CN108614231A - 一种基于电子校准件的快速校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电子校准件的快速校准方法，属于校准技术领域，本发明减少了非起始端口的测量，双端口校准速度提高了近一倍，多端口下速度提高更多；由于减少了对非起始端口电子校准件阻抗状态的测量，也就减少了电子校准件阻抗状态的设置，延长了电子校准件的使用寿命，降低人为操作失误；可扩展至N端口校准。

Description

一种基于电子校准件的快速校准方法

技术领域

本发明属于校准技术领域，具体涉及一种基于电子校准件的快速校准方法。

背景技术

电子校准技术是一种新兴的矢量网络分析仪自动校准技术，用于矢量网络分析仪的自动校准及误差修正，其特点是自动校准、体积小、重量轻、USB供电模式、校准精度高。电子校准件适用于矢量网络分析仪的现场校准测试，能提高以矢量网络分析仪为核心的各种测试系统的自动化程度及测试速度。电子校准过程为电子校准件和矢量网络分析仪通过USB电缆进行连接，由矢量网络分析仪自动控制完成校准。

目前，使用电子校准件进行多端口校准，通常为每个端口均连接电子校准件，然后进行电子校准件阻抗状态的测量，随后测量两两端口间的直通数据。利用每个端口对电子校准件阻抗状态的测量值和定标值，计算单端口误差项。然后利用电子校准件直通的测量值和定标值，计算两两端口间的误差项。最后整合所有误差项，实现对多端口的完整校准。

使用电子校准件进行多端口校准，无需像机械校准件进行多个标准的连接，减少了单端口标准的连接次数。但是如16端口校准，801扫描点。100Hz中频带宽下，连接测量过程需要10分钟以上。随着扫描点数、端口数的增多，中频带宽的减少，需要的测量时间更长。

电子校准件虽然实现了校准的自动化，但是对于多端口校准来说，如16端口校准，校准过程仍需要花费较多时间用于连接和测量。其次，电子校准件内部的阻抗标准，受硬件影响，会随使用而偏离出厂的定标值，所以通常每年都需要进行一次重新定标。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于电子校准件的快速校准方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于电子校准件的快速校准方法，包括如下步骤：

步骤1：复位矢量网络分析仪；

步骤2：设置需要进行快速校准的端口i和端口j，并将端口i设置起始端口；

步骤3：在端口i和端口j之间连接电子校准件；

步骤4：在起始端口，通过矢量网络分析仪测量电子校准件的阻抗状态，得到测量值；

步骤5：通过矢量网络分析仪获取电子校准件阻抗状态的真实值；

步骤6：获取电子校准件直通的测量值；

步骤7：获取电子校准件直通的真实值；

步骤8：对起始端口i进行误差项求解；

步骤9：对剩余端口j进行误差项求解；

步骤10：连接被测件，得到测量值；

步骤11：利用误差项修正被测件的测量值。

优选地，在步骤8中，利用公式(5)，对起始端口i进行误差项求解；

其中，为端口i到电子校准件之间的误差项；Γ_x为电子校准件反射标准的真实值，x＝1,2,3,...,n；Γ_mx为端口i测量到的反射参数，x＝1,2,3,...,n。

优选地，在步骤9中，利用公式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)，对剩余端口j进行误差项求解；

由公式(1)可得：

由公式(3)、公式(4)可得：

其中，Δ满足

公式(7)中两式相乘，并除以可得：

最后，由公式(4)，可得

至此端口i、端口j所有误差项均已获得；

其中：S_iiM、S_ijM、S_jiM、S_jjM为端口i、j测量得到的S参数；S_ii、S_ij、S_ji、S_jj为电子校准件直通的S参数的真实值；为端口i到电子校准件之间的误差项； 为端口j到电子校准件之间的误差项。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明减少了非起始端口的测量，双端口校准速度提高了近一倍，多端口下速度提高更多；由于减少了对非起始端口电子校准件阻抗状态的测量，也就减少了电子校准件阻抗状态的设置，延长了电子校准件的使用寿命，降低人为操作失误；可扩展至N端口校准。

附图说明

图1为双端口电子标准结构图。

图2为测量电子校准件直通时的误差模型示意图。

图3为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

双端口电子标准结构如图1所示。

1、直通误差模型(如图2所示)

当端口i和端口j中间连接电子校准件直通时，可得到上述误差模型。进而可以得到测量参数与误差项及电子校准件直通真实值的关系：

其中，S_iiM、S_ijM、S_jiM、S_jjM为端口i、j测量得到的S参数；S_ii、S_ij、S_ji、S_jj为电子校准件直通的S参数的真实值；为端口i到电子校准件之间的误差项； 为端口j到电子校准件之间的误差项。

2、单端口误差获取

进行快速校准，需要将端口i、端口j中的一个作为起始端口。首先获取原始端口的误差项，然后再获取剩余的误差项。本发明以端口i为起始端口进行求解。当端口i使用电子校准件进行单端口误差计算，通过测量电子校准件对应端口i的不同阻抗状态，然后使用最小二乘得到端口i对应的误差项：

其中，为端口i到电子校准件之间的误差项；Γ_x为电子校准件反射标准的真实值，x＝1,2,3,...,n；Γ_mx为端口i测量到的反射参数，x＝1,2,3,...,n。

通过上式，可得到端口i的误差项及

3、剩余的误差项获取

利用电子校准件直通测量的误差模型，及已经获得的端口i的误差项，可进行剩余的误差项获取。

由公式(1)可得：

由公式(3)、公式(4)可得：

其中，Δ满足

公式(7)中两式相乘，并除以可得：

最后，由公式(4)，可得

至此端口i、端口j所有误差项均已获得。

4、基于电子校准件的快速校准流程(如图3所示)

步骤1：复位矢量网络分析仪；

步骤2：设置需要进行快速校准的端口i和端口j，并将端口i设置起始端口；

步骤3：在端口i和端口j之间连接电子校准件；

步骤4：在起始端口，通过矢量网络分析仪测量电子校准件的阻抗状态，得到测量值；

步骤5：通过矢量网络分析仪获取电子校准件阻抗状态的真实值；

步骤6：获取电子校准件直通的测量值；

步骤7：获取电子校准件直通的真实值；

步骤8：对起始端口i进行误差项求解；

步骤9：对剩余端口j进行误差项求解；

步骤10：连接被测件，得到测量值；

步骤11：利用误差项修正被测件的测量值。

至此，完成了2端口的基于电子校准件的快速校准。

对于N端口校准，N>2。如i、j、k端口校准，首先进行端口i、j的快速校准，获取端口i、j的全部误差项；然后进行端口i、k快速校准，其中端口i误差项已经得到，仅需要测量端口i、k的直通并利用公式(6)、(7)、(9)、(10)计算剩余的误差项；最后进行端口j、k快速校准，其中端口j、端口k的误差项已经得到，仅需要测量端口j、k的直通，并利用公式(7)得到剩余的误差项。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于电子校准件的快速校准方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：复位矢量网络分析仪；

步骤2：设置需要进行快速校准的端口i和端口j，并将端口i设置起始端口；

步骤3：在端口i和端口j之间连接电子校准件；

步骤4：在起始端口，通过矢量网络分析仪测量电子校准件的阻抗状态，得到测量值；

步骤5：通过矢量网络分析仪获取电子校准件阻抗状态的真实值；

步骤6：获取电子校准件直通的测量值；

步骤7：获取电子校准件直通的真实值；

步骤8：对起始端口i进行误差项求解；

步骤9：对剩余端口j进行误差项求解；

步骤10：连接被测件，得到测量值；

步骤11：利用误差项修正被测件的测量值。

2.根据权利要求1所述的基于电子校准件的快速校准方法，其特征在于：在步骤8中，利用公式(5)，对起始端口i进行误差项求解；

其中，为端口i到电子校准件之间的误差项；Γ_x为电子校准件反射标准的真实值，x＝1,2,3,...,n；Γ_mx为端口i测量到的反射参数，x＝1,2,3,...,n。

3.根据权利要求1所述的基于电子校准件的快速校准方法，其特征在于：在步骤9中，利用公式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)，对剩余端口j进行误差项求解；

由公式(1)可得：

由公式(3)、公式(4)可得：

其中，Δ满足

公式(7)中两式相乘，并除以可得：

最后，由公式(4)，可得

其中：S_iiM、S_ijM、S_jiM、S_jjM为端口i、j测量得到的S参数；S_ii、S_ij、S_ji、S_jj为电子校准件直通的S参数的真实值；为端口i到电子校准件之间的误差项； 为端口j到电子校准件之间的误差项。