【代碼分享】TRL微波器件測量去嵌入校準–程序代碼

寫在前面

由於研究需要,本人深入學習實踐了基於微波測試的器件仿真建模技術,至今九年有餘。回顧研究經歷,從最簡單的直通校準到嚴格的TRL校準,從普通的SAM焊接接頭到精密的V波段免焊接接頭,從0603封裝貼片電容的焊接固定到0201封裝貼片二極管的物理壓接,從板上集成的直流偏置設計到寬帶外接偏置器的模塊設計,從簡單的離散端口設置到複雜的三維模型建模,一直朝着提高器件測試頻率、仿真建模精度的方向努力,積累的不少工程經驗和認識。前期已經給大家講解了經典TRL去嵌入的算法原理夾具設計實驗驗證,此處補充分享個人測試數據處理程序,供研究和教學之用。

P.S. 公衆號發表的文章修改很麻煩,上述算法原理、夾具設計、實驗驗證以及本程序最新版請參考網站www.useful2you.com原創發佈板塊

2011年基於共面波導傳輸線的二極管測試

1、歷史及最新版本

Version1.0

2013年,根據美國伊利諾伊大學(University of Illinois)Jose E. Schutt-Aine教授的自動微波測試講義,系統學習了TRL校準的算法,利用Matlab編寫了最初的去嵌入算法程序,2017年上半年正好有點空閒,整理後分享形成該版本。

TRL 去嵌入程序(截圖)

TRL 去嵌入程序(實測驗證)

Version 1.1

2017年下半年,設計了Matlab的GUI界面,方便數據導入導出,檢查測試S數據,評估校準件質量,對比相關測試結果。另外專門針對國產的矢量網絡分析儀,設計了程控程序,可直接從儀器中讀取測試數據(避免數據導入導出),僅供專業人士參考。

Version 2.0

2019年下半年,最新幾個版本Matlab都不再支持原有的GUI設計模式(m文件+fig文件),改用基於app設計的開發模式,遂改進去嵌入程序繪圖部分UIfigure和UIaxes處理十分繁瑣)。同時新增反射件分類開路和短路可選,支持TRL夾具去嵌入誤差模型導出,程序暫時以p文件方式分享(中英文兩個版本),附測試數據,運行如同m文件,命令窗直接輸入文件名回車(去掉後綴.p)。

英文程序界面

軟件操作過程截圖(動畫)

2、注意事項及後續改進

(1)雖然Matlab對中文支持很友好,但是時不時的會出現亂碼問題,例如用Matlab online運行中文版本TRLcalibration_cn_App_exported時就直接出現亂碼(其實無所謂,對照截圖按鈕功能都是明確的)。

(2)要想得到精確的結果,請務必對所有測試數據進行檢查,這裏提供一些經驗技巧。例如原始直通或延時校準件的S11和S22幅值一般都會較小(小於-10dB,同軸到PCB匹配良好),S21和S12幅值較大(DC及低頻接近0dB,低損耗),同時直通和延時件的S21或S12相位差跟物理長度差項對應;反射校準件(雙端口,僅需要S11和S22)恰好相反,S21和S12幅值一般都會較小(小於-20dB),S11和S22幅值較大(接近0dB,全反射);將延時校準件或者反射校準件作爲待測件進行去嵌入處理,看看是否符合預期。

(3)下一步將會增加測試數據預分析(自動驗證校準件質量,歡迎大家提供測試數據),增加配置文件,方便批量數據處理。也歡迎朋友提出新的需求。

3、如何獲取程序

(1)關注公衆號useful4you,進入對話框輸入TRLmatlab,自動回覆下載地址。

(2)最新版本的程序代碼還處於測試階段,可提供給專業人士(回答羣主問題證明了解TRL算法)和熱心用戶(分享TRL測試案例)深入研究。

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