阻抗分析仪转接夹具补偿算法研究

赵敏， 丁翔

（工业和信息化部电子第五研究所， 广东 广州 510610）

0 引言

精密阻抗分析仪和宽频LCR 测量仪多采用BNC 四端对配接形式， 不同的生产厂商其输入端口的尺寸也可能不同， 如果实物标准器端口尺寸与被校仪器不同就需要使用转接夹具。 目前常见的做法是在转接夹具之后进行开路和短路校准补偿， 并认为可以修正夹具误差， 而实际情况并非如此。

本文通过理论和实验证明， 当频率高于1 MHz时， 采用开路/短路校准并不能很好地修正夹具带来的误差， 因此， 提出了采用ABCD 矩阵模型补偿方案。

1 开路/短路校准补偿原理

转接夹具示意如图1 所示， 在低频时其可以等效为图2 的电路。 图2 中， Zs为串联阻抗， 等效为引线电感Ls和引线电阻Rs串联； Yo为并联导纳， 等效为分布电容Co和泄漏电阻Ro并联。

图1 转接夹具示意图

图2 转接夹具低频等效电路

阻抗分析仪开路/短路法补偿原理框图如图3所示。 通过开路和短路校准就可以获得夹具等效参数[1]。

图3 开路/短路法补偿原理框图

当测量端接开路校准器时， 并假定开路校准器阻抗远大于夹具并联阻抗Zo， 串联阻抗Zs远小于Zo， 因此阻抗分析仪测量值Zmo等于夹具并联阻抗Zo（=1/Yo）。

当测量端接短路校准器时， 并假定短路校准器阻抗远小于夹具串联阻抗Zs和并联阻抗Zo， 因此阻抗分析仪测量值Zms等于夹具串联阻抗Zs（=1/Ys）。

两次测量后， 就可获得夹具的全部等效参数。接上待测元件后， 阻抗分析仪测得阻抗Zm等于待测阻抗Zx和并联阻抗Zo并联后， 再与串联阻抗Zs串联， 即：