CN103605095A - 一种使电子校准件适配所有矢量网络分析仪的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使电子校准件适配所有矢量网络分析仪的方法，通过程序同时控制矢量网络分析仪和电子校准件，完成校准过程，采用发送SCPI命令控制矢量网络分析仪与调用电子校准件的导出函数相结合的方法，协调二者自动完成各个标准的测量，修正各项系统误差。采用上述方案，实现同一款电子校准件在主流矢量网络分析仪上使用，突破了仪器厂商的限制，不同厂商的仪器都可以使用同一款电子校准件完成校准。极大的降低了使用电子校准技术的成本，显著提高了电子校准件的使用范围。
Description
技术领域
本发明属于测试测量技术领域，尤其涉及的是一种使电子校准件适配所有矢量网络分析仪的方法。
背景技术
校准是矢量网络分析仪高精度测量的前提，传统的校准方式为机械校准。机械校准使用标准的机械校准件(包括开路器、短路器、负载、空气线等)，针对每一种校准件进行单独测量，得到的数据与校准件本身特性数据进行比较，计算得到测量误差。这种方式需要多次人工手动接插，速度慢，容易引进人为误差，影响校准的准确度。因此，电子校准技术开始成为新一代的校准技术。
电子校准采用自动化操作，只需，速度快，受操作者影响较小，电子校准件直接连接到矢量网络分析仪的测试端口上，通过切换不同的阻抗状态来实现，这些阻抗状态特性被存储在电可擦除可编程只读存储器中，程序校准过程中，通过程序读取，进行校准。
近年来，电子校准技术的发展日新月异，但如今市面上的电子校准件都是各自为政，每个厂家的仪器都有自己配套的电子校准件，同一电子校准件不能在多个厂家的仪器上通用。如果想在不同厂家生产的网络仪上使用电子校准技术，就不得不去购买多款相对应的电子校准件。
现有技术有如下三个方面的不足：
其一：特定的矢量网络分析仪只能使用特定的电子校准件，阻碍了电子校准技术的发展，限制了电子校准件的应用范围。
其二：对于仪器购买方，更换仪器或升级仪器，就要更换不同的电子校准件，造成了成本的浪费，使用方式的不便利。
其三，对于电子校准件厂商，生产的电子校准件只能应用于某一类矢量网络分析仪，不利于其产品的推广和市场占有率的提升。
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，提供一种使电子校准件适配所有矢量网络分析仪的方法。
本发明的技术方案如下：
一种使电子校准件适配所有矢量网络分析仪的方法，其中，包括以下步骤：
步骤一：校准硬件，包括电子校准件、同轴电缆、USB电缆、矢量网络分析仪；将所述电子校准件与所述矢量网络分析仪通过所述同轴电缆相连接；所述USB电缆用于将所述电子校准件与所述矢量网络分析仪相接；
步骤二：初始化系统变量，读取相关文件；
步骤三：自动扫描连接的矢量网络分析仪；
步骤四：判断是否找到仪器，是则执行步骤六，否则执行步骤五；
步骤五：连接仪器；
步骤六：判断系统是否支持，是则执行步骤八，否则执行步骤七；
步骤七：添加系统支持；
步骤八：记录矢量网络分析仪的当前扫描参数；
步骤九：选择校准类型；
步骤十：选择电子校准件端口和矢量网络分析仪端口对应关系；
步骤十一：判断是否检查端口，是则执行步骤十二，否则执行步骤十三；
步骤十二：检查端口对应关系，更改不对应项；
步骤十三：执行校准。
所述的方法，其中，所述步骤二中，所述初始化系统变量为本系统所使用的全局变量，端口号、GPIB地址，读取的文件包括矢量网络分析仪产品系列文件、产品型号文件和程控命令文件。
所述的方法，其中，所述步骤七中，所述添加系统支持为添加对应型号仪器的产品系列、产品型号及程控命令信息；所述步骤八中，矢量网络分析仪的当前扫描参数为矢量网络分析仪的扫描类型、当前测量的测量名称和测量参数、频率范围、、点数。
所述的方法，其中，所述步骤九中，所述校准类型为单端口校准、双端口校准、三端口校准、四端口校准。
所述的方法，其中，所述步骤十三中，具体执行以下步骤：
步骤131：读取矢量网络分析仪的当前状态，包括起始频率、终止频率、扫描类型、测量点数，并通过变量保存这些状态值；
步骤132：自动检测端口匹配情况，自动匹配端口；
步骤133：测量电子校准件所有的标准；
步骤134：矢量网络分析仪根据误差系数修正误差项。
所述的方法，其中，所述步骤132，具体执行以下步骤：
步骤1321：设置矢网为点频扫描，工作在某个指定的频率；在用户选择的端口匹配对中，选择矢量网络分析仪的一个端口，设置矢量网络分析仪的测量参数为该端口的反射参数；
步骤1322：程序控制电子校准件工作到预定标准上，在预定标准上程控矢量网络分析仪完成一次扫描，记下测量结果A1，并得到电子校准件在此反射标准上的定标值B1，再将电子校准件调节到另一个标准，记下测量结果A2，并得到定标值B2，计算(B2-B1)与(A2-A1)的差值V，如果V的值小于预设固定值(此值不小于5)，则视为通过，否则视为不通过；若通过，将依次检测电子校准件的所有标准，将其与之前标准比较对应的差值，全部通过检测，则端口匹配成功，只要有一次不通过，则判定为不通过，端口匹配失败；所述预设固定值为5-99；
步骤1323：若端口匹配失败，将自动匹配端口，依次更改端口的对应关系，进行端口匹配检测，针对检测结果，获得与实际连接的端口匹配情况一致的对应关系。
所述的方法，其中，所述步骤133，具体执行以下步骤：
步骤1331：测量电子校准件的所有反射标准，选定矢量网络分析仪的一个端口，设置矢量网络分析仪测量此端口反射的S参数，依次选择电子校准件的针对此端口的各个反射标准，控制矢网进行测量，记下测量结果，再按照上述步骤依次选定矢网的每一个端口，进行相应的反射测量；
步骤1332：调整电子校准件工作在直通标准状态，依次设置矢量网络分析仪测量四个S参数，分别记录测量所得数据；
步骤1333：根据步骤13331和步骤1332中所得测量数据，写入电子校准件，电子校准件经过计算得出误差系数；
步骤1334：将误差系数写入矢量网络分析仪，打开矢量网络分析仪的校准状态。
所述的方法，其中，所述步骤十三之后还执行步骤十四：关闭不需要的测量，恢复矢量网络分析仪上述步骤八中的扫描参数。
采用上述方案，实现同一款电子校准件在多款矢量网络分析仪上使用，突破了仪器厂商的限制，极大的降低了使用电子校准技术的成本，显著提高了电子校准件的使用范围。在保证测量精度的前提下，简化了使用校准件的复杂度，有利于电子校准技术的推广应用。
附图说明
图1为本发明方法中校准硬件连接图。
图2为本发明方法的流程图。
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
本发明采用程序同时控制电子校准件和矢量网络分析仪的模式，实现仪器的自动扫描、发现，连接，自动端口连接检测，校准的自动执行等。
如图2所示，首先获取矢量网络分析仪的各个参数301(如频率范围、扫描类型、点数等)，保留这些参数的基础上，创建用于校准的测量。然后将电子校准件自动依次调节到固有的反射和传输标准上，针对每一个标准，都需要控制矢量网络分析仪进行扫描、测量，得到原始测量数据。最后，通过特定的算法计算出误差系数，然后将误差系数写入矢量网络分析仪，完成矢量网络分析仪的校准。在整个过程中，需要矢量网络分析仪和电子校准件紧密合作，电子校准件的每个标准都对应矢量网络分析仪的一次测量，测量完成更改标准，然后重复上述过程，直至所有标准测量完成。测量完成后，系统将自动计算出误差系数，并将其应用于矢量网络分析仪，完成校准。
硬件校准环境的技术方案，如图1所示，校准采用的硬件包括电子校准件102、同轴电缆、电子校准件配套使用的USB电缆、矢量网络分析仪101、工控机(可不需要)。电子校准件102通过端口20及21与矢量网络分析仪101的两个端口10、11通过同轴电缆相连接，如需要转接，请接插适配转接头，通过USB数据线1，将电子校准件连接到矢量网络分析仪101的USB端口。
程序上主要包括矢量网络分析仪的识别和连接模块和执行校准任务模块。
本发明程序模块详解：矢量网络分析仪的识别和连接模块，如图2所示：
首先，初始化系统参数301，读取相关文件，然后自动扫描GPIB总线或者网络上可用的矢量网络分析仪302，如果未找到可用的仪器，进入连接仪器304。
在连接仪器时，指定IP地址或GPIB地址，选择连接，本系统若支持所连接的仪器，直接进入校准模块，若不支持，可以执行添加支持306，选中对应的产品系列进行添加，可以添加针对此型号仪器的支持。此处，本系统可以通过扩展，支持更多产品系列的矢量网络分析仪。
此模块中的关键技术方案为通过文件获得关于产品系列、产品型号、程控命令的信息，它们分别对应三个不同的文本文件。产品系列文件保存了多个厂家矢量网络分析仪的产品系列信息，现包含AglientPNA系列、Aglient ENA系列、Aglient ENA-LF系列、R&S ZVA系列，设置自动读取已连接矢量网络分析仪的厂商、型号信息，然后将获得的型号信息与读取的型号信息比对，如果已经存在，则导入程控命令文件中此型号对应产品系列的程控命令集，进行下一步校准。如果不存在，由于一个产品系列对应一套程控命令集，只要产品型号属于相应的产品系列，则只需在产品型号文件中，添加型号到对应的产品系列即可。
执行校准311：根据用户的端口匹配选择，进行相应端口的校准任务，校准过程完成后，将计算的误差系数应用到矢量网络分析仪上，详细校准过程如下：
一、读取矢量网络分析仪的当前状态，包括起始频率、终止频率、扫描类型、测量点数等，通过变量保存这些状态值。
二、自动检测矢量网络分析仪端口与电子校准件端口匹配情况，完成自动匹配。
首先，设置矢量网络分析仪为点频扫描，工作在某个指定的频率。然后，选择矢量网络分析仪的一个端口，设置矢量网络分析仪的测量参数为该端口的反射参数，比如选择的是矢量网络分析仪的2端口，则测量参数为S22。
程序控制电子校准件工作到某一标准上，在此标准上程控矢量网络分析仪完成一次扫描，记下测量结果A1(以A1代表测量结果数据，以下相同)，并得到电子校准件在此反射标准上的定标值B1，再将电子校准件调节到另一个标准，记下测量结果A2，并得到定标值B2，计算(B2-B1)与(A2-A1)的差值V，如果V的值小于某一固定值(此值不小于5)，则视为通过，否则视为不通过。若通过，将依次检测电子校准件的所有标准，将其与之前标准比较对应的差值，全部通过检测，则端口匹配成功，只要有一次不通过，则判定为不通过，端口匹配失败。
若端口匹配失败，本系统将自动匹配端口，依次更改端口的对应关系，进行端口匹配检测，针对检测结果，获得与实际连接的端口匹配情况一致的对应关系(如矢量网络分析仪的1端口连接在校准件的A端口，则对应关系为1-A)。
测量电子校准件所有的标准。
首先，测量电子校准件的所有反射标准。选定矢量网络分析仪的一个端口，设置矢量网络分析仪测量此端口反射的S参数，依次选择电子校准件的针对此端口的各个反射标准，控制矢网进行测量，记下测量结果。再按照上述步骤依次选定矢网的每一个端口，进行相应的反射测量。
其次，调整电子校准件工作在直通标准状态，依次设置矢量网络分析仪测量S11、S12、S21、S22参数，分别记录测量所得数据。
最后，根据测量数据计算出误差系数，并将误差系数写入矢量网络分析仪，同时保存该校准状态。
四、矢量网络分析仪根据误差系数完成修正。
实施例2
在上述实施例的基础上，进一步提供一种使电子校准件适配所有矢量网络分析仪的方法，其中，包括以下步骤：
步骤一：校准硬件，包括电子校准件、同轴电缆、USB电缆、矢量网络分析仪；将所述电子校准件与所述矢量网络分析仪通过所述同轴电缆相连接；所述USB电缆用于将所述电子校准件与所述矢量网络分析仪相接；
步骤二：初始化系统变量，读取相关文件；
步骤三：自动扫描连接的矢量网络分析仪；
步骤四：判断是否找到仪器，是则执行步骤六，否则执行步骤五；
步骤五：连接仪器；
步骤六：判断系统是否支持，是则执行步骤八，否则执行步骤七；
步骤七：添加系统支持；
步骤八：记录矢量网络分析仪的当前扫描参数；
步骤九：选择校准类型；
步骤十：选择电子校准件端口和矢量网络分析仪端口对应关系；
步骤十一：判断是否检查端口，是则执行步骤十二，否则执行步骤十三；
步骤十二：检查端口对应关系，更改不对应项；
步骤十三：执行校准。
进一步而言，所述初始化系统变量为本系统所使用的全局变量，端口号、GPIB地址，读取的文件包括矢量网络分析仪产品系列文件、产品型号文件和程控命令文件。
进一步而言，所述步骤七中，所述添加系统支持为添加对应型号仪器的产品系列、产品型号及程控命令信息；所述步骤八中，矢量网络分析仪的当前扫描参数为矢量网络分析仪的扫描类型、当前测量的测量名称和测量参数、频率范围、、点数。
进一步而言，所述步骤九中，所述校准类型为单端口校准、双端口校准、三端口校准、四端口校准。
进一步而言，所述步骤十三中，具体执行以下步骤：
步骤131：读取矢量网络分析仪的当前状态，包括起始频率、终止频率、扫描类型、测量点数，并通过变量保存这些状态值；
步骤132：自动检测端口匹配情况，自动匹配端口；
步骤133：测量电子校准件所有的标准；
步骤134：矢量网络分析仪根据误差系数修正误差项。
进一步而言，所述步骤132，具体执行以下步骤：
步骤1321：设置矢网为点频扫描，工作在某个指定的频率；在用户选择的端口匹配对中，选择矢量网络分析仪的一个端口，设置矢量网络分析仪的测量参数为该端口的反射参数；
步骤1322：程序控制电子校准件工作到预定标准上，在预定标准上程控矢量网络分析仪完成一次扫描，记下测量结果A1，并得到电子校准件在此反射标准上的定标值B1，再将电子校准件调节到另一个标准，记下测量结果A2，并得到定标值B2，计算(B2-B1)与(A2-A1)的差值V，如果V的值小于预设固定值(此值不小于5)，则视为通过，否则视为不通过；若通过，将依次检测电子校准件的所有标准，将其与之前标准比较对应的差值，全部通过检测，则端口匹配成功，只要有一次不通过，则判定为不通过，端口匹配失败；所述预设固定值为5-99；
步骤1323：若端口匹配失败，将自动匹配端口，依次更改端口的对应关系，进行端口匹配检测，针对检测结果，获得与实际连接的端口匹配情况一致的对应关系。
进一步而言，所述步骤133，具体执行以下步骤：
步骤1331：测量电子校准件的所有反射标准，选定矢量网络分析仪的一个端口，设置矢量网络分析仪测量此端口反射的S参数，依次选择电子校准件的针对此端口的各个反射标准，控制矢网进行测量，记下测量结果，再按照上述步骤依次选定矢网的每一个端口，进行相应的反射测量；
步骤1332：调整电子校准件工作在直通标准状态，依次设置矢量网络分析仪测量四个S参数，分别记录测量所得数据；
步骤1333：根据步骤13331和步骤1332中所得测量数据，写入电子校准件，电子校准件经过计算得出误差系数；
步骤1334：将误差系数写入矢量网络分析仪，打开矢量网络分析仪的校准状态。
所述的方法，其中，所述步骤十三之后还执行步骤十四：关闭不需要的测量，恢复矢量网络分析仪上述步骤八中的扫描参数。
采用上述方案，实现同一款电子校准件在多款矢量网络分析仪上使用，突破了仪器厂商的限制，极大的降低了使用电子校准技术的成本，显著提高了电子校准件的使用范围。在保证测量精度的前提下，简化了使用校准件的复杂度，有利于电子校准技术的推广应用。
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 (8)
1.一种使电子校准件适配所有矢量网络分析仪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：校准硬件，包括电子校准件、同轴电缆、USB电缆、矢量网络分析仪；将所述电子校准件与所述矢量网络分析仪通过所述同轴电缆相连接；所述USB电缆用于将所述电子校准件与所述矢量网络分析仪相接；
步骤二：初始化系统变量，读取相关文件；
步骤三：自动扫描连接的矢量网络分析仪；
步骤四：判断是否找到仪器，是则执行步骤六，否则执行步骤五；
步骤五：连接仪器；
步骤六：判断系统是否支持，是则执行步骤八，否则执行步骤七；
步骤七：添加系统支持；
步骤八：记录矢量网络分析仪的当前扫描参数；
步骤九：选择校准类型；
步骤十：选择电子校准件端口和矢量网络分析仪端口对应关系；
步骤十一：判断是否检查端口，是则执行步骤十二，否则执行步骤十三；
步骤十二：检查端口对应关系，更改不对应项；
步骤十三：执行校准。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述初始化系统变量为本系统所使用的全局变量，端口号、GPIB地址，读取的文件包括矢量网络分析仪产品系列文件、产品型号文件和程控命令文件。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤七中，所述添加系统支持为添加对应型号仪器的产品系列、产品型号及程控命令信息；所述步骤八中，矢量网络分析仪的当前扫描参数为矢量网络分析仪的扫描类型、当前测量的测量名称和测量参数、频率范围、、点数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤九中，所述校准类型为单端口校准、双端口校准、三端口校准、四端口校准。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤十三中，具体执行以下步骤：
步骤131：读取矢量网络分析仪的当前状态，包括起始频率、终止频率、扫描类型、测量点数，并通过变量保存这些状态值；
步骤132：自动检测端口匹配情况，自动匹配端口；
步骤133：测量电子校准件所有的标准；
步骤134：矢量网络分析仪根据误差系数修正误差项。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤132，具体执行以下步骤：
步骤1321：设置矢网为点频扫描，工作在某个指定的频率；在用户选择的端口匹配对中，选择矢量网络分析仪的一个端口，设置矢量网络分析仪的测量参数为该端口的反射参数；
步骤1322：程序控制电子校准件工作到预定标准上，在预定标准上程控矢量网络分析仪完成一次扫描，记下测量结果A1，并得到电子校准件在此反射标准上的定标值B1，再将电子校准件调节到另一个标准，记下测量结果A2，并得到定标值B2，计算(B2-B1)与(A2-A1)的差值V，如果V的值小于预设固定值(此值不小于5)，则视为通过，否则视为不通过；若通过，将依次检测电子校准件的所有标准，将其与之前标准比较对应的差值，全部通过检测，则端口匹配成功，只要有一次不通过，则判定为不通过，端口匹配失败；所述预设固定值为5-99；
步骤1323：若端口匹配失败，将自动匹配端口，依次更改端口的对应关系，进行端口匹配检测，针对检测结果，获得与实际连接的端口匹配情况一致的对应关系。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤133，具体执行以下步骤：
步骤1331：测量电子校准件的所有反射标准，选定矢量网络分析仪的一个端口，设置矢量网络分析仪测量此端口反射的S参数，依次选择电子校准件的针对此端口的各个反射标准，控制矢网进行测量，记下测量结果，再按照上述步骤依次选定矢网的每一个端口，进行相应的反射测量；
步骤1332：调整电子校准件工作在直通标准状态，依次设置矢量网络分析仪测量四个S参数，分别记录测量所得数据；
步骤1333：根据步骤13331和步骤1332中所得测量数据，写入电子校准件，电子校准件经过计算得出误差系数；
步骤1334：将误差系数写入矢量网络分析仪，打开矢量网络分析仪的校准状态。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤十三之后还执行步骤十四：关闭不需要的测量，恢复矢量网络分析仪上述步骤八中的扫描参数。
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