CN103368669A - 一种电子校准件及其校准系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于微波技术领域，提供了一种电子校准件，其特征在于，包括控制电路模块和电子标准模块，所述控制电路模块与所述电子标准模块相连接。本发明所述的电子校准件是通过采用MEMS开关器件取代场效应管开关器件来实现用于电子校准所需的硬件基础，利用MEMS开关器件的优良驻波特性，确保了阻抗标准的相互独立性，从而可以用更少的阻抗状态来实现，降低了电路复杂度，提高了定标效率和校准精度。

Description

一种电子校准件及其校准系统

技术领域

本发明属于微波技术领域，尤其涉及一种电子校准件及其校准系统。

背景技术

电子校准技术是一种新兴的矢量网络分析仪自动校准技术，用于矢量网络分析仪的自动校准及误差修正，其特点是自动校准、体积小、重量轻、USB供电模式、校准精度高。电子校准件适用于矢量网络分析仪的现场校准测试，能提高以矢量网络分析仪为核心的各种武器装备自动测试系统的自动化程度及测试速度。电子校准过程为电子校准件和矢量网络分析仪通过USB电缆进行连接，由矢量网络分析仪自动控制完成校准过程。

MEMS(Micro electro mechanical system)微机电系统是微电子技术基础上发展起来的具有多学科交叉和渗透的新型学科。MEMS器件用于射频与微波领域具有执行速度快、损耗低和品质因数高的优点，用于射频和微波领域最成熟的MEMS器件当属开关，与传统的场效应管或PIN二极管的半导体开关器件相比，MEMS具有极低的串联电阻和低的执行功率消耗，因而，损耗非常低。此外MEMS开关无半导体结效应带来的互调失真。

现有的电子校准实现方案主要是通过场效应管开关器件来构建电子校准所需的硬件基础，通过开关切换实现电子校准所需的开路、短路和负载等阻抗标准。主要缺点是场效应开关器件插入损耗较大，同时驻波特性较差，特别是在频率较高的时候，由于驻波较差带来不同阻抗状态之间的频率响应曲线趋于一致，这样不同的阻抗标准无法分辨，因此需要设计更多的阻抗状态以供选择，并需要后续的算法优化来选择出独立性较好的几种标准使用，降低了定标效率。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电子校准件及其校准系统，旨在解决矢量网络分析仪的自动校准及误差修正问题。

本发明是这样实现的，一种电子校准件，其中，包括控制电路模块和电子标准模块，所述控制电路模块与所述电子标准模块相连接。

所述的电子校准件，其中，所述控制电路模块包括CPU模块、存储器、开关控制单元和通信模块；

所述存储器与所述CPU模块相连，用于电子校准件定标数据的存储；

所述开关控制单元与所述CPU模块相连，用于控制开关的闭合与打开状态；

所述通信模块与所述CPU模块相连，用于与矢量网络分析仪的通信。

所述的电子校准件，其中，所述电子标准模块包括MEMS技术的开关、传输线和电子标准单元；所述MEMS技术的开关通过所述传输线与所述电子标准单元相连。

所述的电子校准件，其中，所述电子标准单元包括开路、短路、负载反射阻抗标准和直通传输标准。

所述的电子校准件，其中，所述电子标准模块有两个端口。

所述的电子校准件，其中，所述开关控制单元为I/O口的开关控制单元。

所述的电子校准件，其中，所述存储器为SRAM存储器和/或FLASH存储器。

所述的电子校准件，其中，所述SRAM存储器和/或FLASH存储器存储有不同阻抗标准值，所述不同阻抗标准值作为定标值。

本发明还提供了一种电子校准系统，其中，包括如权利要求1至9任一所述的电子校准件、自动算法模块和矢量网络分析仪；所述自动算法模块内置于所述矢量网络分析仪内，所述电子校准件通过所述自动算法模块的控制实现矢量网络分析仪的自动校准及误差修正。

所述的电子校准系统，其中，所述自动算法模块包含有定标插值拟合算法和剩余误差分析算法。

本发明所述的电子校准件通过采用MEMS开关器件取代场效应管开关器件来实现用于电子校准所需的硬件基础，利用MEMS开关器件的优良驻波特性，确保了阻抗标准的相互独立性，从而可以用更少的阻抗状态来实现，降低了电路复杂度，提高了定标效率。

附图说明

图1是MEMS开关与PHEMT开关插损特性比较图；

图2是MEMS开关与PHEMT开关回波损耗特性比较图；

图3是本发明的实施例提供的基于MEMS开关技术的电子校准原理图；

图4是本发明的实施例提供的基于MEMS开关实现的电子标准原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

MEMS器件用于射频与微波领域具有执行速度快、损耗低和品质因数高的优点，用于射频和微波领域最成熟的MEMS器件当属开关，与传统的场效应管或PIN二极管的半导体开关器件相比，MEMS具有极低的串联电阻和低的执行功率消耗，因而，损耗非常低，而且驻波特性好，在微波电路中有着广泛应用前景。

如图1、图2所示，以RADANT MEMS公司的RMSW221和Agilent公司的AMMC-2008这两种典型的单刀双掷开关为例给出了两类器件的插损特性和回波损耗特性对比，从中可以看出MEMS开关器件在直到20GHz的频率范围内，相比PHEMT场效应开关器件而言，插损小约1dB，而回波损耗在至10GHz的低端优于10dB，高端指标相当。

基于MEMS开关技术实现的电子标准原理，如图4所示，可实现开路、短路、负载等多种反射阻抗和直通传输阻抗状态，从而为矢量网络分析仪提供自动校准和误差修正的原始定标值。MEMS开关的优良驻波特性更有利于实现的反射状态接近理想发射状态，而阻抗状态越接近理想值，校准精度越高。布局的对称性设计保证了两个端口一致性和开短路状态的相位独立性。

如图3所示，一种电子校准件，包括控制电路模块和电子标准模块305，所述控制电路模块与所述电子标准模块相连接。所述控制电路模块包括CPU模块302、存储器、开关控制单元301和通信模块304；所述开关控制单元301为I/O口开关控制单元，所述存储器与所述CPU模块302相连，用于电子校准件定标数据的存储；所述开关控制单元301与所述CPU模块302相连，用于控制开关的闭合与打开状态；所述通信模块304与所述CPU模块相连，用于与矢量网络分析仪的通信。所述电子标准模块305包括MEMS技术的开关、传输线和电子标准单元；所述MEMS技术的开关通过所述传输线与所述电子标准单元相连。

进一步地，所述电子标准单元包括开路、短路、负载反射阻抗标准和直通传输标准这四种基本标准以及若干种组合标准，并在开关控制单元301的控制下，通过MEMS技术的开关把相应的电子标准连接到端口之上。校准标准是决定最终电子校准精度的硬件基础，标准的独立性越好，标准越接近理想的开短路等标准，就越容易实现较高的校准精度，而MEMS开关极低的损耗特性和优良的驻波特性是确保了电子标准的相互独立性和精度。

进一步地，所述存储器为SRAM存储器和/或FLASH存储器。所述SRAM存储器和/或FLASH存储器存储有不同阻抗标准值，所述不同阻抗标准值作为定标值。

本发明所述的基于MEMS技术的电子校准件，结合相应的软件算法，如定标插值拟合算法和剩余误差分析算法，就可以实现矢量网络分析仪的自动单、双端口校准及误差修正。所述软件算法在自动算法模块中，自动算法模块内置于所述矢量网络分析仪的主机中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子校准件，其特征在于，包括控制电路模块和电子标准模块，所述控制电路模块与所述电子标准模块相连接。

2.根据权利要求1所述的电子校准件，其特征在于，所述控制电路模块包括CPU模块、存储器、开关控制单元和通信模块；

所述存储器与所述CPU模块相连，用于电子校准件定标数据的存储；

所述开关控制单元与所述CPU模块相连，用于控制开关的闭合与打开状态；

所述通信模块与所述CPU模块相连，用于与矢量网络分析仪的通信。

3.根据权利要求1所述的电子校准件，其特征在于，所述电子标准模块包括MEMS技术的开关、传输线和电子标准单元；所述MEMS技术的开关通过所述传输线与所述电子标准单元相连。

4.根据权利要求3所述的电子校准件，其特征在于，所述电子标准单元包括开路、短路、负载反射阻抗标准和直通传输标准。

5.根据权利要求3所述的电子校准件，其特征在于，所述电子标准模块有两个端口。

6.根据权利要求2所述的电子校准件，其特征在于，所述开关控制单元为I/O口的开关控制单元。

7.根据权利要求2所述的电子校准件，其特征在于，所述存储器为SRAM存储器和/或FLASH存储器。

8.根据权利要求7所述的电子校准件，其特征在于，所述SRAM存储器和/或FLASH存储器存储有不同阻抗标准值，所述不同阻抗标准值作为定标值。

9.一种电子校准系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的电子校准件、自动算法模块和矢量网络分析仪；所述自动算法模块内置于所述矢量网络分析仪内，所述电子校准件通过所述自动算法模块的控制实现矢量网络分析仪的自动校准及误差修正。

10.根据权利要求9所述的电子校准系统，其特征在于，所述自动算法模块包含有定标插值拟合算法和剩余误差分析算法。

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