CN113777396B - 一种gtem室净馈入功率测量方法、装置及计算机设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GTEM室净馈入功率测量方法、装置及计算机设备，应用于净馈入功率测量系统，该方法包括：获取单定向耦合器的第三端口处的第一入射电压和第一出射电压；基于第一出射电压计算得到等效信号源的输出电压；基于第一入射电压和第一出射电压计算得到净馈入功率测量系统的第一功率；获取单定向耦合器的第二端口处的第二入射电压和第二出射电压；基于第二入射电压、第二出射电压、等效信号源的输出电压和第一功率计算得到净馈入功率。通过实施本发明，使用已知参数计算得出待测净馈入功率，解决了单定向耦合器反向功率不可测量的问题，提高了净馈入功率的测量精度。

Description

一种GTEM室净馈入功率测量方法、装置及计算机设备
技术领域
本发明涉及GTEM室净馈入功率测量技术领域，具体涉及一种GTEM室净馈入功率测量方法、装置及计算机设备。
背景技术
GTEM室(吉赫兹横电磁波室)由于具有带宽大、场强高、占地小、价格及维护成本低等特点，因此在计量测试领域得到了广泛的应用，其净馈入功率的测量是否准确直接影响着GTEM室内部所产生场强的准确性。
在测量GTEM室净馈入功率时，通常会在信号源及GTEM室之间插入定向耦合器并配合功率探头一起使用。在信号源、定向耦合器、功率探头以及GTEM室的各个相互连接的端口处，当传输线的特征阻抗不一致时，会发生阻抗失配，定向耦合器输出端与GTEM室输入端连接处的阻抗失配会导致GTEM室的入射信号会有一部分被反射回定向耦合器，对于单定向耦合器而言，其只能测量前向功率，不能测量反向功率，因此在很多应用场景下常常忽略反向功率，直接将前向功率当作净功率，其结果是给净功率测量带来了很大误差。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中不能测量反向功率，直接将前向功率当作净馈入功率，导致净馈入功率测量误差较大的缺陷，从而提供一种GTEM室净馈入功率测量方法、装置及计算机设备。
根据第一方面，本发明实施例公开了一种GTEM室净馈入功率测量方法，应用于净馈入功率测量系统，所述净馈入功率测量系统包括信号源、单定向耦合器、功率探头和GTEM室，所述信号源、单定向耦合器和功率探头构成所述净馈入功率测量系统的等效信号源，所述方法包括：获取所述单定向耦合器的第三端口处的第一入射电压和第一出射电压；基于所述第一出射电压计算得到所述等效信号源的输出电压；基于所述第一入射电压和第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率；获取所述单定向耦合器的第二端口处的第二入射电压和第二出射电压；基于所述第二入射电压、第二出射电压、等效信号源的输出电压和第一功率计算得到所述净馈入功率。
可选地，通过以下公式计算得到所述等效信号源的输出电压：
Figure BDA0003236232970000021
其中，b3为所述第一出射电压，ΓS代表的是所述单定向耦合器的第三端口处所接功率探头的反射系数，S21、S31、S23和S33为所述净馈入功率测量系统等效网络模型中单定向耦合器各端口之间的散射参数。
可选地，通过以下公式计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率：
Figure BDA0003236232970000022
其中，b3为所述第一出射电压，a3为所述第一入射电压，Z0＝50Ω为同轴传输线特征阻抗，ΓS为所述单定向耦合器的第三端口处所接功率探头的反射系数。
可选地，基于所述第二入射电压和第二出射电压计算得到所述净馈入功率，通过以下公式得到所述净馈入功率，
Figure BDA0003236232970000023
其中，b2为第二出射电压，a2为第二入射电压，Z0＝50Ω为同轴传输线特征阻抗。
可选地，通过以下公式得到所述第二出射电压，
b2＝E′+a2Γ′G，
其中，b2为第二出射电压，a2为第二入射电压，E’为等效信号源输出电压，ΓG’为定向耦合器输出端口处的等效源反射系数，
Figure BDA0003236232970000031
可选地，通过以下公式得到所述第二入射电压，
a2＝b2ΓGTEM，
其中，b2为第二出射电压，a2为第二入射电压，ΓGTEM为GTEM室输入端的反射系数。
可选地，通过以下公式得到所述净馈入功率：
Figure BDA0003236232970000032
其中，PGTEM为GTEM室的净馈入功率，PSensor为功率探头接收到的功率，ΓS为功率探头的反射系数，ΓGTEM为GTEM室输入端的反射系数，ΓG’为定向耦合器输出端口处的等效源反射系数。
根据第二方面，本发明实施例还公开了一种GTEM室净馈入功率测量装置，应用于净馈入功率测量系统，包括：第一获取模块，用于获取所述净馈入功率测量系统的单定向耦合器的第三端口处的第一入射电压和第一出射电压；第一计算模块，用于基于所述第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的等效信号源的输出电压；第二计算模块，用于基于所述第一入射电压和第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率；第二获取模块，用于获取所述净馈入功率测量系统的单定向耦合器的第二端口处的第二入射电压和第二出射电压；第三计算模块，用于基于所述第二入射电压、第二出射电压、等效信号源的输出电压和第一功率计算得到所述净馈入功率。
根据第三方面，本发明实施例还公开了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的GTEM室净馈入功率测量方法的步骤。
根据第四方面，本发明实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的GTEM室净馈入功率测量方法的步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的GTEM室净馈入功率测量方法、装置及计算机设备，应用于净馈入功率测量系统，净馈入功率测量系统包括信号源、单定向耦合器、功率探头和GTEM室，通过净馈入功率测量系统的等效电路模型，利用微波散射参数理论将信号源、单定向耦合器和功率探头看作一个整体的等效信号源，从而使用已知参数计算得出待测净馈入功率，解决了单定向耦合器反向功率不可测量的问题，提高了净馈入功率的测量精度，减小了净馈入功率的测量误差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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本发明实施例中净馈入功率测量系统的一个具体示例的原理框图；
图2为本发明实施例中GTEM室净馈入功率测量方法的一个具体示例的原理图；
图3为本发明实施例中GTEM室净馈入功率测量方法的一个具体示例的原理图；
图4为本发明实施例中GTEM室净馈入功率测量方法的一个具体示例的流程图；
图5为本发明实施例中GTEM室净馈入功率测量装置的一个具体示例的原理框图；
图6为本发明实施例中计算机设备的一个具体示例图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例公开了一种GTEM室净馈入功率测量方法，应用于如图1所示的净馈入功率测量系统101，所述净馈入功率测量系统包括信号源1011、单定向耦合器1012、功率探头1013和GTEM室1014，所述信号源1011、单定向耦合器1012和功率探头1013构成所述净馈入功率测量系统的等效信号源。
示例性地，信号源1011通过单定向耦合器1012与GTEM室1014的馈入端相连，单定向耦合器1012的耦合端与功率探头1013相连。整个系统的等效网络模型如图2所示，其中ΓG标记的一侧代表信号源1011，ΓG为信号源的反射系数；ΓGTEM标记的一侧代表GTEM室，ΓGTEM为GTEM室输入端的反射系数；中间的三端口网络代表定向耦合器，ΓS代表的是定向耦合器耦合端所接功率探头的反射系数。
信号源1011、单定向耦合器1012和功率探头1013构成所述净馈入功率测量系统的等效信号源的网络模型如图3所示。
本实施例的GTEM室净馈入功率测量方法如图4所示，该方法包括如下步骤：
步骤401：获取所述单定向耦合器的第三端口处的第一入射电压和第一出射电压。示例性地，由图2可知，基于净馈入功率测量系统的等效网络模型，根据微波散射参数可得第一入射电压为a3，第一出射电压b3。
步骤402：基于所述第一出射电压计算得到所述等效信号源的输出电压。
示例性地，利用微波散射参数理论，可得等效信号源的输出电压E’的表达式如下：
Figure BDA0003236232970000061
其中，b3为所述第一出射电压，ΓS代表的是所述单定向耦合器的第三端口处所接功率探头的反射系数，S21、S31、S23和S33为所述净馈入功率测量系统等效网络模型中单定向耦合器各端口之间的散射参数。
步骤403：基于所述第一入射电压和第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率。
示例性地，第一功率为功率探头接收到的功率，根据第一入射电压为a3和第一出射电压b3，功率探头接收到的功率PSensor为：
Figure BDA0003236232970000062
其中，a3、b3分别为单定向耦合器耦合端口处的第一入射电压和第一出射电压，ΓS代表的是所述单定向耦合器的第三端口处所接功率探头的反射系数，Z0＝50Ω为同轴传输线特征阻抗，且：
a3＝b3ΓS (3)
将公式(2)整理后可得：
Figure BDA0003236232970000071
将公式(1)两边取模再平方可得：
Figure BDA0003236232970000072
将公式(4)代入公式(5)可得：
Figure BDA0003236232970000073
步骤404：获取所述单定向耦合器的第二端口处的第二入射电压和第二出射电压。
示例性地，由图2可知，基于净馈入功率测量系统的等效网络模型，根据微波散射参数可得第二入射电压为a2，第二出射电压b2。
步骤405：基于所述第二入射电压、第二出射电压、等效信号源的输出电压和第一功率计算得到所述净馈入功率。
示例性地，利用微波散射参数理论，GTEM室的净馈入功率PGTEM为：
Figure BDA0003236232970000074
其中，a2、b2分别为定向耦合器输出端口处的入射电压和出射电压，两者表达式为：
b2＝E′+a2Γ′G (8)
a2＝b2ΓGTEM (9)
Figure BDA0003236232970000081
其中ΓG’为定向耦合器输出端口处的等效源反射系数。
将公式(8)、公式(9)代入公式(7)中可得：
Figure BDA0003236232970000082
将公式(6)代入公式(11)可得：
Figure BDA0003236232970000083
本发明提供的GTEM室净馈入功率测量方法，应用于净馈入功率测量系统，所述净馈入功率测量系统包括信号源、单定向耦合器、功率探头和GTEM室，所述信号源、单定向耦合器和功率探头构成所述净馈入功率测量系统的等效信号源，所述方法包括：测量获取系统等效网络模型的各项参数，包括：单定向耦合器的第三端口处的第一入射电压和第一出射电压、第二端口处的第二入射电压和第二出射电压，根据第一出射电压计算得到所述等效信号源的输出电压，基于第一入射电压和第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率，第二入射电压、第二出射电压、等效信号源的输出电压和第一功率计算得到所述净馈入功率。通过净馈入功率测量系统的等效电路模型，利用微波散射参数理论将信号源、单定向耦合器和功率探头看作一个整体的等效信号源，从而使用已知参数计算得出待测净馈入功率，解决了单定向耦合器反向功率不可测量的问题，提高了净馈入功率的测量精度。
本发明实施例还公开了一种GTEM室净馈入功率测量装置，如图5所示，该装置包括：应用于净馈入功率测量系统，包括：
第一获取模块501，用于获取所述净馈入功率测量系统的单定向耦合器的第三端口处的第一入射电压和第一出射电压。示例性地，详细内容见上述步骤401中述净馈入功率的相关内容，此处不再赘述。
第一计算模块502，用于基于所述第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的等效信号源的输出电压。示例性地，详细内容见上述步骤402中述净馈入功率的相关内容，此处不再赘述。
第二计算模块503，用于基于所述第一入射电压和第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率。示例性地，详细内容见上述步骤403中述净馈入功率的相关内容，此处不再赘述。
第二获取模块504，用于获取所述净馈入功率测量系统的单定向耦合器的第二端口处的第二入射电压和第二出射电压。示例性地，详细内容见上述步骤404中述净馈入功率的相关内容，此处不再赘述。
第三计算模块505，用于基于所述第二入射电压、第二出射电压、等效信号源的输出电压和第一功率计算得到所述净馈入功率。示例性地，详细内容见上述步骤405中述净馈入功率的相关内容，此处不再赘述。
本发明提供的GTEM室净馈入功率测量装置，应用于净馈入功率测量系统，包括：第一获取模块501，用于获取所述净馈入功率测量系统的单定向耦合器的第三端口处的第一入射电压和第一出射电压；第一计算模块502，用于基于所述第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的等效信号源的输出电压；第二计算模块503，用于基于所述第一入射电压和第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率；第二获取模块504，用于获取所述净馈入功率测量系统的单定向耦合器的第二端口处的第二入射电压和第二出射电压；第三计算模块505，用于基于所述第二入射电压、第二出射电压、等效信号源的输出电压和第一功率计算得到所述净馈入功率。通过净馈入功率测量系统的等效电路模型，利用微波散射参数理论将信号源、单定向耦合器和功率探头看做一个整体的等效信号源，从而使用已知参数计算得出待测净馈入功率，解决了单定向耦合器反向功率不可测量的问题，提高了净馈入功率的测量精度。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，如图6所示，该计算机设备可以包括处理器601和存储器602，其中处理器601和存储器602可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
处理器601可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器601还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器602作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的GTEM室净馈入功率测量方法对应的程序指令/模块。处理器601通过运行存储在存储器602中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的GTEM室净馈入功率测量方法。
存储器602可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器601所创建的数据等。此外，存储器602可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器602可选包括相对于处理器601远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器601。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器602中，当被所述处理器601执行时，执行如图4所示实施例中的GTEM室净馈入功率测量方法。
上述计算机设备具体细节可以对应参阅图4所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种GTEM室净馈入功率测量方法，其特征在于，应用于净馈入功率测量系统，所述净馈入功率测量系统包括信号源、单定向耦合器、功率探头和GTEM室，所述信号源和单定向耦合器构成所述净馈入功率测量系统的等效信号源，所述方法包括：
获取所述单定向耦合器的第三端口处的第一入射电压和第一出射电压；
基于所述第一出射电压计算得到所述等效信号源的输出电压；
基于所述第一入射电压和第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率；
获取所述单定向耦合器的第二端口处的第二入射电压和第二出射电压；
基于所述第二入射电压、第二出射电压、等效信号源的输出电压和第一功率计算得到所述净馈入功率；
通过以下公式得到所述净馈入功率：
Figure FDA0004088578180000011
其中，PGTEM为GTEM室的净馈入功率，PSensor为功率探头接收到的功率，ΓS为功率探头的反射系数，ΓGTEM为GTEM室输入端的反射系数，ΓG’为定向耦合器输出端口处的等效源反射系数；S21、S23、S31、S33为所述净馈入功率测量系统等效网络模型中单定向耦合器各端口之间的散射参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算得到所述等效信号源的输出电压：
Figure FDA0004088578180000012
其中，b3为所述第一出射电压，ΓS代表的是所述单定向耦合器的第三端口处所接功率探头的反射系数，S21、S31、S23、S33为所述净馈入功率测量系统等效网络模型中单定向耦合器各端口之间的散射参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率：
Figure FDA0004088578180000021
其中，b3为所述第一出射电压，a3为所述第一入射电压，Z0＝50Ω为同轴传输线特征阻抗，ΓS为所述单定向耦合器的第三端口处所接功率探头的反射系数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第二入射电压和第二出射电压计算得到所述净馈入功率，通过以下公式得到所述净馈入功率，
Figure FDA0004088578180000022
其中，b2为第二出射电压，a2为第二入射电压，Z0＝50Ω为同轴传输线特征阻抗。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下公式得到所述第二出射电压，
b2＝E′+a2Γ′G，
其中，b2为第二出射电压，a2为第二入射电压，E’为等效信号源输出电压，ΓG’为定向耦合器输出端口处的等效源反射系数，
Figure FDA0004088578180000023
S21和S31为所述净馈入功率测量系统等效网络模型中单定向耦合器各端口之间的散射参数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过以下公式得到所述第二入射电压，
a2＝b2ΓGTEM，
其中，b2为第二出射电压，a2为第二入射电压，ΓGTEM为GTEM室输入端的反射系数。
7.一种GTEM室净馈入功率测量装置，其特征在于，应用于净馈入功率测量系统，包括：
第一获取模块，用于获取所述净馈入功率测量系统的单定向耦合器的第三端口处的第一入射电压和第一出射电压；
第一计算模块，用于基于所述第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的等效信号源的输出电压；
第二计算模块，用于基于所述第一入射电压和第一出射电压计算得到所述净馈入功率测量系统的第一功率；
第二获取模块，用于获取所述净馈入功率测量系统的单定向耦合器的第二端口处的第二入射电压和第二出射电压；
第三计算模块，用于基于所述第二入射电压、第二出射电压、等效信号源的输出电压和第一功率计算得到所述净馈入功率；
通过以下公式得到所述净馈入功率：
Figure FDA0004088578180000031
其中，PGTEM为GTEM室的净馈入功率，PSensor为功率探头接收到的功率，ΓS为功率探头的反射系数，ΓGTEM为GTEM室输入端的反射系数，ΓG’为定向耦合器输出端口处的等效源反射系数，S21、S23、S31、S33为所述净馈入功率测量系统等效网络模型中单定向耦合器各端口之间的散射参数。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-6任一所述的GTEM室净馈入功率测量方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的GTEM室净馈入功率测量方法的步骤。
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