HP4191A高频阻抗分析仪的测试方法及注意事项
武丽仙
(陕西国防区域7102校准实验室西安710068)
摘 要：HP4191A高频阻抗分析仪是一应用矢量阻抗分析技术进行高准确度,宽量程,多功能阻抗测量的自动化仪器,他能在1～1000 MHz频率范围内测量电子元器件的阻抗参数。应用4191A进行测量要注意正确的测量方法。
关键词：高频阻抗测量方法预热；终端准校
1 HP4191A的测量原理
高频阻抗测量的技术要求与低频阻抗测量仪在设计技术,使用电路及机械结构等方面明显不同(包括测试电缆,自动平衡电桥和其他电路设计)。
残余阻抗,相位漂移,传输损耗和“集总常数测量电路”结构容易产生有害的影响,在高频矢量测量中是无法确定的因素。而且这些影响随测试频率升高而增加,产生明显的测量误差，至使测量范围变窄。
这样,在高频范围矢量测量中*方便的方法是用“分布常量测量电路”。其优点是可以实现在宽的频率范围内电路性能不变,测量电路检测的矢量信号能用简单的数学式**表示。
HP4191A是将信号加到连接在测试端口的试样上,检测试样反射波与入射波的矢量电压比来测量反射系数,通过反射系数与阻抗的关系导出试样要求的参数,代替了低频阻抗仪器的矢量电压电流比率的测量方法。
2 测量方法
在应用HP4191A进行测量时的基本操作是：
(1)按下电源开关键后，仪器A显示部分指示HP-IB地址,B显示部分指示选配件通告符号(如hr),此时仪器在进行温度控制电路的稳定,内部定时器延时工作10 min,预热工作期间,仪器连续显示以上符号。进行10 min预热后,自动转到测试状态。
(2)如果要求*佳测试精度,*少预热40 min。之后使用参考终端阻抗在APC-7同轴接头对仪器进行初始校准,来消除仪器的系统误差对测量结果的影响。HP4191A配备的本身的校准件分别为:0 Ω的短路器,0 S的开路器,50 Ω的负载终端。首先注意上校准件前一定要保证仪器的测量端APC-7精密测头的清洁和干燥,然后按照自动校准的程序依次接入相应的终端,在使用频率范围内进行校准。
HP4191A的测量准确性实际上取决于使用校准终端的准确性,即由校准的准确性控制。所以一定不能忽视测量前的仪器校准这一过程。
(3)根据被测件的形状和测试频率选择合适的测试夹具,装上夹具后,设置测试条件,必须同时输入与测试夹具相应的电长度值(这是为了修正夹具对反射系数及相位的影响)。在实际测试中,夹具固有的残余参量引起的测量误差应予以考虑,确保测量的准确性,夹具参量必须进行修正,他的影响在高频段极为明显。
例如:当HP16092A夹具的测试端开路时,HP4191A的电容在1 MHz显示值约2.0 pF,如果被测件是小电容(如10 pF)的话,就不能忽视初始开路值对测量结果的影响。
而低频阻抗测量仪是在夹具或测线的终端进行仪器的初始校准来预先消除夹具残余参量值的影响。
3 注意事项
仪器一开机预热工作期间,仪器的A和B窗口一直显示固定符号。在预热时间完成之前如果按下任何键后,仪器会在测试频率显示窗口显示错误信息E-07若再按下任意一个参数键,仪器进入初始测量设置状态。
实践证明,如果此时对仪器进行校准和测量,或仪器再预热10 min后进行校准和测量,测试值和夹具的初始值在较低频点会出现测值不稳定的情况,但出现测试频率增大时,测量值和夹具的初始值还是稳定的。如果在这种情况下进行测量,测量值可能是不可靠的。这时用终端阻抗50 Ω接在APC-7接头进行核校测量,会发现他在测试频率1～1000 MHz范围内各频率点间的测量偏差很大,频率响应很不好。这就是由于提前中断预热,造成发生校准失败,测值不准的情况。所以要正确使用尽量避免以上情况发生。
再需要说明的是,仪器在测试夹具端口的初始值是与频率密切相关的,在某频率点的试样的测量值要减去本频率点的夹具的初始值;在测量夹具的短路初始值时,要使用尽可能短而硬的短路片。尽量避免用测试引线连接被测件。
4 结论
用HP4191A高频阻抗测量仪测量高频参数时,获得*佳的测量准确度对电路设计或计量工作至关重要,再由于高频测试中残余参量的严重影响,所以采用正确的测量方法才能达到真正的测试目的。
参考文献
［1］张关汉，李光仪，周冠平.高频集总参数阻抗的计量测试,1986