CN106019192B - 一种用于校准无源互调测试系统相位的方法 - Google Patents

一种用于校准无源互调测试系统相位的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于校准无源互调测试系统相位的方法。在无源互调测试系统中，使用磁性材料垫片作为校准件进行测量，用两路相干信号源通过注入端口输入到磁性材料垫片中产生无源互调信号，通过测试电路或测试仪器测量注入端口获得一系列合成源互调信号的幅度和相位；使用获得带有校准件的相位信息对待测器件的相位信息进行校准，测量出待测器件基于扫频间隔相对于注入端口的相位信息。本发明方法可准确测量出待测器件基于扫频间隔相对于注入端口的相位信息，以便应用于无源互调性质，无源互调定位等方面的研究。

Description

一种用于校准无源互调测试系统相位的方法
技术领域
本发明涉及了一种校准方法，尤其是涉及了一种用于校准无源互调测试系统相位的方法。
背景技术
近年来，随着大功率，宽频带无线通讯的不断发展，无源互调已经成为了一个迫切需要研究和解决的问题。在传统中的无源互调测量中，只注重于无源互调幅度的测量，而不关注无源互调的相位信息，但是无源互调的相位信息对无源互调的研究，比如无源互调性质，无源互调定位等方面都非常的重要。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种用于校准无源互调测试系统相位的方法。
通过使用校准件的相位信息对待测器件进行校准，可以准确测量出待测器件基于扫频间隔相对于注入端口的相位信息。
本发明采用的技术方案包括以下步骤：
1)在无源互调测试系统中，使用磁性材料垫片作为校准件进行测量，用两路相干信号源通过注入端口输入到磁性材料垫片中产生一个或多个无源互调信号，无源互调信号在注入端口叠加形成一个合成无源互调信号，扫描其中一路相干信号，通过测试电路或测试仪器测量获得磁性材料垫片的一系列合成源互调信号的幅度和相位；
2)取走磁性材料垫片，将待测器件接入无源互调测试系统中，用两路相干信号源通过注入端口输入到待测器件中产生一个或多个无源互调信号，无源互调信号在注入端口叠加形成一个合成无源互调信号，扫描其中一路相干信号，通过测试电路或测试仪器测量获得待测器件的一系列合成源互调信号的幅度和相位；
3)使用步骤1)获得带有校准件的相位信息对待测器件的相位信息进行校准，测量出待测器件基于扫频间隔相对于注入端口的相位信息。
所述步骤3)的校准是用待测器件的相位差减去校准件的相位差进行校准。
所述的待测器件采用同轴线或者波导。
所述的磁性材料垫片的厚度在产生无源互调信号的前提下越薄越好，例如1mm。
所述的待测器件当采用波导时，磁性材料垫片采用波导垫片作为校准件，波导垫片连接在待测的波导和法兰盘之间。当采用同轴线时，磁性材料垫片采用同轴垫片作为校准件。
所述的磁性材料垫片采用纯铁、纯镍、表面部分镀银的铁或者镍、表面部分镀镍的铜或者铝的其中一种。
所述的磁性材料垫片采用铁或镍，并且在内圈其中任一长边所在的内壁上不镀银，其他表面均镀银。优选的磁性材料垫片的上半部分和下半部分中取其一镀银。
所述的磁性材料垫片采用铜或铝，并且在内圈其中任一长边所在的侧壁上镀镍。优选的非磁性材料垫片的上半部分和下半部分中取其一镀镍。
所述的待测器件基于扫频间隔相对于注入端口的相位信息依赖于扫频间隔。
本发明在磁性材料上镀银或是在非磁性材料上镀镍作为磁性材料垫片是因为磁性材料与非磁性材料之间连接的非线性会产生无源互调效应，但是纯磁性材料垫片结构的对称性会抵消部分非线性，所以会降低了无源互调效应，当采用在磁性材料上镀银或是在非磁性材料上镀镍时，由于结构的非对称性，所以会产生较强的无源互调效应。
具体的来说是：
1)在图1中，在同一参考信号源下，将两路相干信号源注入到DUT，测量端口产生一个无源互调信号，两路相干信号源的频率和相位分别为f1,f2和对于(m+n)阶的无源互调信号的频率和相位分别为f3＝mf1+nf2和其中m,n是整数。
2)两路相干信号源距离校准件的相位时延分别为对于待测器件内的一个无源互调源距离注入端口的相位时延为注入端口与测试电路或测试仪器端口的相位时延为所以无源互调系统相位的校准取决于和
3)在图2中，对于无源互调待测器件等效于均匀传输线模型来说，当无源互调发生位置为x时，对于(m+n)阶的无源互调信号有：
其中，分别为两路相干信号源从注入端口传输到无源互调发生位置的相位时延，k1,k2和kPIM分别为两路测试信号和(m+n)阶的无源互调信号的波矢量。
假定在x处发生无源互调的相位为则有：
其中，表示无源互调源自身的相位；
4)通过测试电路或测试仪器测试合成无源互调信号的相位为：
其中，a是整数，是指与2π有关的模糊相位。
5)当使用磁性材料垫片作为校准件时：
当x＝1mm时，2kPIMx≈0，则有：
其中，为无源互调信号从无源互调发生位置到注入端口传输的双程相位时延与无源互调源自身相位之和。
所以：
其中为常量，为通过测试电路或测试仪器测试得到合成无源互调信号的相位，Δφ为需要校准的相位信息。可以通过测试电路或测试仪器测试测得，所以通过校准件进行测量。可以实现了无源互调测试系统的相位校准。
6)对其中一路相干信号源的频率进行等间距扫频，对于第i次扫频，获得一系列幅度AMi和相位通过使用校准件的相位信息可以实现无源互调测试系统的相位校准，从而实现了基于扫频间隔相对于注入端口的相位校准。
7)取走磁性材料垫片，将待测器件接入测试系统中，两路相干信号源注入到待测器件中，可产生一个或多个无源互调信号，在测量端口叠加形成一个合成无源互调信号则有：
其中，Δφ为需要校准的相位信息，为合成无源互调信号相对于注入端口双程相位时延与合成无源互调源自身相位之和。
对其中一路相干信号源的频率进行等间距扫频，对于第i次扫频，通过测试电路或测试仪器测量可以获得该合成源互调信号的幅度ADUTi和相位
8)在扫频间隔为Δf下，基于扫频间隔Δf第i次测量的相位信息ΔΦDi为：
其中，分别为基于扫频间隔待测器件和校准件的相位差。
所以通过使用磁性材料垫片作为校准件校准，可以准确测量出待测器件基于扫频间隔相对于注入端口的相位信息。
本发明的有益效果是：
本发明实现了无源互调系统相位的校准，可准确测量出待测器件基于扫频间隔相对于注入端口的相位信息，以便应用于无源互调性质，无源互调定位等方面的研究。
附图说明
附图1是实施例本发明系统的框图。
附图2是所述无源互调待测器件等效于均匀传输线模型的示意图。
附图3是所述波导垫片校准件的相位数据。
附图4是所述无源互调发生点距离注入端口2m的待测器件的相位数据。
具体实施方式
以下结合附图，具体阐述本发明的工作原理和实施方式：
本发明的实施例如下：
在实施例中，假设测试带宽为1.72GHz-1.741GHz，扫频间隔为0.25MHz，使用磁性材料的波导垫片作为校准件校准，磁性材料的波导垫片采用厚度为1mm的部分镀银的镍波导垫片，在波导垫片内圈的任一长边所在的内壁上不镀银，其他表面均镀银。
实施例通过测试电路或测试仪器测量校准件的相位如图3所示，使用无源互调发生点距离注入端口2m的待测器件替换校准件，通过测试电路或测试仪器测量待测器件的相位如图4所示。
当选取扫频间隔为21MHz的数据，求得ΔΦD1为：
在测试带宽内，无源互调发生点距离注入端口2m的待测器件的相位差为70.6°，由于采用反射式测量方法，所以在测试带宽内无源互调发生点距离注入端口2m的待测器件的双程相位差为141.2°，所以测量结果与实际误差为1.25％。由此，本发明使用磁性材料的波导垫片作为校准件实现了基于扫频间隔相对于注入端口的相位校准。

Claims (7)

1.一种用于校准无源互调测试系统相位的方法，其特征在于
1)在无源互调测试系统中，使用磁性材料垫片作为校准件进行测量，用两路相干信号源通过注入端口输入到磁性材料垫片中产生一个或多个无源互调信号，无源互调信号在注入端口叠加形成一个合成无源互调信号，扫描其中一路相干信号，通过测试电路或测试仪器测量获得带有磁性材料垫片的一系列合成源互调信号的幅度和相位；
2)取走磁性材料垫片，将待测器件接入无源互调测试系统中，用两路相干信号源通过注入端口输入到待测器件中产生一个或多个无源互调信号，无源互调信号在注入端口叠加形成一个合成无源互调信号，扫描其中一路相干信号，通过测试电路或测试仪器测量获得待测器件的一系列合成源互调信号的幅度和相位；
3)使用步骤1)获得带有校准件的相位信息对待测器件的相位信息进行校准，测量出待测器件基于扫频间隔相对于注入端口的相位信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于校准无源互调测试系统相位的方法，其特征在于：所述步骤3)的校准是用待测器件的相位差减去校准件的相位差进行校准。
3.根据权利要求1所述的一种用于校准无源互调测试系统相位的方法，其特征在于：所述的待测器件采用同轴线或者波导。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于校准无源互调测试系统相位的方法，其特征在于：所述的待测器件当采用波导时，磁性材料垫片采用波导垫片作为校准件，当采用同轴线时，磁性材料垫片采用同轴垫片作为校准件。
5.根据权利要求1所述的一种用于校准无源互调测试系统相位的方法，其特征在于：所述的磁性材料垫片采用纯铁、纯镍、表面部分镀银的铁或者镍、表面部分镀镍的铜或者铝的其中一种。
6.根据权利要求1所述的一种用于校准无源互调测试系统相位的方法，其特征在于：所述的磁性材料垫片采用铁或镍，并且在内圈其中任一长边所在的内壁上不镀银，其他表面均镀银。
7.根据权利要求1所述的一种用于校准无源互调测试系统相位的方法，其特征在于：所述的磁性材料垫片采用铜或铝，并且在内圈其中任一长边所在的侧壁上镀镍。
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