阅读说明：本技术 一种rlc宽带测试方法及电路 (RLC broadband test method and circuit ) 是由 张琪春 余泽 苗菁 王杰 王亚茹 张小林 金谋平 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种RLC宽带测试方法及电路,属于微波技术领域,测试电路由一块微带板即可实现,待测元器件的测试连接线分别与微带板正面保留铜箔焊接,矢量网络分析仪的两个端口分别与测试电路的连接器相连,得到测试电路的散射矩阵,然后利用计算仿真工具对散射矩阵分情况处理,对电阻进行测试时,得到单频点、宽带范围内电阻值,对电感和电容进行测试时,除了得到电感值和电容值外,还可得到单频点、宽带范围内的串联电阻值和并联电导值。本发明无需人工多次干预即可获得元件的宽带特性,可极大提高科研人员在电子对抗、预警探测、卫星通信等宽带应用领域的工作效率。(The invention discloses a RLC broadband test method and a circuit, belonging to the technical field of microwaves, wherein the test circuit can be realized by a microstrip board, test connecting wires of components to be tested are respectively welded with copper foils reserved on the front side of the microstrip board, two ports of a vector network analyzer are respectively connected with a connector of the test circuit to obtain a scattering matrix of the test circuit, then a calculation simulation tool is used for carrying out condition processing on the scattering matrix, when a resistor is tested, resistance values in a single frequency point and a broadband range are obtained, when the inductor and the capacitor are tested, besides the inductance value and the capacitance value, a series resistance value and a parallel conductance value in the single frequency point and the broadband range can also be obtained. The invention can obtain the broadband characteristic of the element without manual multiple intervention, and can greatly improve the working efficiency of scientific research personnel in the broadband application fields of electronic countermeasure, early warning detection, satellite communication and the like.)

一种RLC宽带测试方法及电路

技术领域

本发明涉及技术领域，具体涉及一种RLC宽带测试方法及电路。

背景技术

随着电路集成技术的飞速发展，元件小型化和微型化成为必然趋势，对元件工作频率和性能要求越来越高，如何测试元件本身的性能至关重要。在电子产品中，电阻(R)、电感(L)以及电容(C)是最基本，也是使用最多的元件，其性能直接影响产品质量。

目前，传统的元件参数测量仪都是模拟式的，测量原理主要采用电桥法、谐振法和I-V法。测试方法各异，优缺点明显，传统的测量仪大多是台式机，例如RLC电桥，体积较大，携带不便，虽然测量方法简单，但普遍存在测量精度低、无记忆功能、仅能单频点测量性能等问题，无法一次性获取RLC的多频数值，获取元件宽带特性需要人工操作和记录，在电子对抗、预警探测、卫星通信等宽带应用领域科研工作者工作效率极其低下，亟待一种高效的测试方法对RLC的宽带特性进行快速测试和记录，为此提出一种RLC宽带测试方法及电路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有测量方法中存在的测量精度低、无记忆功能、仅能单频点测量性能、测量效率低下等问题，提供了一种RLC宽带测试方法，能够一次性获得宽带范围内的元件特性值，在矢量网络分析仪精度得到保证的前提下，获得精确的高频处RLC的数值，对L、C进行测试时，可分别同步得到元件自身的串联电阻和并联电导。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：

S1：制作测试电路

根据待测元器件的尺寸制作测试电路；

S2：获取测试电路的散射矩阵数据

将测试电路的连接器与矢量网络分析仪的输入、输出端口对应连接，利用矢量网络分析仪得到测试电路的散射矩阵数据；

S3：获取待测元器件特征参数

利用计算仿真工具对步骤S2中获取的散射矩阵数据处理，得到待测元器件的特征参数。

更进一步的，在所述步骤S1中，待测元器件为电阻、电感、电容中任一种。

更进一步的，在所述步骤S2中，利用射频电缆连接测试电路的连接器与矢量网络分析仪的输入、输出端口。

更进一步的，在所述步骤S2中，在处理散射矩阵数据前，根据待测元器件工程上的应用频率设置矢量网络分析仪频率范围，利用校准元器件对矢量网络分析仪进行校准。

更进一步的，在所述步骤S3中，当待测元器件为电阻时，利用计算仿真工具处理后得到单频点、宽带(多频点)范围内电阻值；当待测元器件为电感时，利用计算仿真工具处理后得到单频点、宽带(多频点)范围内电感值和串联电阻值；当待测元器件为电容时，利用计算仿真工具处理后得到单频点、宽带(多频点)范围内电容值和并联电导值。

更进一步的，在所述步骤S3，利用计算仿真工具对步骤S2中获取的散射矩阵数据处理过程包括以下步骤：

S31：编写计算仿真程序

根据待测元器件的种类编写特征参数计算仿真程序；

S32：导入测试数据

将测试电路的散射矩阵数据导入计算仿真工具中；

S33：调用上述步骤S31中的计算仿真程序处理测试数据

当待测元器件为电阻时，调用电阻计算仿真程序得到单频点、宽带范围内电阻值；当待测元器件为电感时，调用电感计算仿真程序得到单频点、宽带范围内电感值和串联电阻值；当待测元器件为电容时，调用电容计算仿真程序得到单频点、宽带范围内电容值和并联电导值。

本发明还提供了一种RLC宽带测试电路，包括微带板、待测元器件与两个连接器，所述微带板的下表面铜箔全部保留，上表面沿所述微带板的长度方向保留两条铜箔，所述待测元器件与所述微带板连接，两个所述连接器分别设置在所述微带板的两端面上，两个所述连接器分别与矢量网络分析仪的输入、输出端口连接。

更进一步的，所述待测元器件与所述微带板之间设置有测试连接线，所述待测元器件通过所述测试连接线与所述微带板连接。

更进一步的，两条所述铜箔对称设置在所述微带板上表面中间位置。

本发明相比现有技术具有以下优点：通过计算仿真工具、测试电路与矢量网络分析仪的配合，能够一次性获得RLC在多个频点上的数值，无需人工多次操作仪器和记录；在测电感时，可同时得到电感值和串联电阻值；在测电容时，可同时得到电容值和并联电导值。

附图说明

图1为本发明实施例中RLC宽带测试方法的拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例中测试电路的结构示意图；

图3为本发明实施例中测试电路与矢量网络分析仪的连接示意图；

图4为本发明实施例中用于散射矩阵数据处理的计算仿真工具之一的MATLAB的应用界面图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种RLC宽带测试方法，包括以下步骤：

S1：制作测试电路

根据待测元器件的尺寸制作测试电路；

S2：获取测试电路的散射矩阵数据

将测试电路的连接器与矢量网络分析仪的输入、输出端口对应连接，利用矢量网络分析仪得到测试电路的散射矩阵数据：矢量网络分析仪的输出数据文件保存为.s2p格式，在计算仿真工具中利用程序进行读取；

S3：获取待测元器件特征参数

编写计算仿真程序，利用计算仿真工具(MALTAB)对步骤S2中获取的散射矩阵数据处理，得到待测元器件的特征参数。

在所述步骤S1中，待测元器件为电阻、电感、电容中任一种。

在所述步骤S2中，利用射频电缆连接测试电路的连接器与矢量网络分析仪的输入、输出端口。

在所述步骤S2中，根据待测元器件工程上的应用频率设置矢量网络分析仪频率范围，利用校准元件对矢量网络分析仪进行校准。

在所述步骤S3中，测试电阻时，将待元器件等效为串联电阻电路，在计算仿真工具中进行处理，得到单频点、宽带(多频点)范围内电阻值；

在所述步骤S3中，测试电感时，将待测元器件等效为电阻与电感串联电路，在计算仿真工具中进行处理，得到单频点、宽带(多频点)范围内电感值和串联电阻值；

在所述步骤S3中，测试电容时，将待测元器件等效为电容与电容并联电路，在计算仿真工具中进行处理，得到单频点、宽带(多频点)范围内电感值和并联电阻值；

在所述步骤S3，利用计算仿真工具对步骤S2中获取的散射矩阵数据处理过程包括以下步骤：

S31：编写计算仿真程序

根据待测元器件的种类编写特征参数计算仿真程序；

S32：导入测试数据

将测试电路的散射矩阵数据导入计算仿真工具中；

S33：调用上述步骤S31中的计算仿真程序处理测试数据

当待测元器件为电阻时，调用电阻计算仿真程序得到单频点、宽带范围内电阻值；当待测元器件为电感时，调用电感计算仿真程序得到单频点、宽带范围内电感值和串联电阻值；当待测元器件为电容时，调用电容计算仿真程序得到单频点、宽带范围内电容值和并联电导值。

如图2、图3所示，本实施例还提供了一种RLC宽带测试电路，包括微带板、待测元器件3与两个连接器，分别为第一连接器1和第二连接器2，所述微带板的下表面铜箔全部保留，上表面沿所述微带板的长度方向保留两条铜箔，即微带线4，两条微带线4中间预留一定的空间位置，用于放置待测元器件3，所述待测元器件3与所述微带板连接，第一连接器1和第二连接器2分别设置在所述微带板的两端面上，第一连接器1与矢量网络分析仪的输入端口5连接，第二连接器2与矢量网络分析仪的输出端口6连接。

所述待测元器件3与所述微带板之间设置有测试连接线，所述待测元器件3通过所述测试连接线与所述微带板连接。

两条微带线4对称设置在所述微带板上表面中间位置。

综上所述，上述实施例中的RLC宽带测试方法及电路，通过计算仿真工具、测试电路与矢量网络分析仪的配合，能够一次性获得RLC在多个频点上的数值，无需人工多次操作仪器和记录；在测电感时，可同时得到电感值和串联电阻值；在测电容时，可同时得到电容值和并联电导值，值得被推广使用。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。