CN106855614B - 一种信号高频衰减自适应分段校准方法 - Google Patents

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references

Abstract

本发明涉及一种信号高频衰减自适应分段校准方法。一种信号高频衰减自适应分段校准方法，假设Fs为当前频率分段的起始频率，Fe为截止频率（单位为Hz），其中Fs≤Fe；将当前频率分段的频段范围Fe‑Fs进行N(N>1)等分，进行校准；如果有任意一个频率点信号幅值精度不满足要求，则将当前频率分段的范围等分成M（M>1）个子分段，将当前子分段数定义为p，进入各分段校准。本发明不需要增加额外的元器件，只需要利用现有的PC机及校准仪器即可搭建自动校准平台；只需开发对待校准设备及校准仪器进行自动控制的程序即可，开发、调试周期短。全自动，整个过程无需人工干预。效果明显，校准后的信号幅值精度比校准前有明显的改善。

Description

一种信号高频衰减自适应分段校准方法
技术领域
本发明涉及一种信号高频衰减自适应分段校准方法。
背景技术
在传输路径一定的条件下，信号衰减随频率的增加而增加。针对这种问题通常的处理方法为在硬件电路上增加额外的放大器来对衰减进行补偿，这种做法的缺点是需增加额外的元器件，导致成本较高；且电路的改动需要经过严格、充分地硬件测试导致周期变长。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种基于等分法的、信号高频衰减自适应分段校准方法。
本发明的技术方案在于：
一种信号高频衰减自适应分段校准方法，包括如下步骤：
假设Fs为当前频率分段的起始频率，Fe为截止频率（单位为Hz），其中Fs≤Fe；
（1）将当前频率分段的频段范围Fe-Fs进行N(N>1)等分，在从Fs到Fe的频率范围内以(Fe-Fs)/N为步长的N+1个不同频率点输出信号，然后对该信号的幅值进行实际测量并记录；根据此N+1个数据散点采用最小二乘法拟合出在本频率分段的校准曲线并计算出校准数据，使用该校准数据对前述N+1个频率点的数据进行补偿，如果补偿后的数据满足幅值的精度要求，则将此分段结果和校准曲线存储，此分段校准过程完毕；如果有任意一个频率点信号幅值精度不满足要求，则将当前频率分段的范围等分成M（M>1）个子分段，将当前子分段数定义为p，进入第（2）步；
（2）将子分段1（p=1）的起始频率设置为Fs，截止频率设置为Fs+p* (Fe-Fs)/M，然后重复第1步过程，直至子分段1校准完成，即子分段1截止频率为Fs+ (Fe-Fs)/M；
（3）将子分段2（p=2）的起始频率设置为Fs+(Fe-Fs)/ M，截止频率设置为Fs+p*(Fe-Fs)/ M，然后重复第1步过程，直至子分段2校准完成，即子分段2截止频率为Fs+2*(Fe-Fs)/ M；
（4）按照上述步骤进行，即各下一子分段的起始频率为上一子分段的截止频率；直到进行到p=（M-1）子分段时，子分段（M-1）的截止频率为Fs+(M-1)*(Fe-Fs)/ M；
（5）将子分段M的起始频率设置为Fs+(M-1)*(Fe-Fs)/ M，截止频率设置为Fe，然后重复第1步过程，直至子分段M校准完成，当前分段校准过程完成。
本发明的技术效果在于：
1、 成本低：不需要增加额外的元器件，只需要利用现有的PC机及校准仪器即可搭建自动校准平台。
2、 周期短，只需开发对待校准设备及校准仪器进行自动控制的程序即可，开发、调试周期短。
3、 全自动，整个过程无需人工干预。
4、效果明显，校准后的信号幅值精度比校准前有明显的改善。
附图说明
图1为曲线拟合示意图。
图2为校准前后效果对比图。
具体实施方式
实施例1
一种信号高频衰减自适应分段校准方法，包括如下步骤：
假设Fs为当前频率分段的起始频率，Fe为截止频率（单位为Hz），其中Fs≤Fe；
（1）将当前频率分段的频段范围Fe-Fs进行N(N>1)等分，在从Fs到Fe的频率范围内以(Fe-Fs)/N为步长的N+1个不同频率点输出信号，然后对该信号的幅值进行实际测量并记录；根据此N+1个数据散点采用最小二乘法拟合出在本频率分段的校准曲线并计算出校准数据，使用该校准数据对前述N+1个频率点的数据进行补偿，如果补偿后的数据满足幅值的精度要求，则将此分段结果和校准曲线存储，此分段校准过程完毕；如果有任意一个频率点信号幅值精度不满足要求，则将当前频率分段的范围等分成M（M>1）个子分段，将当前子分段数定义为p，进入第（2）步；
（2）将子分段1（p=1）的起始频率设置为Fs，截止频率设置为Fs+p* (Fe-Fs)/M，然后重复第1步过程，直至子分段1校准完成，即子分段1截止频率为Fs+ (Fe-Fs)/M；
（3）将子分段2（p=2）的起始频率设置为Fs+(Fe-Fs)/ M，截止频率设置为Fs+p*(Fe-Fs)/ M，然后重复第1步过程，直至子分段2校准完成，即子分段2截止频率为Fs+2*(Fe-Fs)/ M；
（4）按照上述步骤进行，即各下一子分段的起始频率为上一子分段的截止频率；直到进行到p=（M-1）子分段时，子分段（M-1）的截止频率为Fs+(M-1)*(Fe-Fs)/ M；
（5）将子分段M的起始频率设置为Fs+(M-1)*(Fe-Fs)/ M，截止频率设置为Fe，然后重复第1步过程，直至子分段M校准完成，当前分段校准过程完成。
实施例2
假设初始频率分段的起始频率Fs为2M，截止频率Fe为10M，频率扫描的分段个数为80（即N=80），使用二等分法分段拟合（即M=2）；
（1）将当前分段的频段范围2M~10M进行80等分，在从2M到10M的频率范围内以(10-2)/80=0.1M为步长的81个不同频率点输出信号，然后对该信号的幅值进行实际测量并记录。对当前频段内的数据散点采用最小二乘法拟合出在本频段的校准曲线并计算出校准数据，使用该校准数据对前述当前频段内的数据散点的数据进行补偿，如果补偿后的数据满足幅值的精度要求，则将此分段结果和校准曲线存储，此分段校准过程完毕。如果有任意一个频率点信号幅值精度不满足要求，则将当前频段的范围进行二等分分段，进入第（2）步；
（2）将子分段1的起始频率设置为2M，截止频率设置为2+(10-2)/2=6M，然后重复第1步过程，直至子分段1校准完成，然后进入第（3）步；
（3）将子分段2的起始频率设置为2+(10-2)/2=6M，截止频率设置为10M，然后重复第1步过程，直至子分段2校准完成。
图1为曲线拟合示意图。该图展示了根据散点数据进行曲线拟合的原理与方法。图2为校准前后效果对比图。如图所示。该图上半部分为校准前被校准设备的幅度-频率曲线，下半部分为校准后被校准设备的幅度-频率曲线。由于进行整个频域的校准需耗费较长时间，因此该图中只对2-10MHz频率区间，即对应图2中两条竖直线之间的区域进行实际校准。在校准区间内，期望输出幅值为6.7V，校准前的幅值从6V到5.3V逐渐递减，而校准后的幅值基本保持在6.7V左右，可以看到在校准区间内，校准后的信号幅值精度比校准前有明显的改善。

Claims (1)

1.一种信号高频衰减自适应分段校准方法，其特征在于：包括如下步骤：
假设Fs为当前频率分段的起始频率，Fe为截止频率，其中单位为Hz，其中Fs≤Fe；
（1）将当前频率分段的频段范围Fe-Fs进行N等分，其中N>1，在从Fs到Fe的频率范围内以(Fe-Fs)/N为步长的N+1个不同频率点输出信号，然后对该信号的幅值进行实际测量并记录；根据此N+1个频率点采用最小二乘法拟合出在本频率分段的校准曲线并计算出校准数据，使用该校准数据对前述N+1个频率点的数据进行补偿，如果补偿后的数据满足幅值的精度要求，则将此分段结果和校准曲线存储，此分段校准过程完毕；如果有任意一个频率点信号幅值精度不满足要求，则将当前频率分段的范围等分成M个子分段，其中M>1，将当前子分段数定义为p，进入第（2）步；
（2）p=1时，将子分段1的起始频率设置为Fs，截止频率设置为Fs+p* (Fe-Fs)/M，然后重复第1步过程，直至子分段1校准完成，即子分段1截止频率为Fs+ (Fe-Fs)/M；
（3）p=2时，将子分段2”的起始频率设置为Fs+(Fe-Fs)/ M，截止频率设置为Fs+p*(Fe-Fs)/ M，然后重复第1步过程，直至子分段2校准完成，即子分段2截止频率为Fs+2*(Fe-Fs)/M；
（4）按照上述步骤进行，即各下一子分段的起始频率为上一子分段的截止频率；直到进行到p=M-1子分段时，子分段M-1的截止频率为Fs+(M-1)*(Fe-Fs)/ M；
（5）将子分段M的起始频率设置为Fs+(M-1)*(Fe-Fs)/ M，截止频率设置为Fe，然后重复第1步过程，直至子分段M校准完成，当前分段校准过程完成。
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