CN112798862A - 网络分析仪测量装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种网络分析仪测量装置及系统，通过微波射频器件将流经被测件的网络分析仪的输出端口输出的激励信号转换为电磁波信号，由信号探测器件接收这部分电磁波信号并转换为反射信号，并根据微波测量仪对反射信号作优化降频处理，以获得反馈信号并将反馈信号发送至网络分析仪的输入端口。基于此，利用微波测量仪对反射信号进行功率放大并去除噪声信号，输出至网络分析仪输入端口的低频信号的信号灵敏度高且检测速度快，以此提高后续网络分析仪进行测量的灵敏度与精度。
Description
技术领域
本发明涉及测量仪器技术领域，特别是涉及一种网络分析仪测量装置及系统。
背景技术
网络分析仪一种能在宽频带内进行扫描测量以确定网络参量的综合性微波测量仪器，其输入输出端接天线可作为信号的收发测量设备，也可作为测量设备。其中，网络分析仪在微波测量领域的应用越来越重要。随着技术的发展，系统的硬件水平已不是影响网络分析仪的测试精度的最主要原因，想要提升网络分析仪的测试进度，单纯提升硬件性能带来的是网络分析仪的设计难度加大以及成本的提升。
网络分析仪的灵敏度主要是接收机的灵敏度，是衡量接收和检测微弱信号的能力的指标，灵敏度是一个最小电平信号，当接收到的信号达到这样的强度时，接收机就能进入正常工作，灵敏度与接受信号的调制类型、中频带宽、识别系数、接收机的噪声系数有关，可以表示为：S＝-174+NF+10lgB+Ksn+Km，其中NF为接收机噪声系数，B为检波前的中频带宽，Ksn是信号检波所需的识别系数，Km是调制特性的函数，S值越低表示灵敏度越高。
其中，网络分析仪测量被测件S参数时，负载匹配问题影响着传输测量和反射测量，对于高反射输出端口和插损较小的元件和系统来说，负载匹配问题是引起测量误差的主要因素。
由此可见，网络分析仪的测量精度和灵敏度还存在可提高的空间。
发明内容
基于此，有必要针对网络分析仪的测量精度和灵敏度还存在可提高的空间这一问题，提供一种网络分析仪测量装置及系统。
一种网络分析仪测量装置，包括：
微波射频器件，用于通过被测件连接网络分析仪的输出端口，接收网络分析仪的激励信号，并将激励信号以电磁波形式对外发射；
信号探测器件，用于接收电磁波并根据电磁波获得反射信号；
微波测量仪，用于对反射信号作优化降频处理，以获得反馈信号并将反馈信号发送至网络分析仪的输入端口。
上述的网络分析仪测量装置，通过微波射频器件将流经被测件的网络分析仪的输出端口输出的激励信号转换为电磁波信号，由微波测量仪测量微波射频器件发出的电磁波，并将测量结果发送至网络分析仪的输入端口。基于此，利用微波测量仪对反射信号进行功率放大并去除噪声信号，输出至网络分析仪输入端口的低频信号的信号灵敏度高且检测速度快，以此提高后续网络分析仪进行测量的灵敏度与精度。
在其中一个实施例中，微波射频器件包括无源功率器件。
在其中一个实施例中，微波测量仪用于通过原子探头测量所述电磁波。。
在其中一个实施例中，还包括：
同轴电缆，用于建立被测件与网络分析仪的输出端口的连接。
在其中一个实施例中，还包括：
用于替换被测件的标准件，标准件一侧用于连接网络分析仪输出端口，另一侧用于连接微波射频器件。
在其中一个实施例中，还包括：
切换开关，切换开关的输入端用于连接网络分析仪的输出端口，切换开关的第一输出端用于通过标准件连接微波射频器件，切换开关的第二输出端用于通过被测件连接微波射频器件。
一种网络分析仪测量系统，包括：
网络分析仪；
微波射频器件，用于通过被测件连接网络分析仪的输出端口，接收网络分析仪的激励信号，并将激励信号以电磁波形式对外发射；
信号探测器件，用于接收电磁波并根据电磁波获得反射信号；
微波测量仪，用于对反射信号作优化降频处理，以获得反馈信号并将反馈信号发送至网络分析仪的输入端口。
上述的网络分析仪测量系统，通过微波射频器件将流经被测件的网络分析仪的输出端口输出的激励信号转换为电磁波信号，由微波测量仪测量微波射频器件发出的电磁波，并将测量结果发送至网络分析仪的输入端口。基于此，利用微波测量仪对反射信号进行功率放大并去除噪声信号，输出至网络分析仪输入端口的低频信号的信号灵敏度高且检测速度快，以此提高后续网络分析仪进行测量的灵敏度与精度。
一种网络分析仪测量系统的测量方法，包括步骤：
通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果；
通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果；
通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。
上述的网络分析仪测量系统的测量方法，首先通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果。其次通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果。最后通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。基于此，通过标准件的设定，校正网络分析仪的自身误差，在保证灵敏度的同时进一步提高测量精度。
在其中一个实施例中，通过第一测量结果校准第二测量结果的过程，包括步骤：
根据第一测量结果与标准件的标准测量结果获得校准结果；
根据校准结果校准第二测量结果。
在其中一个实施例中，第一测量结果、第二测量结果和最终测量结果均包括S参数。
一种网络分析仪测量系统的测量装置，包括：
第一测量模块，用于通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果；
第二测量模块，用于通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果；
测量校准模块，用于通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。
上述的网络分析仪测量系统的测量装置，首先通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果。其次通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果。最后通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。基于此，通过标准件的设定，校正网络分析仪的自身误差，在保证灵敏度的同时进一步提高测量精度。
一种计算机存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时实现上述任一实施例的网络分析仪测量系统的测量方法。
上述的计算机存储介质，首先通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果。其次通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果。最后通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。基于此，通过标准件的设定，校正网络分析仪的自身误差，在保证灵敏度的同时进一步提高测量精度。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述任一实施例的网络分析仪测量系统的测量方法。
上述的计算机设备，首先通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果。其次通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果。最后通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。基于此，通过标准件的设定，校正网络分析仪的自身误差，在保证灵敏度的同时进一步提高测量精度。
附图说明
图1为一实施方式的网络分析仪测量装置模块结构图；
图2为另一实施方式的网络分析仪测量装置模块结构图；
图3为一实施方式的网络分析仪测量系统模块结构示意图；
图4为一实施方式的网络分析仪测量系统的测量方法流程图；
图5为另一实施方式的网络分析仪测量系统的测量方法流程图；
图6为一实施方式的网络分析仪测量系统的测量装置模块结构图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种网络分析仪测量装置。
图1为一实施方式的网络分析仪测量装置模块结构图，如图1所示，一实施方式的网络分析仪测量装置包括微波射频器件100和微波测量仪101：
微波射频器件100，用于通过被测件连接网络分析仪的输出端口1，接收网络分析仪的激励信号，并将激励信号以电磁波形式对外发射；
微波测量仪101，用于对反射信号作优化降频处理，以获得反馈信号并将反馈信号发送至网络分析仪的输入端口2。
以二端口的网络分析仪为例，输出端口1以有线信号的传输方式输出激励信号，激励信号经被测件传输至微波射频器件100。微波射频器件100用于将激励信号转换为电磁波信号，以无线信号的传输方式向外发射激励信号对应的电磁波信号。
在其中一个实施例中，微波射频器件100包括无源功率器件。无源功率器件以发射电磁波的形式传输激励信号，从而把量子频谱仪从无线信号扩展到所有信号类型，便于后续信号探测器件101进行探测。
在其中一个实施例中，如图1所示，一实施方式的网络分析仪测量装置还包括同轴电缆103。
同轴电缆103用于建立被测件与网络分析仪的输出端口1的连接。
如图1所示，网络分析仪的输出端口1与被测件间通过同轴电缆103连接。需要注意的是，在通过标准件替换被测件时，标准件也是通过同轴电缆103与网络分析仪的输出端口1连接。
被测件与标准件作为负载，接在网络分析仪输出端以发射电磁波的形式传输信号，可消除网络分析仪负载不匹配而带来信号反射引起的误差，特别是对于插损比较小的被测件，有利于提高后续的测量精度。
其中，微波测量仪101内置的信号探测器件包括可探测无线信号的器件。在其中一个实施例中，信号探测器件包括原子探头。原子探头对微弱的电磁波信号极为灵敏，可在强干扰的环境下能够接收到所需的信号，并将接收到的信号传输到微波测量仪101的输入端。作为一个较优的实施方式，原子探头选用基于里德堡原子的原子探头。
微波测量仪101接收信号探测器件的反射信号，对反射信号作优化降频处理，以获得反馈信号并将反馈信号发送至网络分析仪的输入端口2，以指示网络分析仪根据反馈信号生成检测结果。在其中一个实施例中，检测结果包括被测件的S参数。
基于微波测量仪101具有检测速度快、灵敏度高，可不受恶劣检测环境的影响，在高温、高压、放射性环境下进行检测，对输入的反射信号进行功率放大并且很好地除去噪声信号，输出的反馈信号精度极高。
微波测量仪101通过原子探头测量无源功率器件发射的电磁波，测量过程需要用到外差法等其它方法获得待测信号的频率、相位信息，并获得极化方向、幅度等信息。
网络分析仪接收微波测量仪101的信号，分析被测件的数据来源，就不再需要测量信号，因此不需要探头、滤波、放大等功能电路，只需要后端数据比对，计算，显示等功能。
基于此，图2为另一实施方式的网络分析仪测量装置模块结构图，如图2所示，另一实施方式的网络分析仪测量装置还包括：
用于替换被测件的标准件201，标准件201一侧用于连接网络分析仪输出端口1，另一侧用于连接微波射频器件100。
切换开关200，切换开关200的输入端用于连接网络分析仪的输出端口1，切换开关200的第一输出端用于通过标准件201连接微波射频器件100，切换开关200的第二输出端用于通过被测件连接微波射频器件100。
其中，切换开关200在存在三种开关状态——第一，输入端、第一输出端与第二输出端均开断；第二，输入端与第一输出端导通；第三，输入端与第二输出端导通。通过切换开关200的开关状态切换，实现对标准件201与被测件的分别测量。
在其中一个实施例中，切换开关200包括继电器、单刀双掷开关等。
上述的网络分析仪测量装置，通过微波射频器件100将流经被测件的网络分析仪的输出端口1输出的激励信号转换为电磁波信号，由微波测量仪101测量微波射频器件100发出的电磁波，并将测量结果发送至网络分析仪的输入端口2。基于此，利用微波测量仪101对反射信号进行功率放大并去除噪声信号，输出至网络分析仪输入端口2的低频信号的信号灵敏度高且检测速度快，以此提高后续网络分析仪进行测量的灵敏度与精度。
本发明实施例提供了一种网络分析仪测量系统。
图3为一实施方式的网络分析仪测量系统模块结构示意图，如图3所示，一实施方式的网络分析仪测量系统包括：
网络分析仪1000；
微波射频器件1001，用于通过被测件连接网络分析仪1000的输出端口1，接收网络分析仪1000的激励信号，并将激励信号以电磁波形式对外发射；
微波测量仪1002，用于对反射信号作优化降频处理，以获得反馈信号并将反馈信号发送至网络分析仪1000的输入端口2。
上述的网络分析仪测量系统，通过微波射频器件1001将流经被测件的网络分析仪的输出端口1输出的激励信号转换为电磁波信号，由微波测量仪1002测量微波射频器件1001发出的电磁波，并将测量结果发送至网络分析仪1000的输入端口2。基于此，利用微波测量仪1002对反射信号进行功率放大并去除噪声信号，输出至网络分析仪1000输入端口2的低频信号的信号灵敏度高且检测速度快，以此提高后续网络分析仪1000进行测量的灵敏度与精度。
本发明实施例还提供一种网络分析仪测量系统的测量方法。
图4为一实施方式的网络分析仪测量系统的测量方法流程图，如图4所示，一实施方式的网络分析仪测量系统的测量方法包括步骤S100至步骤S102：
S100，通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果；
S101，通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果；
S102，通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。
在其中一个实施例中，第一测量结果、第二测量结果和最终测量结果均包括网络分析仪的S参数。
在其中一个实施例中，图5为另一实施方式的网络分析仪测量系统的测量方法流程图，如图5所示，步骤S102中通过第一测量结果校准第二测量结果的过程，包括步骤S200和步骤S201：
S200，根据第一测量结果与标准件的标准测量结果获得校准结果；
S201，根据校准结果校准第二测量结果。
先测量标准件，通过比对第一测量结果与标准件对应的预设的标准测量结果，对网络分析仪测量系统进行误差校准。校准结果用于表征第一测量结果与标准测量结果的关系，包括差值关系或比值关系。通过校准结果，以对应的差值校正或比值校正等方式，校准第二测量结果。
上述的网络分析仪测量系统的测量方法，首先通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果。其次通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果。最后通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。基于此，通过标准件的设定，校正网络分析仪的自身误差，在保证灵敏度的同时进一步提高测量精度。
本发明实施例还提供一种网络分析仪测量系统的测量装置。
图6为一实施方式的网络分析仪测量系统的测量装置模块结构图，如图6所示，一实施方式的网络分析仪测量系统的测量装置包括模块10、模块11和模块12：
第一测量模块10，用于通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果；
第二测量模块11，用于通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果；
测量校准模块12，用于通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。
上述的网络分析仪测量系统的测量装置，首先通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果。其次通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果。最后通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。基于此，通过标准件的设定，校正网络分析仪的自身误差，在保证灵敏度的同时进一步提高测量精度。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述任一实施例的网络分析仪测量系统的测量方法。
本领域的技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、终端、或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、RAM、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
与上述的计算机存储介质对应的是，在一个实施例中还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行程序时实现如上述各实施例中的任意一种网络分析仪测量系统的测量方法。
上述计算机设备，首先通过网络分析仪测量系统测量标准件，获得第一测量结果。其次通过网络分析仪测量系统测量被测件，获得第二测量结果。最后通过第一测量结果校准第二测量结果，以获得被测件的最终测量结果。基于此，通过标准件的设定，校正网络分析仪的自身误差，在保证灵敏度的同时进一步提高测量精度。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上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 (7)
1.一种网络分析仪测量装置，其特征在于，包括：
微波射频器件，用于通过被测件连接网络分析仪的输出端口，接收所述网络分析仪的激励信号，并将所述激励信号以电磁波形式对外发射；
微波测量仪，用于测量微波射频器件发出的电磁波，并将测量结果发送至所述网络分析仪的输入端口。
2.根据权利要求1所述的网络分析仪测量装置，其特征在于，所述微波射频器件包括无源功率器件。
3.根据权利要求1所述的网络分析仪测量装置，其特征在于，所述微波测量仪用于通过原子探头测量所述电磁波。
4.根据权利要求1所述的网络分析仪测量装置，其特征在于，还包括：
同轴电缆，用于建立所述被测件与所述网络分析仪的输出端口的连接。
5.根据权利要求1所述的辅助测量装置，其特征在于，还包括：
用于替换所述被测件的标准件，所述标准件一侧用于连接所述网络分析仪输出端口，另一侧用于连接所述微波射频器件。
6.根据权利要求5所述的网络分析仪测量装置，其特征在于，还包括：
切换开关，所述切换开关的输入端用于连接所述网络分析仪的输出端口，所述切换开关的第一输出端用于通过所述标准件连接所述微波射频器件，所述切换开关的第二输出端用于通过所述被测件连接所述微波射频器件。
7.一种网络分析仪测量系统，其特征在于，包括：
网络分析仪；
微波射频器件，用于通过被测件连接所述网络分析仪的输出端口，接收所述网络分析仪的激励信号，并将所述激励信号以电磁波形式对外发射；
微波测量仪，用于测量微波射频器件发出的电磁波，并将测量结果发送至所述网络分析仪的输入端口。
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2020
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