CN103543425B - 一种自动补偿网络分析仪测量面变化误差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动补偿网络分析仪测量面变化误差的方法，步骤一：校准网络分析仪或调用校准状态；步骤二:改变测量面，发送测量面自动补偿命令；步骤三：调用测量面自动补偿拟合算法，获得拟合曲线参数并计算补偿数据；步骤四：存储参数及补偿数据。采用上述方案，利用曲线拟合方式实现校准补偿算法，无需用户干预,即可去除测量参考面变化引入的误差，得到的补偿数据计算简单、运行速度快，提高用户测量效率。

Description

一种自动补偿网络分析仪测量面变化误差的方法
技术领域
本发明属于测试技术领域，尤其涉及的是一种自动补偿网络分析仪测量面变化误差的方法。
背景技术
矢量网络分析仪的校准有多种类型，如单端口反射校准、全双端口校准、TRL校准等多种校准技术，它们的共同特点是需要用户连接精密校准件，然后通过软件算法提取误差系数，最后通过修正过程应用到分析仪测量数据上，从而得到校准后的数据。传统校准的优点是准确，缺点是需要专门的校准件，同时需要用户多次连接校准件，等待校准过程完毕，而这个过程通常比较复杂而且缓慢。很多时候用户进行一次基本的校准后，如果发现测量端口面需要进行变更－－如增加一段电缆或移除某个转接器件等时，此时再进行一次校准肯定是费时费力的，如果可以利用已有的校准结果，通过简单的数学运算去除这部分影响，则会大大提高用户的工作效率。本发明利用曲线拟合方式，通过数学方法解决测量参考面变化引入的幅频和相位变化，无需接校准件即可得到新的测量参考面。
测量参考面变化引起的测量误差目前的解决方案仅是对相位变化进行补偿，对参考面变化引入的幅频变化（既损耗变化）则没有考虑，如果用户需要考虑这部分因素，则要重新进行传统的校准过程。
测量校准面改变时，传统的方法是通过重新校准方式来去除影响或者只能去除相位变化的影响而不考虑幅频响应。重新校准不仅繁琐而且可能因为新插入的连接器无法连接普通校准件而无法进行校准。本发明则利用数学方法，无需用户连接校准件进行复杂校准，通过分析校准面改变后获得的测量数据，对测量数据进行曲线拟合，利用曲线特性反向补偿测量数据，使补偿后的测量曲线达到普通校准的效果。
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是针对现有技术的不足，提供一种自动补偿网络分析仪测量面变化误差的方法。
本发明的技术方案如下：
一种自动补偿网络分析仪测量面变化误差的方法，其中，包括以下步骤：
步骤一：校准网络分析仪或调用校准状态；
步骤二:改变测量面，发送测量面自动补偿命令；
步骤三：调用测量面自动补偿拟合算法，获得拟合曲线参数并计算补偿数据；
步骤四：存储参数及补偿数据。
所述的测量面变化误差的方法，其中，所述步骤三的具体方法为：
步骤301：建立补偿端口的反射测量，不接被测件；
步骤302：读取当前反射测量的回波损耗测量值作为校准数据；
步骤303：判断是否采用直线拟合计算方法，是则采用直线拟合计算方法，计算拟合曲线系数及补偿数据，否则采用曲线拟合计算方法，计算拟合曲线系数及补偿数据。
所述的测量面变化误差的方法，其中，所述步骤303中，所述直线拟合计算方法为：以读取的校准数据为基础，建立拟合出一条以校准频率f为变量的曲线，利用最小二乘法拟合算法得到校准数据拟合直线的斜率a和截距b；补偿时根据当前测量的每点频率fm计算出每个测量点的损耗值fm*a+b，测量值减去损耗值即对测量进行了修正。
所述的测量面变化误差的方法，其中，所述步骤303中，所述曲线拟合计算方法为：以读取的校准数据为基础，建立拟合一条以校准频率f为变量的趋势为a*fn的曲线，其中a和n通过校准曲线上任意两点的频率值和损耗值来确定；补偿时根据当前测量的每点频率fm计算出当前测量点的损耗值a*fm n，测量值减去损耗值即对测量进行了修正。
所述的测量面变化误差的方法，其中，所述a*fn的曲线，其中a和n通过校准曲线上任意两点的频率值和损耗值来确定，设选取的两个校准频率是f1和f2（f1<f2），两个校准频点对应的损耗值的绝对值是L1和L2，则a选取L1的值，n则满足(f1/f2)n等于(L1/L2)。
所述的测量面变化误差的方法，其中，计算a和n时校准频率点的典型取值是校准频段的1/4和3/4处。
所述的测量面变化误差的方法，其中，计算a和n时校准频率点的典型取值是指定的校准曲线的平滑处。
采用上述方案，利用曲线拟合方式实现校准补偿算法，无需用户干预既可去除测量参考面变化引入的误差，得到的补偿数据计算简单、运行速度快，提高用户测量效率。
附图说明
图1为本发明的方法一实施例的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
理想的矢量网络分析仪端口校准之后的反射测量的回波损耗曲线表现为一条0dB处的曲线；此时的测量参考面在校准件连接处，当参考面因为增加、移除端口连接电缆或增减被测件转接器等而改变时，反射测量曲线表现为不在0dB附近的一条曲线，表明测量通路上的延迟和损耗发生了变化。当增减部件是阻抗恒定的同轴或波导特性时，信号的传输表现为趋肤效应，此时延时和损耗的变化只与频率相关且相位为线性。此时调用测量面变化自动补偿拟合算法计算得出补偿公式，存储后留待测量时修正。
改变网络分析仪测量面后的回波损耗曲线表现为一条斜线或校准频率的n次方的曲线，n值一般在1左右，表明曲线变化不是很剧烈。测量面变化后自动拟合补偿算法思路如下：不接被测件既测试端口空气开路时可获得一组回波损耗数据，以这组数据作为校准数据，利用这组校准数据可以拟合出一条以校准频率f为变量的曲线，补偿时按照测量频率根据拟合曲线公式计算出补偿值，测量值减去补偿值既可将测量曲线补偿到校准状态（0dB附近）。拟合曲线可以选择直线拟合和曲线拟合，直线拟合时可以利用最小二乘法等曲线拟合算法，拟合一条以校准频率f为变量的直线，直线的斜率为a、截距为b；补偿时根据当前测量点频率fm计算出当前损耗值fm*a+b，测量值减去损耗值后测量曲线则位于0dB附近（理想校准状态）。如果按照曲线拟合法，则认为校准数据表现为一条以校准频率f为变量趋势为a*fn的曲线；补偿时根据当前测量点频率fm计算出损耗补偿值a*fm n，测量值减去损耗值后测量曲线则位于0dB附近。校准拟合曲线的参数a和n可以通过校准曲线上任意两点的频率值和损耗值来确定，设任意两点频率为f1和f2(f1<f2)，对应的损耗值的绝对值为L1和L2，a一般选取等于L1，n则满足（f1/f2）n等于(L1/L2)。两个校准频率点的取值最好位于校准频段有代表性的1/4和3/4处，也可以是指定的校准曲线上的平滑处。
在上述基础上，还提供一实施例，如图1所示，步骤S01：校准网络分析仪或调用校准状态；步骤S102：改变测量面，发送自动补偿命令；步骤S103：利用直线或曲线拟合算法获得拟合曲线参数；S104:根据拟合曲线参数计算当前测量的损耗补偿值用于修正测量值。
实施例2
在上述实施例的基础上，本发明一种自动补偿网络分析仪测量面变化误差的方法，其中，包括以下步骤：
步骤一：校准网络分析仪或调用校准状态；
步骤二:改变测量面，发送测量面自动补偿命令；
步骤三：调用测量面自动补偿拟合算法，获得拟合曲线参数并计算补偿数据；
步骤四：存储参数及补偿数据。
所述的测量面变化误差的方法，其中，所述步骤三的具体方法为：
步骤301：建立补偿端口的反射测量，不接被测件；
步骤302：读取当前反射测量的回波损耗测量值作为校准数据；
步骤303：判断是否采用直线拟合计算方法，是则采用直线拟合计算方法，计算拟合曲线系数及补偿数据，否则采用曲线拟合计算方法，计算拟合曲线系数及补偿数据。
所述的测量面变化误差的方法，其中，所述步骤303中，所述直线拟合计算方法为：以读取的校准数据为基础，建立拟合出一条以校准频率f为变量的曲线，利用最小二乘法拟合算法得到校准数据拟合直线的斜率a和截距b；补偿时根据当前测量的每点频率fm计算出每个测量点的损耗值fm*a+b，测量值减去损耗值即对测量进行了修正。
所述的测量面变化误差的方法，其中，所述步骤303中，所述曲线拟合计算方法为：以读取的校准数据为基础，建立拟合一条以校准频率f为变量的趋势为a*fn的曲线，其中a和n通过校准曲线上任意两点的频率值和损耗值来确定；补偿时根据当前测量的每点频率fm计算出当前测量点的损耗值a*fm n，测量值减去损耗值即对测量进行了修正。
所述的测量面变化误差的方法，其中，所述a*fn的曲线，其中a和n通过校准曲线上任意两点的频率值和损耗值来确定，设选取的两个校准频率是f1和f2（f1<f2），两个校准频点对应的损耗值的绝对值是L1和L2，则a选取L1的值，n则满足(f1/f2)n等于(L1/L2)。
所述的测量面变化误差的方法，其中，计算a和n时校准频率点的典型取值是校准频段的1/4和3/4处。
所述的测量面变化误差的方法，其中，计算a和n时校准频率点的典型取值是指定的校准曲线的平滑处。
其它拟合方法包括利用各种数学拟合公式将校准曲线修正到0dB附近。如曲线拟合时利用型如（f/f1）1/2+b（f是频率变量，f1为曲线上某一指定点的频率，b为曲线偏移值）格式的公式来补偿端面变化；型如a*fn+b格式的公式来补偿端面的变化。
采用上述方案，利用曲线拟合方式实现校准补偿算法，无需用户干预既可去除测量参考面变化引入的误差，得到的补偿数据计算简单、运行速度快，提高用户测量效率。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种自动补偿网络分析仪测量面变化误差的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：校准网络分析仪或调用校准状态；
步骤二：改变测量面，发送测量面自动补偿命令；
步骤三：调用测量面自动补偿拟合算法，获得拟合曲线参数并计算补偿数据；
步骤四：存储参数及补偿数据；
所述步骤三的具体方法为：
步骤301：建立补偿端口的反射测量，不接被测件；
步骤302：读取当前反射测量的回波损耗测量值作为校准数据；
步骤303：判断是否采用直线拟合计算方法，是则采用直线拟合计算方法，计算拟合曲线系数及补偿数据，否则采用曲线拟合计算方法，计算拟合曲线系数及补偿数据，
所述步骤303中，所述直线拟合计算方法为：以读取的校准数据为基础，建立拟合出一条以校准频率f为变量的曲线，利用最小二乘法拟合算法得到校准数据拟合直线的斜率a和截距b；补偿时根据当前测量的每点频率fm计算出每个测量点的损耗值fm*a+b，测量值减去损耗值即对测量进行了修正，所述步骤303中，所述曲线拟合计算方法为：以读取的校准数据为基础，建立拟合一条以校准频率f为变量的趋势为a*fn的曲线，补偿时根据当前测量的每点频率fm计算出当前测量点的损耗值a*fm n，测量值减去损耗值即对测量进行了修正；所述a*fn的曲线，其中a和n通过校准曲线上任意两点的频率值和损耗值来确定，设选取的两个校准频率是f1和f2(f1<f2)，两个校准频点对应的损耗值的绝对值是L1和L2，则a选取L1的值，n则满足(f1/f2)n等于(L1/L2)，计算a和n时校准频率点的典型取值是校准频段的1/4和3/4处或典型取值是指定的校准曲线的平滑处。
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