gewählten Impe­ danzwert entsprechen.

4. Analysevorrichtung nach Anspruch 1, wobei zur Ana­ lyse des Bauteils den Eigenschaften entsprechende Vektordaten an jedem Bauteilanschluß gewonnen und die Vektordaten an jedem Bauteilanschluß umgewandelt werden, um die aus zwei ausgewählten Anschlüssen ge­ bildeten Anschlußdaten abzugleichen.

5. Analysevorrichtung nach Anspruch 1, wobei zur Ana­ lyse des Bauteils den Eigenschaften entsprechende Vektordaten an jedem Bauteilanschluß gewonnen werden und die Vektordaten an jedem Bauteilanschluß in Da­ ten umgewandelt werden, die einem gewählten Impe­ danzwert entsprechen, und wobei die Vektordaten an jedem nicht abgeglichenen Anschluß des Bauteils um­ gewandelt werden, um die aus zwei ausgewählten An­ schlüssen gebildeten Anschlußdaten abzugleichen.

6. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung zum Prüfen eines drei oder mehr Anschlüsse aufweisenden Mehrkanalbau­ teils, enthaltend

• - einen Netzwerkanalysator, der zur Analyse der Eigenschaften eines Mehrkanalbauteilprüflings mit Hilfe von Vektorwerten ein Prüfsignal an ei­ nem Kanal aussendet und ein Eingabesignal an ei­ nem anderen Kanal empfängt; und
• - eine Mehrkanal-Prüfgruppe, die mit den Kanälen des Netzwerkanalysators verbunden ist, um die Kanäle des Netzwerkanalysators durch einen in der Prüfgruppe vorhandenen Umschalter in drei oder mehr Kanäle umzuwandeln,
• - wobei zur Analyse des Mehrkanalbauteilprüflings der Mehrkanalbauteilprüfling direkt mit der Mehrkanal-Prüfgruppe verbunden ist, ohne daß ein Abgleich/Nichtabgleich-Konverter verwendet wird, und die Vektordaten an jedem Anschluß in Daten umgewandelt werden, die einem gewählten Impe­ danzwert entsprechen.

7. Mehrkanalbauteil-Analysevorrichtung zum Prüfen eines drei oder mehr Anschlüsse aufweisenden Mehrkanalbau­ teils, enthaltend

• - einen Netzwerkanalysator, der zur Analyse der Eigenschaften eines Mehrkanalbauteilprüflings mit Hilfe von Vektorwerten ein Prüfsignal an ei­ nem Kanal aussendet und ein Eingabesignal an ei­ nem anderen Kanal empfängt; und
• - eine Mehrkanal-Prüfgruppe, die mit den Kanälen des Netzwerkanalysators verbunden ist, um die Kanäle des Netzwerkanalysators durch einen in der Prüfgruppe vorhandenen Umschalter in drei oder mehr Kanäle umzuwandeln,
• - wobei zur Analyse des Mehrkanalbauteilprüflings der Mehrkanalbauteilprüfling direkt mit der Mehrkanal-Prüfgruppe verbunden ist, ohne daß ein Abgleich/Nichtabgleich-Konverter verwendet wird, und die Vektordaten an jedem Anschluß in Daten zwischen zwei gewählten Anschlüssen umgewandelt werden.

8. Mehrkanalbauteil-Analyseverfahren zum Prüfen eines drei oder mehr Anschlüsse aufweisenden Mehrkanalbau­ teils, enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:

• - Vorsehen eines Netzwerkanalysators, der zur Ana­ lyse der Eigenschaften eines Mehrkanalbau­ teilprüflings mit Hilfe von Vektorwerten an ei­ nem Kanal ein Prüfsignal aussendet und an einem anderen Kanal ein Eingabesignal empfängt; und
• - Vorsehen einer Mehrkanal-Prüfgruppe, die mit den Kanälen des Netzwerkanalysators verbunden ist, um die Kanäle des Netzwerkanalysators durch einen in der Prüfgruppe vorhandenen Umschalter in drei oder mehr Kanäle umzuwandeln;
• - Verbinden des Netzwerkanalysators, der Mehrka­ nal-Prüfgruppe und von Verbindungskabeln, die den Mehrkanalbauteilprüfling mit der Mehrkanal- Prüfgruppe verbinden;
• - Durchführen einer Kalibrierung zur Gewinnung von Fehlerkorrekturdaten und Speichern der so gewon­ nenen Korrekturdaten im Netzwerkanalysator;
• - direktes Verbinden des Mehrkanalbauteilprüflings mit der Mehrkanal-Prüfgruppe durch die Kabel zur Ermittlung der Eigenschaften des Mehrkanalbauteilprüflings in Form von Vektorda­ ten; und
• - Analysieren des Bauteilprüflings durch Einsatz der Fehlerkorrekturdaten zur Durchführung eines Fehlerkorrekturschritts an den den Eigenschaften entsprechenden Vektordaten.

9. Analyseverfahren nach Anspruch 8, zusätzlich enthal­ tend einen Verfahrensschritt, in dem zur Analyse des Bauteils an jedem Anschluß des Bauteils den Eigen­ schaften entsprechende Vektordaten gewonnen und die Vektordaten an jedem Anschluß in Daten umgewandelt werden, die einem gewählten Impedanzwert entspre­ chen.

10. Analyseverfahren nach Anspruch 8, weiterhin enthal­ tend einen Verfahrensschritt, in dem zur Analyse des Bauteils den Eigenschaften entsprechende Vektordaten an jedem Anschluß des Bauteils gewonnen und die Vektordaten an jedem Anschluß umgewandelt werden, um die aus zwei ausgewählten Anschlüssen gebildeten An­ schlußdaten abzugleichen.

11. Analyseverfahren nach Anspruch 8, weiterhin enthal­ tend einen Verfahrensschritt, in dem zur Analyse des Bauteils den Eigenschaften entsprechende Vektordaten an jedem Anschluß des Bauteils gewonnen und die Vektordaten an jedem Anschluß in Daten umgewandelt werden, die einem gewählten Impedanzwert entspre­ chen, und wobei die Vektordaten an jedem nicht abge­ glichenen Anschluß des Bauteils in Daten eines abgeglichenen Anschlusses umgewandelt werden, die durch zwei gewählte Anschlüsse gebildet wurden.