對于工程師來說，對采用新型的差分和四端口射頻設計架構的高速半導體器件的需求日益增長。目前，四端口架構在高速無線產品中已經很流行。

     對于四端口設計的射頻測量來說，必須在四個端口上，而不是通常的兩個端口上對射頻測試系統進行驗證和校準。但是，增加了兩個端口的效果可不是將兩個兩端口加起來那么簡單，而所帶來的復雜性和產生的問題呈指數增加。進一步說，直到今天，先進的“寬容限探測(probing-tolerant)”四端口校準技術都還沒有研發出來。

     本文將討論如何解決四端口器件測量中出現的復雜問題，以及如何確保射頻測量系統的精度、可靠性和可重復性。

     簡介

     從兩端口網絡測量升級到四端口網絡測量對工程師提出了很多挑戰。例如，有人可能會問，“我的兩端口vna校準能夠直接用于四端口設計嗎？”答案很明確：根本不行！而且，還會出現一些與四端口校準所用的雙信號晶片探測和阻抗標準相關的其他一些問題。

     四端口器件測量所產生的獨特問題主要包括：

     1. 探頭位置的不正確所引起的測量誤差；

     2. 校準單元的電知識不完整；

     3. 缺乏先進的可用于四端口校準的vna；

     4. 對非理想的四端口校準架構的敏感度問題；

     5. 雙信號探頭的高串擾問題。

     基于探頭探測的四端口器件的測量本身也存在一些真正的挑戰。校準標準中探頭位置的變化將會引起其電特性偏離所定義的標準參數。當這些探頭位置相互移動時，也會引入校準誤差。通常，還沒有各種標準的不同電定義。隨著端口數的不斷增加(就像目前的四端口)，需要對更多的標準進行測量。在最壞的情況下，所需測量的標準數可能正比于n2（n為網絡的端口數量）。

     圖1：傳統探頭與雙信號低阻探頭之間的性能比較。

     一種四端口射頻晶片級測量解決方案

     一個成功的四端口射頻測量的完整解決方案包括：一個帶有用于增強導引的數字成像系統的晶片探測器，低串擾雙信號探頭，雙阻抗標準基片(iss)，相位穩定電纜和帶有為四端口優化的先進校準算法的專用校準和測量軟件。

     該方案的特點為：

     1. 具有自動級差的固定探頭定位；

     2. 對標準的探頭誤差具有低敏感度；

     3. 所需的標準和定義數最少；

     4. 能夠容忍非理想的標準；

     5. 射頻雙信號探頭的串擾低；

     6. 先進的四端口校準方法。

     在四端口晶片上實現差分測量

     四端口測量的首要挑戰是能夠確保精確的、可重復的校準和驗證結果的正確系統設置。當構建一個四端口測試系統時，每個分量都應該單獨考慮。

     矢量網絡分析儀

     對于固定模式和差分測量來說，目前的四端口vna采用多路兩端口校準（每個端口上接短路-開路負載）。這就需要每個單端口進行一遍的激勵。vna用算術方法將單模式數據轉換成混合模式。這是的主要限制在于被測器件必須是線性的，以便用于混合模式中各項的精確計算。

     雙差分探頭

     四端口測試需要雙探頭或差分探頭。盡管雙探頭技術不是新技術，確是目前在多端口分析和校準技術中實用的測試技術。對于更精密的差分測量，則需要具有信號間低串擾的探頭。

     圖2：混合校準（lrrm-solr）與solt校準兩種方案中插入損耗的交叉傳輸線比較。

     gsgsg和gssg 探頭的比較

     對于四端口設計,gsgsg(地-信號-地-信號-地)型探頭是理想的探頭，適用頻率可以高達67ghz。接地連接將多個信號分離開，從而始終優于gssg(地-信號-信號-地)型探頭。在這種完美的探頭中，將幾乎沒有串擾，而傳統的探頭中將產生無法解決的串擾。

     相反， gssg型探頭還具有信號間的高耦合