臺灣博碩士論文加值系統

網路分析儀(VNA)主要的功能之ㄧ是用來量測高頻元件的S參數，而其校正技術是影響準確度的關鍵。傳統上使用的SOLT校正技術，可以修正網路分析儀內部的誤差，但實際量測時，網路分析儀外部的轉接器及連接待測物的傳輸線，會是量測誤差的主要來源；於是有學者提出雙埠元件的TRL校正技術，該技術可以有效地修正轉接器及傳輸線引進的誤差。對於多埠元件，現有的4埠VNA配合其多埠的TRL校正技術，可以精確地量測4埠元件，但由於該儀器價格昂貴，於是許多學者仍然使用2埠VNA，依照傳統的方式將未量測端埠予以阻抗匹配，再量測多埠元件，但這種方法無法達到精密量測的目的。
本論文研究目的為使用2埠VNA的TRL校正技術量測4埠對稱且互易元件。傳統的方法量測4埠元件有兩個問題，其一為量測埠的傳輸線及轉接器效應，其二為非量測埠的負載無法達到理想匹配。本論文將針對上述兩個缺點提出改善方法，並且進行理論推導，最後利用分支線耦合器及耦合線耦合器2個實例，比較本論文所提出之方法與4埠VNA加上多埠TRL校正後量測的結果，在兩個實作案例中，可明顯的觀察出本論文所提出的方法與4埠網路分析儀所量測之結果極為相似，故可證明本論文所提出的原理及理論推導是正確的，並可應用於雙埠VNA進行多埠元件的精密測量。

Measuring the S-parameter of high frequency devices is a major function vector of the network analyzer (VNA), and the measurement accuracy depends on the calibration technique. Usually SOLT calibration must be performed to remove the effect of the internal errors inside the VNA. In the actual measurement, the result of measurement errors usually comes from connectors and cables that connect the device to the analyzer. Thus, in 1979, researcher proposed TRL calibration technique, which was able to effectively remove the effect of the connectors and the cables. We can use VNA and 4-port TRL technique to measuring 4-port devices. However, to measure 4port devices was required a substantial amount of money, a lot of researchers still use a 2-port VNA to measure 2 ports at a time with the remaining ports terminated by 50-Ω loads. However, this will lead to errors caused by the non-ideal characteristics of real 50-Ω load.
In this theory , measuring symmetrical Reciprocal 4-port devices by 2-port TRL calibration. There are two problems with the traditional method. First, a coaxial-to-microstrip adapter is required to be attached to the PCB. Second, the non-ideal characteristics of real 50-Ω load. In this paper, we derived the formulation of reciprocal symmetrical 4-port devices. This is typical of couplers by branch line and coupled line.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 序論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 網路分析儀及校正技術介紹 4
2.1 網路分析儀架構 4
2.1.1 信號源 5
2.1.2 信號分離器 5
2.1.3 信號探測器 6
2.1.4 處理器及顯示 7
2.2 網路分析儀量測誤差 7
2.2.1 指向性 8
2.2.2 信號源匹配 9
2.2.3 負載匹配 9
2.2.4 隔離度 10
2.2.5 頻率響應 10
2.3 誤差模型 11
2.4 校正技術 13
2.4.1 雙埠SOLT 13
2.4.2 雙埠TRL 13
2.4.3 三埠TRL 14
2.4.4 雙埠LRM 14
第三章 量測原理介紹及公式推導 16
3.1 傳統使用雙埠VNA量測四埠元件之方法及問題 16
3.1.1 使用雙埠VNA的SOLT校正技術量測四埠元件 17
3.1.2 使用雙埠VNA的TRL校正技術量測四埠元件 18
3.2 校正技術改善原理介紹 18
3.3 校正技術理論推導 20
3.3.1 將 以待測物的S參數及Γ表示 21
3.3.1.1 的推導 23
3.3.1.2 的推導 24
3.3.2 將 以待測物的S參數及Γ表示 25
3.3.2.1 的推導 26
3.3.2.2 的推導 27
3.3.3 將 以待測物的S參數及Γ表示 28
3.3.3.1 的推導 29
3.3.3.2 的推導 30
3.3.4 求解待測物的S參數 31
3.4 量測步驟說明 33
3.4.1 傳統雙埠TRL & SOLT以及四埠TRL的量測步驟 33
3.4.2 量測負載反射係數 36
3.4.3 計算出量測結果 38
3.5 公式驗證 38
3.5.1 量測非理想匹配負載 40
3.5.2 模擬四埠耦合器 41
3.5.3 模擬傳統雙埠TRL量測 43
3.5.4 取得本校正技術結果並驗證公式正確性 45
3.6 校正結果討論 54
3.7 非理想匹配負載之討論 55
3.7.1 分析分支線耦合器 56
3.7.2 分析耦合線耦合器 63
3.7.3 結論 69
第四章 實際量測及問題討論 70
4.1 雙埠TRL校具設計 70
4.2 分支線耦合器設計與量測 73
4.2.1 設計分支線耦合器 73
4.2.2 分支線耦合器量測結果 76
4.3 耦合線耦合器設計與量測 81
4.3.1 設計耦合線耦合器 81
4.3.2 耦合線耦合器量測結果 84
4.4 結論及問題討論 89
第五章 結論 90
參考文獻 91
附錄A 92
附錄B 96
附錄C 101

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