摘 要：HP4191A高頻阻抗分析儀是一應(yīng)用矢量阻抗分析技術(shù)進(jìn)行高準(zhǔn)確度,寬量程,多功能阻抗測量的自動化儀器,他能在1～1000 MHz頻率范圍內(nèi)測量電子元器件的阻抗參數(shù)。應(yīng)用4191A進(jìn)行測量要注意正確的測量方法。
    關(guān)鍵詞：高頻阻抗測量方法預(yù)熱；終端準(zhǔn)校

1  HP4191A的測量原理
    高頻阻抗測量的技術(shù)要求與低頻阻抗測量儀在設(shè)計技術(shù),使用電路及機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面明顯不同(包括測試電纜,自動平衡電橋和其他電路設(shè)計)。
    殘余阻抗,相位漂移,傳輸損耗和“集總常數(shù)測量電路”結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生有害的影響,在高頻矢量測量中是無法確定的因素。而且這些影響隨測試頻率升高而增加,產(chǎn)生明顯的測量誤差，至使測量范圍變窄。 
    這樣,在高頻范圍矢量測量中*方便的方法是用“分布常量測量電路”。其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)在寬的頻率范圍內(nèi)電路性能不變,測量電路檢測的矢量信號能用簡單的數(shù)學(xué)式**表示。
        HP4191A是將信號加到連接在測試端口的試樣上,檢測試樣反射波與入射波的矢量電壓比來測量反射系數(shù),通過反射系數(shù)與阻抗的關(guān)系導(dǎo)出試樣要求的參數(shù),代替了低頻阻抗儀器的矢量電壓電流比率的測量方法。
2  測量方法
    在應(yīng)用HP4191A進(jìn)行測量時的基本操作是：
        (1)按下電源開關(guān)鍵后，儀器A顯示部分指示HP-IB地址,B顯示部分指示選配件通告符號(如hr),此時儀器在進(jìn)行溫度控制電路的穩(wěn)定,內(nèi)部定時器延時工作10 min,預(yù)熱工作期間,儀器連續(xù)顯示以上符號。進(jìn)行10 min預(yù)熱后,自動轉(zhuǎn)到測試狀態(tài)。
        (2)如果要求*佳測試精度,*少預(yù)熱40 min。之后使用參考終端阻抗在APC-7同軸接頭對儀器進(jìn)行初始校準(zhǔn),來消除儀器的系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響。HP4191A配備的本身的校準(zhǔn)件分別為:0 Ω的短路器,0 S的開路器,50 Ω的負(fù)載終端。首先注意上校準(zhǔn)件前一定要保證儀器的測量端APC-7精密測頭的清潔和干燥,然后按照自動校準(zhǔn)的程序依次接入相應(yīng)的終端,在使用頻率范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)。
        HP4191A的測量準(zhǔn)確性實(shí)際上取決于使用校準(zhǔn)終端的準(zhǔn)確性,即由校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性控制。所以一定不能忽視測量前的儀器校準(zhǔn)這一過程。
        (3)根據(jù)被測件的形狀和測試頻率選擇合適的測試夾具,裝上夾具后,設(shè)置測試條件,必須同時輸入與測試夾具相應(yīng)的電長度值(這是為了修正夾具對反射系數(shù)及相位的影響)。在實(shí)際測試中,夾具固有的殘余參量引起的測量誤差應(yīng)予以考慮,確保測量的準(zhǔn)確性,夾具參量必須進(jìn)行修正,他的影響在高頻段極為明顯。
    例如:當(dāng)HP16092A夾具的測試端開路時,HP4191A的電容在1 MHz顯示值約2.0 pF,如果被測件是小電容(如10 pF)的話,就不能忽視初始開路值對測量結(jié)果的影響。
    而低頻阻抗測量儀是在夾具或測線的終端進(jìn)行儀器的初始校準(zhǔn)來預(yù)先消除夾具殘余參量值的影響。
3  注意事項(xiàng)
    儀器一開機(jī)預(yù)熱工作期間,儀器的A和B窗口一直顯示固定符號。在預(yù)熱時間完成之前如果按下任何鍵后,儀器會在測試頻率顯示窗口顯示錯誤信息E-07若再按下任意一個參數(shù)鍵,儀器進(jìn)入初始測量設(shè)置狀態(tài)。
    實(shí)踐證明,如果此時對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和測量,或儀器再預(yù)熱10 min后進(jìn)行校準(zhǔn)和測量,測試值和夾具的初始值在較低頻點(diǎn)會出現(xiàn)測值不穩(wěn)定的情況,但出現(xiàn)測試頻率增大時,測量值和夾具的初始值還是穩(wěn)定的。如果在這種情況下進(jìn)行測量,測量值可能是不可靠的。這時用終端阻抗50 Ω接在APC-7接頭進(jìn)行核校測量,會發(fā)現(xiàn)他在測試頻率1～1000 MHz范圍內(nèi)各頻率點(diǎn)間的測量偏差很大,頻率響應(yīng)很不好。這就是由于提前中斷預(yù)熱,造成發(fā)生校準(zhǔn)失敗,測值不準(zhǔn)的情況。所以要正確使用盡量避免以上情況發(fā)生。
    再需要說明的是,儀器在測試夾具端口的初始值是與頻率密切相關(guān)的,在某頻率點(diǎn)的試樣的測量值要減去本頻率點(diǎn)的夾具的初始值;在測量夾具的短路初始值時,要使用盡可能短而硬的短路片。盡量避免用測試引線連接被測件。
4  結(jié)論
    用HP4191A高頻阻抗測量儀測量高頻參數(shù)時,獲得*佳的測量準(zhǔn)確度對電路設(shè)計或計量工作至關(guān)重要,再由于高頻測試中殘余參量的嚴(yán)重影響,所以采用正確的測量方法才能達(dá)到真正的測試目的。

［1］張關(guān)漢，李光儀，周冠平.高頻集總參數(shù)阻抗的計量測試,1986