CN103983932A - 板级射频电流探头的空间标定方法及系统和装置 - Google Patents

Abstract

一种板级射频电流探头的空间标定方法及系统和装置，在校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时测得测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，进而计算水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，然后根据预设的初始校准因子以及所述水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，对应计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，标定校准因子随水平位置、垂直位置及旋转角的变化情况，实现对板级射频电流探头的空间标定，确定其分辨力。利用不同条件下测得的传输系数来分别计算对应的校准因子，确保各校准因子的计算准确度，提高了板级射频电流探头的空间标定准确性。

Description

板级射频电流探头的空间标定方法及系统和装置

技术领域

本发明涉及仪器校准技术领域，特别是涉及一种板级射频电流探头的空间标定方法及系统和装置。

背景技术

非接触式电流探头视测量对象而有不同的设计，对于导线上的电流，一般使用基于电磁感应原理的钳口式探头；对于PCB(Printed Circuit Board，印制电路)板上的轨线电流，也可利用电磁感应原理测量，避免破坏原有的板级结构。

利用电磁感应原理的板级射频电流探头，其典型结构由一个多层PCB电路所组成，在电路中利用微带线形成一个小线圈，通过电磁感应，射频电流能够在线圈中形成感应电流，在电路的终端测量该感应电流产生的电压来实现对射频电流的测量。板级射频电流探头一个十分重要的参数是校准因子K，也称为电流传输系数或转移阻抗，其定义为电流探头的输出电压Vp除以传输线中的感应电流I，单位为V/A，或者dBV/A。

与钳口式探头不同的是，板级的射频电流探头与轨线电流的空间位置关系不是固定的，而电流传输系数随着位置的不同会出现不同的值，因此，必须对板级射频电流探头的响应随空间位置的变化关系进行标定。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种高准确性的板级射频电流探头的空间标定方法及系统和装置。

一种板级射频电流探头的空间标定方法，包括以下步骤：

向校准件的一端口输入初始电压，其中，板级射频电流探头固定设置在所述校准件预设的测量点上方；

当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头分别测量所述测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压；

根据所述初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数，所述校准件测量段为所述校准件与板级射频电流探头之间距离最近的部分；

根据所述水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及所述校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子；

根据预设的初始校准因子，以及所述水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值。

一种板级射频电流探头的空间标定系统，包括：

供电模块，用于向所述校准件的一端口输入初始电压；其中，板级射频电流探头固定设置在所述校准件预设的测量点上方；

空间位置控制模块，用于当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头分别测量所述测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压；

传输处理模块，用于根据所述初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数，所述校准件测量段为所述校准件与板级射频电流探头之间距离最近的部分；

校准计算模块，用于根据所述水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及所述校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子；

标定计算模块，用于根据预设的初始校准因子，以及所述水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值。

一种板级射频电流探头的空间标定装置，包括：

校准件，用于输入已知射频电流；

支架，用于将板级射频电流探头固定设置在所述校准件预设的测量点上方；

移动平台，用于放置所述校准件，调节所述校准件与板级射频电流探头的水平距离、垂直距离或角度；

信号发生器和示波器，用于分别连接所述校准件的一端口，所述信号发生器为所述校准件输入初始电压，所述示波器监控流经所述校准件的电流；

频谱分析仪，连接所述板级射频电流探头，用于当所述移动平台调节所述校准件与板级射频电流探头的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头分别测量所述测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压；

处理器，连接所述网络分析仪、信号发生器和频谱分析仪，用于根据所述初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数；根据所述水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及所述校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子；及根据预设的初始校准因子，以及所述水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，所述校准件测量段为所述校准件与板级射频电流探头之间距离最近的部分。

上述板级射频电流探头的空间标定方法及系统和装置，在校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时测得测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，进而计算水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，然后根据预设的初始校准因子以及水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，对应计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，标定校准因子随水平位置、垂直位置及旋转角的变化情况，实现对板级射频电流探头的空间标定，确定其分辨力。利用不同条件下测得的传输系数来分别计算对应的校准因子，确保各校准因子的计算准确度，提高了板级射频电流探头的空间标定准确性。

附图说明

图1为一实施例中板级射频电流探头的空间标定方法的流程图；

图2为一实施例中水平标定数值的测量值与理论值比较结果示意图；

图3为一实施例中垂直标定数值的测量值与理论值比较结果示意图；

图4为一实施例中角度标定数值的测量值与理论值比较结果示意图；

图5为一实施例中板级射频电流探头的空间标定系统的结构图；

图6为一实施例中板级射频电流探头的空间标定装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种板级射频电流探头的空间标定方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S130：向校准件的一端口输入初始电压。

本实施例中校准件可采用微带线，通过微带线传输射频电流。微带线体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高且制造成本低，便于测试操作，提高测试可靠性且降低测试成本。微带线具体可根据板级射频电流探头的实际使用中，待测电流所在PCB板的特点来设计，以便确定校准因子的使用条件。可以理解，在其他实施例中，也可采用其他器件传输射频电流。

输入初始电压即指输入幅值已知的射频电流。向校准件的一端口施加初始电压，校准件另一端连接标准负载(如50欧校准件配50欧标准负载)，输入的射频电流的幅值可根据实际情况进行调整。

板级射频电流探头固定设置在校准件预设的测量点上方。测量点为校准件上预设的测量位置，可以是校准件中间部分，板级射频电流探头与校准件的垂直距离可选为1mm。

步骤S140：当校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头分别测量测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压。

本实施例中校准件的长度为板级射频电流探头宽度的3倍以上，避免因校准件过短，而使得板级射频电流探头内部矩形环路产生的感应电磁场准确度降低。步骤S140具体可包括步骤142至步骤146。

步骤142：当校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离时，利用板级射频电流探头测量测量点的输出电压，得到水平标定电压。

步骤144：当校准件与板级射频电流探头处于不同的垂直距离时，利用板级射频电流探头测量测量点的输出电压，得到垂直标定电压。

步骤146：当校准件与板级射频电流探头处于不同的角度时，利用板级射频电流探头测量测量点的输出电压，得到角度标定电压。

本实施例中利用移动平台改变校准件与板级射频电流探头的相对位置，移动平台包括X，Y，Z三个轴，以及围绕着垂直方向的转轴。将校准件放置在移动平台上，将板级射频电流探头用支架固定在移动平台上。移动平台可以是通过手动或电动调节，通过调节移动平台改变校准件与板级射频电流探头的水平距离、垂直距离和角度中的一种。本实施例中移动平台的移动步长为10μm，旋转台步长为1°。具体可利用频谱分析仪或者示波器连接板级射频电流探头，测量校准件的测量点的输出电压。

可以理解，在其它应用案例中，也可以是保持校准件固定不动，改变板级射频电流探头的位置来进行校准因子与空间位置的标定。

步骤S150：根据初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数。

校准件测量段为校准件与板级射频电流探头之间距离最近的部分。在其中一个实施例中，步骤S150具体包括：

根据分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数。其中S₂₁为水平标定传输系数、垂直标定传输系数或角度标定传输系数，b₂为水平标定电压、垂直标定电压或角度标定电压，a₁为初始电压，a₂为校准件另一端口的输入电压，本实施例中为零。因此a₁等价于I·R，其中I为校准件上传输的电流，R为校准件的阻抗。

将水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压分别除以初始电压，便可得到水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数。

步骤S160：根据水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子。

具体地，由于校准因子K的定义为V_p/I，其中V_p为校准件的测量点的输出电压，I为校准件上传输的射频电流，又因S₂₁＝V_p/(I·R)，在其中一个实施例中，步骤S160包括：

根据K＝R·S₂₁分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子。其中K为水平校准因子、垂直校准因子或角度校准因子，R为校准件的阻抗，S₂₁为水平标定传输系数、垂直标定传输系数或角度标定传输系数

将水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数分别乘以校准件的阻抗，得到水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子。

步骤S170：根据预设的初始校准因子，以及水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值。

初始校准因子的计算方式与标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子的方法类似。首先利用板级射频电流探头测量测量点的输出电压，根据初始电压和输出电压计算校准件测量段的传输系数，然后根据传输系数及校准件的阻抗计算板级射频电流探头的初始校准因子。

可根据dB＝lg(A/B)计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，A为水平校准因子、垂直校准因子或角度校准因子，B为初始校准因子，dB表示对应的水平标定数值、垂直标定数值或角度标定数值。根据水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值对板级射频电流探头的校准因子进行空间位置标定，更加直观简洁。

具体可用K(x，h＝1mm，θ＝0)/K(x＝0，h＝1mm，θ＝0)、K(h，x＝0，θ＝0)/K(h＝1mm，x＝0，θ＝0)以及K(θ，h＝1mm，x＝0)/K(θ＝0，h＝1mm，x＝0)三个比值分别表示水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子与初始校准因子的比值，其中x为板级射频电流探头与校准件的水平距离，h为板级射频电流探头与校准件的垂直距离，θ为板级射频电流探头与校准件的角度，K(x＝0，h＝1mm，θ＝0)表示计算初始校准因子时板级射频电流探头的初始位置为x＝0，h＝1mm，θ＝0。为了确保标定的准确性，进行标定时可保持h、x、θ三个因子中的两个固定不变，与计算初始校准因子时相同，然后分析K随另一个因子的变化。可以理解，计算校准因子时板级射频电流探头与校准件的垂直距离h并非必须为1mm，也可以是其他值，但在分析K随x、θ的变化时，h值也需要对应调整，与计算初始校准因子时相同。

由V_p＝C_fH，以及H＝C_rI，可以得到K＝C_f·C_r。C_f是板级射频电流探头的矩形环路面积以及频率的函数，H为板级射频电流探头的矩形环路内产生的射频电磁场的磁场强度，C_r是磁场强度H与流经校准件的射频电流I的函数。当初始电压频率不变时，C_f是一个不变的参数，与标定有关的位置参数由C_r确定。

C_r与x、h的关系如下：

$C_r(x,h,\mathrm{\θ}=0)=\frac{1}{2\mathrm{\π}}(\frac{h}{h^2+x^2}-\frac{h+2t}{{(h+2t)}^2+x^2})$

其中，t是校准件的绝缘层厚度。保持h不变，改变x便可得到C_r与x的对应关系。保持x不变，改变h便可得到C_r与h的对应关系。

C_r与θ的关系如下：

$C_r(\mathrm{\θ},h,x=0)=\frac{\cot \mathrm{\θ}}{\mathrm{\πL}}[\arctan \frac{L\sin \mathrm{\θ}}{2h}-\arctan \frac{L\sin \mathrm{\θ}}{2(h+2t)}]$

其中，L是板级射频电流探头的矩形环路宽度。保持h不变，改变θ便可得到C_r与θ的对应关系。

以上便可计算出水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子的理论值，进一步可得到水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值的理论值。

如图2至图4所示，分别为一实施例中水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值的测量值与理论值的比较结果示意图，横坐标分别表示x、h和θ值(x和h的单位为mm，θ的单位为Deg)，纵坐标分别表示水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值。本实施例中给出了初始电压的频率为100MHz和500MHz时的测量结果，并与理论计算结果进行比较，可以看到实验与理论符合的比较好，误差较小，说明板级射频电流探头的标定方法对校准因子与空间位置的标定有较高的准确性。

上述板级射频电流探头的空间标定方法，在校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时测得测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，进而计算水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，然后根据预设的初始校准因子以及水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，对应计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，标定校准因子随水平位置、垂直位置及旋转角的变化情况，实现对板级射频电流探头的空间标定，确定其分辨力。利用不同条件下测得的传输系数来分别计算对应的校准因子，确保各校准因子的计算准确度，提高了板级射频电流探头的空间标定准确性。可以用来比较不同板级射频电流探头性能的差异，还可以用来标定板级射频电流探头的标称参数。

一种板级射频电流探头的空间标定系统，如图5所示，包括供电模块420、空间位置控制模块430、传输处理模块440、校准计算模块450和标定计算模块460。

供电模块420用于向校准件的一端口输入初始电压。

校准件本用于输入已知射频电流，作为射频电流的载体。实施例中校准件可采用微带线，通过微带线传输射频电流。微带线体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高且制造成本低，便于测试操作，提高测试可靠性且降低测试成本。微带线具体可根据板级射频电流探头的实际使用中，待测电流所在PCB板的特点来设计，以便确定校准因子的使用条件。可以理解，在其他实施例中，也可采用其他器件传输射频电流。

输入初始电压即指输入幅值已知的射频电流，初始电压的幅值也可根据实际情况调整，本实施例中初始电压为三角函数波形。板级射频电流探头固定设置在校准件预设的测量点上方。测量点为校准件上预设的测量位置，可以是校准件中间部分，板级射频电流探头与校准件的垂直距离可选为1mm。

空间位置控制模块430用于当校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头分别测量测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压。

本实施例中校准件的长度为板级射频电流探头宽度的3倍以上，避免因校准件过短，而使得板级射频电流探头内部矩形环路产生的感应电磁场准确度降低。空间位置控制模块430包括了对校准件或者板级射频电流探头相对水平距离、垂直距离、角度的控制；可以是固定板级射频电流探头，移动微带线；也可以是固定微带线，移动板级射频电流探头。

在其中一个实施例中，空间位置控制模块430具体可包括水平标定单元、垂直标定单元和角度标定单元。

水平标定单元用于当校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离时，利用板级射频电流探头测量测量点的输出电压，得到水平标定电压。

垂直标定单元用于当校准件与板级射频电流探头处于不同的垂直距离时，利用板级射频电流探头测量测量点的输出电压，得到垂直标定电压。

角度标定单元用于当校准件与板级射频电流探头处于不同的角度时，利用板级射频电流探头测量测量点的输出电压，得到角度标定电压。

传输处理模块440用于根据初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数。

校准件测量段主要是校准件410与射频电流探头之间距离最近的部分。传输处理模块440根据初始电压以及从不同方向和角度测得的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数。

将水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压分别除以初始电压，便可得到水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数。具体过程原理与步骤S150中类似，在此不作赘述。

校准计算模块450用于根据水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子。

将水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数分别乘以校准件的阻抗，得到水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子。具体过程原理与步骤S160类似，在此不作赘述。

校准计算模块460用于根据预设的初始校准因子，以及水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值。

初始校准因子的计算方式与标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子的方法类似。首先利用板级射频电流探头测量测量点的输出电压，根据初始电压和输出电压计算校准件测量段的传输系数，然后根据传输系数及校准件的阻抗计算板级射频电流探头的初始校准因子。

可根据dB＝lg(A/B)计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，A为水平校准因子、垂直校准因子或角度校准因子，B为初始校准因子，dB表示对应的水平标定数值、垂直标定数值或角度标定数值。根据水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值对板级射频电流探头的校准因子与空间位置进行标定，更加直观简洁。

具体可用K(x，h＝1mm，θ＝0)/K(x＝0，h＝1mm，θ＝0)、K(h，x＝0，θ＝0)/K(h＝1mm，x＝0，θ＝0)以及K(θ，h＝1mm，x＝0)/K(θ＝0，h＝1mm，x＝0)三个比值分别表示水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子与初始校准因子的比值，其中x为板级射频电流探头与校准件的水平距离，h为板级射频电流探头与校准件的垂直距离，θ为板级射频电流探头与校准件的角度，K(x＝0，h＝1mm，θ＝0)表示计算初始校准因子时板级射频电流探头的初始位置为x＝0，h＝1mm，θ＝0。为了确保标定的准确性，进行标定时可保持h、x、θ三个因子中的两个固定不变，与计算初始校准因子时相同，然后分析K随另一个因子的变化。可以理解，计算校准因子时板级射频电流探头与校准件的垂直距离h并非必须为1mm，也可以是其他值，但在分析K随x、θ的变化时，h值也需要对应调整，与计算初始校准因子时相同。

上述板级射频电流探头的标定系统，供电模块420向校准件的一端口输入初始电压。当校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时，空间位置控制模块430利用板级射频电流探头分别测量测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压。传输处理模块440根据初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数。校准计算模块450根据水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子。标定计算模块460根据预设的初始校准因子，以及水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，标定校准因子随水平位置、垂直位置及旋转角的变化情况，确定板级射频电流探头的分辨力，准确度高。可以用来比较不同板级射频电流探头性能的差异，还可以用来标定板级射频电流探头的标称参数。

一种板级射频电流探头的空间标定装置，如图6所示，包括支架、移动平台510、信号发生器520、示波器530、频谱分析仪540、处理器550和校准件560。校准件560用于输入已知射频电流。

本实施例中校准件560可采用微带线，通过微带线传输射频电流。微带线体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高且制造成本低，便于测试操作，提高测试可靠性且降低测试成本。微带线具体可根据板级射频电流探头的实际使用中，待测电流所在PCB板的特点来设计，以便确定校准因子的使用条件。可以理解，在其他实施例中，也可采用其他器件传输射频电流。

支架用于将板级射频电流探头610固定设置在校准件560预设的测量点上方。

测量点为校准件560上预设的测量位置，可以是校准件560中间部分，板级射频电流探头与校准件560的垂直距离可选为1mm。

移动平台510用于放置校准件560，调节校准件560与板级射频电流探头610的水平距离、垂直距离或角度。

移动平台510包括X、Y、Z平移轴以及转轴。将校准件560固定在移动平台510上，移动平台510可以是通过手动或电动调节。通过调节活动平台改变校准件560与板级射频电流探头610的水平距离、垂直距离和角度中的一种。本实施例中活动平台的移动步长为10μm，旋转步长为1°。

信号发生器520连接校准件560的一端口，用于为校准件560输入初始电压。输入初始电压即指输入幅值已知的射频电流，初始电压的幅值也可根据实际情况调整，本实施例中信号发生器520输出的初始电压波形可为正弦三角函数波形。

示波器530连接校准件560的另一端口，用于监控流经校准件560的电流，检测电流稳定输出。

信号发生器520和示波器530均可通过SMA连接器链接校准件560，也可通过其他连接器链接。

频谱分析仪540连接板级射频电流探头610，用于当移动平台510调节板级射频电流探头610与校准件560的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头610测量分别校准件560测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压。频谱分析仪540也可通过SMA连接器链接板级射频电流探头610。

本实施例中校准件560的长度为板级射频电流探头610宽度的3倍以上，避免因校准件过短，而使得板级射频电流探头内部矩形环路产生的感应电磁场准确度降低。

测量校准件560的测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压具体过程如下：

通过移动平台510调节校准件560与板级射频电流探头610处于不同的水平距离，频谱分析仪540利用板级射频电流探头610测量校准件560的测量点的输出电压，得到水平标定电压。

通过移动平台510调节校准件560与板级射频电流探头610处于不同的垂直距离，频谱分析仪530利用板级射频电流探头610测量校准件560的测量点的输出电压，得到垂直标定电压。

通过移动平台510调节校准件560与板级射频电流探头610处于不同的角度，频谱分析仪530利用板级射频电流探头610测量校准件560的测量点的输出电压，得到角度标定电压。

在其他实施例中，也可以是固定校准件560，移动板级射频电流探头610来改变两者的相对位置。

处理器550连接信号发生器520和频谱分析仪540，可以是通过导线连接，也可以是通过无线连接。处理器550用于根据初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数；根据水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及校准件560的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子；及根据预设的初始校准因子，以及水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值。处理器550可以是计算机等。

校准件测量段为校准件560与板级射频电流探头610之间距离最近的部分。将水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压分别除以初始电压，便可得到水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数。将水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数分别乘以校准件560的阻抗，得到水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子。

初始校准因子的计算方式与标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子的方法类似。首先利用板级射频电流探头测量测量点的输出电压，根据初始电压和输出电压计算校准件测量段的传输系数，然后根据传输系数及校准件的阻抗计算板级射频电流探头的初始校准因子。

可根据dB＝lg(A/B)计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，A为水平校准因子、垂直校准因子或角度校准因子，B为初始校准因子，dB表示对应的水平标定数值、垂直标定数值或角度标定数值。根据水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值对板级射频电流探头的校准因子与空间位置进行标定，更加直观简洁。

具体可用K(x，h＝1mm，θ＝0)/K(x＝0，h＝1mm，θ＝0)、K(h，x＝0，θ＝0)/K(h＝1mm，x＝0，θ＝0)以及K(θ，h＝1mm，x＝0)/K(θ＝0，h＝1mm，x＝0)三个比值分别表示水平标定校准因子、垂直标定校准因子和角度标定校准因子与初始校准因子的比值，其中x为板级射频电流探头610与校准件560的水平距离，h为板级射频电流探头610与校准件560的垂直距离，θ为板级射频电流探头610与校准件560的角度，K(x＝0，h＝1mm，θ＝0)为计算初始校准因子时板级射频电流探头610的位置。为了确保标定的准确性，进行标定时可保持h、x、θ三个因子中的两个固定不变，与计算初始校准因子时相同，然后分析校准因子K随另一个因子的变化。可以理解，计算初始校准因子时板级射频电流探头610与校准件560的垂直距离h并非必须为1mm，也可以是其他值，但在分析校准因子K随x、θ的变化时，h值也需要对应调整，与计算初始校准因子时相同。

上述板级射频电流探头的标定装置，信号发生器520向校准件560的一端口输入初始电压。通过调节活动平台510改变校准件560与板级射频电流探头610的水平距离、垂直距离或角度，频谱分析仪540利用板级射频电流探头610分别测量校准件560预设的测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压。处理器550根据初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数；根据水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及校准件560的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子；及根据预设的初始校准因子，以及水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，标定校准因子随水平位置、垂直位置及旋转角的变化情况，确定板级射频电流探头610的分辨力，准确度高。可以用来比较不同板级射频电流探头性能的差异，还可以用来标定板级射频电流探头的标称参数。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种板级射频电流探头的空间标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

向校准件的一端口输入初始电压，其中，板级射频电流探头固定设置在所述校准件预设的测量点上方；

当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头分别测量所述测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压；

根据所述初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数，所述校准件测量段为所述校准件与板级射频电流探头之间距离最近的部分；

根据所述水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及所述校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子；

根据预设的初始校准因子，以及所述水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值。

2.根据权利要求1所述的板级射频电流探头的空间标定方法，其特征在于，所述校准件的长度为所述板级射频电流探头宽度的3倍或3倍以上。

3.根据权利要求1所述的板级射频电流探头的空间标定方法，其特征在于，所述根据所述初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数的步骤包括：

根据分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数；其中S₂₁为所述水平标定传输系数、垂直标定传输系数或角度标定传输系数，b₂为所述水平标定电压、垂直标定电压或角度标定电压，a₁为所述初始电压，a₂为所述校准件另一端口的输入电压。

4.根据权利要求1所述的板级射频电流探头的空间标定方法，其特征在于，所述根据所述水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及所述校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子的步骤包括:

根据K＝R·S₂₁分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子；其中K为水平校准因子、垂直校准因子或角度校准因子，R为校准件的阻抗，S₂₁为所述水平标定传输系数、垂直标定传输系数或角度标定传输系数。

5.根据权利要求1所述的板级射频电流探头的空间标定方法，其特征在于，当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头分别测量所述测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压的步骤包括：

当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离时，利用板级射频电流探头测量所述测量点的输出电压，得到所述水平标定电压。

当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的垂直距离时，利用板级射频电流探头测量所述测量点的输出电压，得到所述垂直标定电压。

当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的角度时，利用板级射频电流探头测量所述测量点的输出电压，得到所述角度标定电压。

6.一种板级射频电流探头的空间标定系统，其特征在于，包括：

供电模块，用于向校准件的一端口输入初始电压；其中，板级射频电流探头固定设置在所述校准件预设的测量点上方；

空间位置控制模块，用于当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头分别测量所述测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压；

传输处理模块，用于根据所述初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分别计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数，所述校准件测量段为所述校准件与板级射频电流探头之间距离最近的部分；

校准计算模块，用于根据所述水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及所述校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子；

标定计算模块，用于根据预设的初始校准因子，以及所述水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值。

7.根据权利要求6所述的板级射频电流探头的空间标定系统，其特征在于，所述空间位置控制模块包括：

水平标定单元，用于当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的水平距离时，利用板级射频电流探头测量所述测量点的输出电压，得到所述水平标定电压。

垂直标定单元，用于当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的垂直距离时，利用板级射频电流探头测量所述测量点的输出电压，得到所述垂直标定电压。

角度标定单元，用于当所述校准件与板级射频电流探头处于不同的角度时，利用板级射频电流探头测量所述测量点的输出电压，得到所述角度标定电压。

8.一种板级射频电流探头的空间标定装置，其特征在于，包括：

校准件，用于输入已知射频电流；

支架，用于将板级射频电流探头固定设置在所述校准件预设的测量点上方；

移动平台，用于放置所述校准件，调节所述校准件与板级射频电流探头的水平距离、垂直距离或角度；

信号发生器和示波器，用于分别连接所述校准件的一端口，所述信号发生器为所述校准件输入初始电压，所述示波器监控流经所述校准件的电流；

频谱分析仪，连接所述板级射频电流探头，用于当所述移动平台调节所述校准件与板级射频电流探头的水平距离、垂直距离或角度时，利用板级射频电流探头分别测量所述测量点的水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压；

处理器，连接所述网络分析仪、信号发生器和频谱分析仪，用于根据所述初始电压、水平标定电压、垂直标定电压和角度标定电压，分计算校准件测量段到板级射频电流探头的水平标定传输系数、垂直标定传输系数和角度标定传输系数；根据所述水平标定传输系数、垂直标定传输系数、角度标定传输系数及所述校准件的阻抗，分别标定水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子；及根据预设的初始校准因子，以及所述水平校准因子、垂直校准因子和角度校准因子，计算水平标定数值、垂直标定数值和角度标定数值，所述校准件测量段为所述校准件与板级射频电流探头之间距离最近的部分。

9.根据权利要求8所述的板级射频电流探头的空间标定装置，其特征在于，所述信号发生器和示波器通过SMA连接器分别连接所述校准件的一端口。