CN106772173A - 基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法，利用第一个标准修正剩余标准的测量值，然后进行测量值与定标值的比对，进而识别电子校准件的端口；使用当前网络仪端口对电子校准件各端口进行循环判断，若校准件端口的所有标准计算后的阻抗值与定标的阻抗值相差在误差范围内，那么判定此校准件端口与网络仪相连；若不是则继续判断电子校准件的下一端口各标准值。本发明的方法提高了标准测量值与定标值的匹配关系，提高了端口识别的准确率。

Description

基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法。

背景技术

利用电子校准件对矢量网络分析仪校准，可以简化校准流程，提高校准速度，且能保证良好的校准精度。使用电子校准件进行校准时，需要配置其与网络仪端口的对应关系。

因为网络仪端口只能产生射频/微波信号，对当前连接的电子校准件端口无法通过标识等信息识别，所以只能通过网络仪得到电子校准件各标准的反射参数。由于电子校准件存在多种型号、标准亦有差异，所以单独比对各标准间的测量值不可行。而且对电子校准件的端口识别发生在校准网络仪之前，所以网络仪得到的测量信号是未修正的，直接对比网络仪测量值与定标值是有误差的。

由于电子校准件是经过定标的，即使用TRL校准后的矢量网络分析仪对各个标准进行测量，测量结果存储在电子校准件内部。所以现有技术是，在矢量网络分析对电子校准件某端口进行端口识别时，将当前标准的测量值直接与定标值作对比。若偏差在阈值内，则认为当前端口匹配，否则，继续判断下一端口。

由于对电子校准件的端口识别发生在校准网络仪之前，所以网络仪得到的测量信号是未修正的，这样测量结果存在系统误差和电缆的连接误差。这两项造成的误差会使某些标准的测量值较定标值偏差很大，很容易造成判断失败。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法，减小系统误差和电缆连接造成的影响，提高端口识别的成功率。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法，利用第一个标准修正剩余标准的测量值，然后进行测量值与定标值的比对，进而识别电子校准件的端口；使用当前网络仪端口对电子校准件各端口进行循环判断，若校准件端口的所有标准计算后的阻抗值与定标的阻抗值相差在误差范围内，那么判定此校准件端口与网络仪相连；若不是则继续判断电子校准件的下一端口各标准值。

可选地，本发明的方法包括以下步骤：

步骤1、由测量参数得到被测件的阻抗：

阻抗变换的公式如下：

其中，Z_in为被测件的阻抗，Z为测量系统的阻抗，Γ为测量到的反射系数；

反射系数计算公式：

其中，A为矢量网络分析仪测量的幅值，为矢量网络分析仪测量的相角；

由于矢量网络分析仪测量到的是实部+虚部的复数数据，需要经过变换，得到幅值和相角，变换公式如下：

其中，a为矢量网络分析仪测量的实部数据，b矢量网络分析仪测量的虚部数据；

步骤2、定标数据与测量数据的关系：

对于定标数据：

其中，Z_Dij为电子校准件端口i第j个标准的定标阻抗，Z₀为矢量网络分析仪定标时的系统阻抗，Γ_Dij为电子校准件端口i第j个标准的定标值；

对于自动端口识别时，测量数据：

其中，Z_Mij为电子校准件端口i第j个标准的测量阻抗，Z_g为矢量网络分析仪测量时的系统阻抗，Γ_Mij为电子校准件端口i第j个标准的测量值；

利用公式(5)将定标数据转换为电子校准件标准的定标阻抗，利用公式(6)将测量数据转换为电子校准标准的测量阻抗；由于电子校准件的标准是稳定的，所以定标阻抗等于测量阻抗：

Z_Mij＝Z_Dij (7)

利用公式(5)、(6)、(7)得到测量时，矢量网络分析仪的系统阻抗：

步骤3、自动端口检测步骤，包括：

步骤31：复位矢量网络分析仪；

步骤32：测量电子校准件端口i的各标准；

步骤33：判断当前端口i是否大于电子校准件总端口数I；若是，则电子校准件所有端口均与网络仪端口不匹配，认为电子校准件没有与矢量网络分析仪端口连接；若否，则进入步骤34；

步骤34：测量电子校准件端口i的第j个标准；

步骤35：判断当前标准j是否大于电子校准件当前端口的反射标准总数J；若是，则电子校准件当前端口的标准与矢量网络分析仪端口匹配，认为电子校准件端口i与网络仪端口连接；若否，则进入步骤36；

步骤36：利用公式(2)、(3)、(4)，将电子校准件端口i第j个标准的定标值、测量值转换为反射系数参数；

步骤37：判断当前标准是否为第1个标准；若是，则利用公式(8)，得到网络仪测量时的阻抗Z_g；若否，则进入步骤38；

步骤38：利用公式(5)，将电子校准件端口i第j个标准的定标值转化定标阻抗Z_Dij；

步骤39：利用公式(6)，将电子校准件端口i第j个标准的测量值转化测量阻抗Z_Mij；

步骤310：判断|Z_Mij-Z_Dij|是否大于阈值；若是，则端口数增加，进入第三步；若否，则标准数增加，进入步骤35；

至此，完成了电子校准件端口的自动识别。

可选地，公式(5)中，由于电子校准件定标时，矢量网络分析已经过TRL校准，校准后Z₀为50Ω。

可选地，公式(6)中，Z_g由于矢量网络分析仪没有修正，不为50Ω。

本发明的有益效果是：

(1)修正测量时的系统阻抗，提高了标准测量值与定标值的匹配关系；

(2)提高了端口识别的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法的自动端口检测步骤的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术将标准的测量值与定标值直接做差，不能消除系统误差及电缆误差，容易造成判断失败。

本发明提出了一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法，由于电子校准件存在多个标准，所以可以利用第一个标准修正剩余标准的测量值，然后进行测量值与定标值的比对，进而识别电子校准件的端口；使用当前网络仪端口对电子校准件各端口进行循环判断，若校准件端口的所有标准计算后的阻抗值与定标的阻抗值相差在误差范围内，那么判定此校准件端口与网络仪相连；若不是则继续判断电子校准件的下一端口各标准值。

下面结合说明书附图对本发明的基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法进行详细说明。

本发明的基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法，包括以下步骤：

步骤1、由测量参数得到被测件的阻抗：

阻抗变换的公式如下：

其中，Z_in为被测件的阻抗，Z为测量系统的阻抗，Γ为测量到的反射系数。

反射系数计算公式：

其中，A为矢量网络分析仪测量的幅值，为矢量网络分析仪测量的相角。

由于矢量网络分析仪测量到的是实部+虚部的复数数据，需要经过变换，得到幅值和相角，变换公式如下：

其中，a为矢量网络分析仪测量的实部数据，b矢量网络分析仪测量的虚部数据。

步骤2、定标数据与测量数据的关系：

对于定标数据：

其中，Z_Dij为电子校准件端口i第j个标准的定标阻抗，Z₀为矢量网络分析仪定标时的系统阻抗，Γ_Dij为电子校准件端口i第j个标准的定标值。由于电子校准件定标时，矢量网络分析已经过TRL校准，校准后Z₀为50Ω。

对于自动端口识别时，测量数据：

其中，Z_Mij为电子校准件端口i第j个标准的测量阻抗，Z_g为矢量网络分析仪测量时的系统阻抗，Γ_Mij为电子校准件端口i第j个标准的测量值。此时Z_g由于矢量网络分析仪没有修正，不为50Ω。

利用公式(5)将定标数据转换为电子校准件标准的定标阻抗，利用公式(6)将测量数据转换为电子校准标准的测量阻抗。由于电子校准件的标准是稳定的，所以定标阻抗等于测量阻抗：

Z_Mij＝Z_Dij (7)

利用公式(5)、(6)、(7)得到测量时，矢量网络分析仪的系统阻抗：

步骤3、自动端口检测步骤，如图1所示，包括：

步骤31：复位矢量网络分析仪；

步骤32：测量电子校准件端口i的各标准；

步骤33：判断当前端口i是否大于电子校准件总端口数I；若是，则电子校准件所有端口均与网络仪端口不匹配，认为电子校准件没有与矢量网络分析仪端口连接；若否，则进入步骤34；

步骤34：测量电子校准件端口i的第j个标准；

步骤35：判断当前标准j是否大于电子校准件当前端口的反射标准总数J；若是，则电子校准件当前端口的标准与矢量网络分析仪端口匹配，认为电子校准件端口i与网络仪端口连接；若否，则进入步骤36；

步骤36：利用公式(2)、(3)、(4)，将电子校准件端口i第j个标准的定标值、测量值转换为反射系数参数；

步骤37：判断当前标准是否为第1个标准；若是，则利用公式(8)，得到网络仪测量时的阻抗Z_g；若否，则进入步骤38；

步骤38：利用公式(5)，将电子校准件端口i第j个标准的定标值转化定标阻抗Z_Dij；

步骤39：利用公式(6)，将电子校准件端口i第j个标准的测量值转化测量阻抗Z_Mij；

步骤310：判断|Z_Mij-Z_Dij|是否大于阈值。若是，则端口数增加，进入第三步；若否，则标准数增加，进入步骤35；

至此，完成了电子校准件端口的自动识别。

本发明采用阻抗转换公式，利用第一次测量的标准值与定标值得到网络仪测量时的阻抗；采用阻抗转换公式，利用网络仪测量时的阻抗和标准的反射系数得到标准的测量阻抗值；将标准的测量阻抗值与定标阻抗值做差，然后跟阈值比较，进行端口识别的判断，提高了标准测量值与定标值的匹配关系，提高了端口识别的准确率。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法，其特征在于，利用第一个标准修正剩余标准的测量值，然后进行测量值与定标值的比对，进而识别电子校准件的端口；使用当前网络仪端口对电子校准件各端口进行循环判断，若校准件端口的所有标准计算后的阻抗值与定标的阻抗值相差在误差范围内，那么判定此校准件端口与网络仪相连；若不是则继续判断电子校准件的下一端口各标准值。

2.如权利要求1所述的一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、由测量参数得到被测件的阻抗：

阻抗变换的公式如下：

$Z_m=Z\frac{1+\mathrm{\Γ}}{1-\mathrm{\Γ}}---\left(1\right)$

其中，Z_m为被测件的阻抗，Z为测量系统的阻抗，Γ为测量到的反射系数；

反射系数计算公式：

其中，A为矢量网络分析仪测量的幅值，为矢量网络分析仪测量的相角；

由于矢量网络分析仪测量到的是实部+虚部的复数数据，需要经过变换，得到幅值和相角，变换公式如下：

$A=\sqrt{a^2+b^2}---\left(3\right)$

其中，a为矢量网络分析仪测量的实部数据，b矢量网络分析仪测量的虚部数据；

步骤2、定标数据与测量数据的关系：

对于定标数据：

$Z_{Dij}=Z_0\frac{1+{\mathrm{\Γ}}_{Dij}}{1-{\mathrm{\Γ}}_{Dij}}---\left(5\right)$

其中，Z_Dij为电子校准件端口i第j个标准的定标阻抗，Z₀为矢量网络分析仪定标时的系统阻抗，Γ_Dij为电子校准件端口i第j个标准的定标值；

对于自动端口识别时，测量数据：

$Z_{Mij}=Z_g\frac{1+{\mathrm{\Γ}}_{Mij}}{1-{\mathrm{\Γ}}_{Mij}}---\left(6\right)$

其中，Z_Mij为电子校准件端口i第j个标准的测量阻抗，Z_g为矢量网络分析仪测量时的系统阻抗，Γ_Mij为电子校准件端口i第j个标准的测量值；

利用公式(5)将定标数据转换为电子校准件标准的定标阻抗，利用公式(6)将测量数据转换为电子校准标准的测量阻抗；由于电子校准件的标准是稳定的，所以定标阻抗等于测量阻抗：

Z_Mij＝Z_Dij (7)

利用公式(5)、(6)、(7)得到测量时，矢量网络分析仪的系统阻抗：

$Z_g=Z_0\frac{1+{\mathrm{\Γ}}_{Dij}}{1-{\mathrm{\Γ}}_{Dij}}\·\frac{1-{\mathrm{\Γ}}_{Mij}}{1+{\mathrm{\Γ}}_{Mij}}---\left(8\right)$

步骤3、自动端口检测步骤，包括：

步骤31：复位矢量网络分析仪；

步骤32：测量电子校准件端口i的各标准；

步骤33：判断当前端口i是否大于电子校准件总端口数I；若是，则电子校准件所有端口均与网络仪端口不匹配，认为电子校准件没有与矢量网络分析仪端口连接；若否，则进入步骤34；

步骤34：测量电子校准件端口i的第j个标准；

步骤35：判断当前标准j是否大于电子校准件当前端口的反射标准总数J；若是，则电子校准件当前端口的标准与矢量网络分析仪端口匹配，认为电子校准件端口i与网络仪端口连接；若否，则进入步骤36；

步骤36：利用公式(2)、(3)、(4)，将电子校准件端口i第j个标准的定标值、测量值转换为反射系数参数；

步骤37：判断当前标准是否为第1个标准；若是，则利用公式(8)，得到网络仪测量时的阻抗Z_g；若否，则进入步骤38；

步骤38：利用公式(5)，将电子校准件端口i第j个标准的定标值转化定标阻抗Z_Dij；

步骤39：利用公式(6)，将电子校准件端口i第j个标准的测量值转化测量阻抗Z_Mij；

步骤310：判断|Z_Mij-Z_Dij|是否大于阈值；若是，则端口数增加，进入第三步；若否，则标准数增加，进入步骤35；

至此，完成了电子校准件端口的自动识别。

3.如权利要求2所述的一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法，其特征在于，所述公式(5)中，由于电子校准件定标时，矢量网络分析已经过TRL校准，校准后Z₀为50Ω。

4.如权利要求2所述的一种基于阻抗变换的电子校准件端口识别方法，其特征在于，所述公式(6)中，Z_g由于矢量网络分析仪没有修正，不为50Ω。