CN114636961A - 一种用于网络分析仪的全档位精密校准方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于网络分析仪的全档位精密校准方法和系统，首先获取第一、第二频率档位功率对照表，其中，第一频率档位功率对照表为射频功率计在与网络分析仪直连时网络分析仪的每个频率档位对应的输出信号功率，第二频率档位功率对照表为射频功率计通过设备切换连接装置与网络分析仪间接连接时网络分析仪的每个频率档位的输出信号功率；然后依据第一、第二频率档位功率对照表获取各档位信号传输耗损表；最后依据各档位信号传输耗损表对网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准。由于在对网络分析仪的输出信号进行校准时，将信号传输路径的功率损耗包含在内，使得对网络分析仪的校准更精确、更可靠。

Description

一种用于网络分析仪的全档位精密校准方法和系统

技术领域

本申请涉及通信测试仪器仪表技术领域，具体涉及一种用于网络分析仪的全档位精密校准方法和系统。

背景技术

矢量网络分析仪作为一款通用的S参数测试仪器，广泛应用于各科研院校、实验室、生产产线，进行S参数测量，如应用于各种天线测试、腔体滤波器测试、介质滤波器测试、环形器测试、耦合器测试、分路器合路器测试等。其中腔体滤波器对矢量网络分析仪的动态范围、迹线噪声等指标有着很高的要求，特别是在小信号测量情况下，矢量网络分析仪动态范围、迹线噪声指标的好坏，将很大程度的影响测量结果的准确性，因此要对矢量网络分析仪的端口输出功率进行高精度校准。在射频信号技术领域，对射频信号源或网络分析仪发射机的通路校准都使用频谱分析仪作为参考仪器，细致地测量射频信号源或网络分析仪发射机的待校准档位的输出功率。

请参考图1，为现有技术中网络分析仪的档位校准连接示意图，网络分析仪10各通路档位的测量，是将网络分析仪10与频谱分析仪20直接连接，通过频谱分析仪20进行测量的。由于频谱分析仪20自带的前置放大器，衰减器，使其拥有足够的测量范围，能够满足网络分析仪10的发射机所有档位的功率输出测量。通过频谱分析仪20对网络分析仪10的发射机进行校准的过程是由一频谱分析仪测量其待校准档位的实际输出功率，而后进行的补偿，达到校准的目的。由于频谱分析仪20在测量不同幅度功率的信号时，需要进行不同的设置（比如说前置放大器的打开与关闭，衰减器的档位切换，及RBW和span设置等），再加上测量过程中的环境温度等的变化，也会给频谱分析仪20的测量带来误差，导致最终会对网络分析仪10的发射机的校准结果带来较大误差。

发明内容

本申请要解决的技术问题是现有技术中通过频谱分析仪对网络分析仪进行输出信号功率校准时的误差较大的技术问题。

第一方面，一实施例中提供一种用于网络分析仪的全档位精密校准方法，包括：

获取第一频率档位功率对照表；所述第一频率档位功率对照表为射频功率计在与网络分析仪直连的情况下，对所述网络分析仪的每个频率档位对应的输出信号功率进行测量的结果；

获取第二频率档位功率对照表；所述第二频率档位功率对照表为所述射频功率计在通过一设备切换连接装置与所述网络分析仪间接连接的情况下，对所述网络分析仪的每个频率档位的输出信号功率进行测量的结果；所述设备切换装置用于构建所述射频功率计和所述网络分析仪之间的信号传输通路，或者构建一频谱分析仪和所述网络分析仪之间的信号传输通路；

依据所述第一频率档位功率对照表和所述第二频率档位功率对照表获取各档位信号传输耗损表；所述各档位信号传输耗损表用于标识所述网络分析仪切换到每个频率档位时，输出信号在所述设备切换连接装置中传输引起的功率损耗信息；

依据所述各档位信号传输耗损表对所述网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准。

一实施例中，全档位精密校准方法还包括获取所述频谱分析仪的测量误差值，则：

依据所述频谱分析仪的测量误差值和所述各档位信号传输耗损表对所述网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准。

一实施例中，所述获取所述频谱分析仪的测量误差值，包括：

获取第三频率档位功率对照表；所述第三频率档位功率对照表为所述射频功率计在通过所述设备切换连接装置与所述网络分析仪间接连接的情况下，对所述网络分析仪的任意一个频率档位的输出信号功率进行测量的结果；

依据所述第三频率档位功率对照表和所述各档位信号传输耗损表获取所述网络分析仪在任意一个频率档位下输出信号的第一功率测量值；

获取第四频率档位功率对照表；所述第四频率档位功率对照表为一频谱分析仪在与所述网络分析仪直连的情况下，对所述网络分析仪的任意一个频率档位的输出信号功率进行测量的结果；

依据所述第四频率档位功率对照表和所述各档位信号传输耗损表获取所述网络分析仪在该频率档位下输出信号的第二功率测量值；

依据所述第一功率测量值和所述第二功率测量值获取所述频谱分析仪的测量误差值。

一实施例中，所述依据所述频谱分析仪的测量误差值和所述各档位信号传输耗损表对所述网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准，包括：

对所述网络分析仪的各个档位的输出信号配置校准值；所述校准值为所述频谱分析仪的测量值与测量误差值的和。

一实施例中，全档位精密校准方法还包括：

当所述网络分析仪切换频率档位或所述频谱分析仪变更设置参数时，重新获取所述频谱分析仪的测量误差值。

当所述网络分析仪对应频率档位的输出信号的功率值大于第一预设值时，通过所述射频功率计对所述网络分析仪的该频率档位的输出信号进行校准；

当所述网络分析仪对应频率档位的输出信号的功率值不大于第一预设值时，通过所述频谱分析仪对所述网络分析仪的该频率档位的输出信号进行校准。

第二方面，一实施例中提供一种用于网络分析仪的全档位精密校准系统，包括射频功率计、设备切换连接装置、频谱分析仪和控制处理器；所述控制处理器分别与所述射频功率计、所述设备切换连接装置和所述频谱分析仪连接；所述控制处理器用于应用如权利要求1至6任一项所述的全档位精密校准方法对所述网络分析仪进行输出信号功率校准。

一实施例中，所述设备切换连接装置包括电子切换开关、第一连接线、第二连接线和第三连接线；所述第一连接线用于连接所述射频功率计和所述电子切换开关，所述第二连接线用于连接所述网络分析仪和所述电子切换开关，所述第三连接线用于连接所述频谱分析仪和所述电子切换开关；所述电子切换开关用于响应一设备连接电信号，连接所述第一连接线和所述第二连接线或连接所述第二连接线和所述第三连接线。

一实施例中，所述第一连接线和所述第三连接线完全相同。

一实施例中，所述第一连接线、所述第二连接线和所述第三连接线为射频同轴线缆。

如上述实施例中的全档位精密校准方法，首先获取第一、第二频率档位功率对照表，其中，第一频率档位功率对照表为射频功率计在与网络分析仪直连时网络分析仪的每个频率档位对应的输出信号功率，第二频率档位功率对照表为射频功率计通过设备切换连接装置与网络分析仪间接连接时网络分析仪的每个频率档位的输出信号功率；然后依据第一、第二频率档位功率对照表获取各档位信号传输耗损表；最后依据各档位信号传输耗损表对网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准。由于在对网络分析仪的输出信号进行校准时，将信号传输路径的功率损耗包含在内，使得对网络分析仪的校准更精确、更可靠。

附图说明

图1为现有技术中网络分析仪的档位校准连接示意图；

图2为一种实施例中全档位精密校准系统的结构连接示意图；

图3为一种实施了中全档位精密校准方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

在本申请实施例中公开的用于网络分析仪的全档位精密校准系统，包括射频功率计、设备切换连接装置、频谱分析仪和控制处理器。首先由控制处理器获取第一、第二频率档位功率对照表，其中，第一频率档位功率对照表为射频功率计在与网络分析仪直连时网络分析仪的每个频率档位对应的输出信号功率，第二频率档位功率对照表为射频功率计通过设备切换连接装置与网络分析仪间接连接时网络分析仪的每个频率档位的输出信号功率；然后控制处理器依据第一、第二频率档位功率对照表获取各档位信号传输耗损表；最后控制处理器依据各档位信号传输耗损表对网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准。由于在对网络分析仪的输出信号进行校准时，将信号传输路径的功率损耗包含在内，使得对网络分析仪的校准更精确、更可靠。

实施例一

请参考图2，为一种实施例中全档位精密校准系统的结构连接示意图，用于网络分析仪10的每个频率档位对应的输出信号功率进行校准，全档位精密校准系统包括射频功率计30、设备切换连接装置50、频谱分析仪20和控制处理器40。控制处理器40分别与射频功率计30、设备切换连接装置50和频谱分析仪20连接，控制处理器50用于对网络分析仪10进行输出信号功率校准。一实施例中，设备切换连接装置50包括电子切换开关54、第一连接线51、第二连接线52和第三连接线53。第一连接线51用于连接射频功率计30和电子切换开关54，第二连接线52用于连接网络分析仪10和电子切换开关54，第三连接线53用于连接频谱分析仪20和电子切换开关54。电子切换开关54用于响应一设备连接电信号，连接第一连接线51和第二连接线52，或连接第二连接线52和第三连接线53。一实施例中，设备连接电信号由控制处理器40发出给电子切换开关54。一实施例中，第一连接线51和第三连接线53完全相同。一实施例中，第一连接线51、第二连接线52和第三连接线53为射频同轴线缆。

请参考图3，为一种实施了中全档位精密校准方法的流程示意图，如上所述的全档位精密校准系统采用该方法对网络分析仪10进行输出信号功率校准。所述全档位精密校准方法包括：

步骤101，获取第一频率档位功率对照表。

第一频率档位功率对照表为射频功率计在与网络分析仪直连的情况下，通过射频功率计对网络分析仪的每个频率档位对应的输出信号功率进行测量的结果。

步骤102，获取第二频率档位功率对照表。

第二频率档位功率对照表为射频功率计在通过设备切换连接装置与网络分析仪间接连接的情况下，通过射频功率计对网络分析仪的每个频率档位的输出信号功率进行测量的结果。设备切换装置用于构建射频功率计和网络分析仪之间的信号传输通路，或者用于构建一频谱分析仪和网络分析仪之间的信号传输通路。

步骤103，获取各档位信号传输损耗表。

依据第一频率档位功率对照表和第二频率档位功率对照表获取各档位信号传输耗损表。各档位信号传输耗损表用于标识网络分析仪切换到每个频率档位时，输出信号在设备切换连接装置中传输引起的功率损耗信息。

步骤104，对各个档位的输出信号进行校准。

依据各档位信号传输耗损表对网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准。

一实施例中，该全档位精密校准方法还包括：

获取频谱分析仪的测量误差值，再依据频谱分析仪的测量误差值和各档位信号传输耗损表对网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准，即对网络分析仪的各个档位的输出信号配置校准值。该校准值为频谱分析仪的测量值与测量误差值的和。

其中，获取频谱分析仪的测量误差值，包括：

首先，获取第三频率档位功率对照表，该第三频率档位功率对照表为射频功率计在通过设备切换连接装置与网络分析仪间接连接的情况下，对网络分析仪的任意一个频率档位的输出信号功率进行测量的结果；

其次，依据第三频率档位功率对照表和各档位信号传输耗损表获取网络分析仪在任意一个频率档位下输出信号的第一功率测量值。

再获取第四频率档位功率对照表；其中，第四频率档位功率对照表为一频谱分析仪在与网络分析仪直连的情况下，对网络分析仪的任意一个频率档位的输出信号功率进行测量的结果。

然后，依据第四频率档位功率对照表和各档位信号传输耗损表获取网络分析仪在该频率档位下输出信号的第二功率测量值；

最后，依据第一功率测量值和第二功率测量值获取频谱分析仪的测量误差值。

一实施例中，该全档位精密校准方法还包括：

当网络分析仪切换频率档位或频谱分析仪变更设置参数时，重新获取频谱分析仪的测量误差值。

当网络分析仪对应频率档位的输出信号的功率值大于第一预设值时，通过射频功率计对网络分析仪的该频率档位的输出信号进行校准；

当网络分析仪对应频率档位的输出信号的功率值不大于第一预设值时，通过频谱分析仪对网络分析仪的该频率档位的输出信号进行校准。

射频功率计是针对各种复杂波形的测量而设计的高性能便携式超高频功率计，其针对数字通讯信号GSM/CDMA/ PHS等的测试，有效解决了复杂波形的功率和幅度测量问题，大幅度提升了仪表可用性和可靠性。在操作方法和显示风格上，使用人性化的设计理念，尽量符合使用者的操作习惯。射频功率计价格低廉，降低了对昂贵测试设备的依赖，适合运用于各种无线通讯行业的测量和维护。然而射频功率计校准在低功率时比如-50dBm以下，射频功率计功率测量准确度降低，测量时间变长。因此实际应用中要射频功率计和频谱分析仪结合使用，进行优势互补。

在本申请公开的全档位精密校准系统将射频功率计引入射频通路校准流程。射频功率计是比频谱分析仪拥有更高的测量精度和测量稳定性的测量仪器，是解决频谱分析仪以上问题的良好替代品，但是由于功率计测量量程较小，无法完全覆盖射频信号源、网络分析仪发射机通路的所有档位，因此还需要使用频谱分析仪来实现对射频通路低功率档位的校准。现阶段的频谱分析仪是具备自校准功能，在设备启动时会进行自校准，再加上对于不同幅度的功率的设置，以及环境温度等条件的变化，会使得频谱分析仪的测量结果误差浮动较大，无法长时间保持一致，难以满足生产持续生产的需求。因此需要实时的测量频谱分析仪的误差；射频信号源、网络分析仪的发射机的校准过程，一般是按照一定的步进的频率进行校准，每个频率下校准各个档位的实际输出功率。在开始校准一个频点时，先由发射机源发出一个在射频功率计测量范围里的功率信号，电子切换开关切换至射频功率计侧，由射频功率计读数，再加上射频功率计侧损耗err1，则可以获得当前输出功率的真实值real_power；随后，保持输出不变，将电子开关切换至频谱分析仪侧，读取此时频谱分析仪读数，则可对比real_power，做减法得出频谱分析仪侧线缆损耗及频谱分析仪本身误差之和err2；在该频点下使用频谱分析仪进行档位校准，频谱分析仪的读数加上err2，其结果是可以认为接近使用射频功率计测量精度的。另外，在档位变化要求频谱分析仪修改配置时，需要重复此流程，重新测量err2。在实际应用中，射频功率计负责校准射频信号源、网络分析仪发射机输出功率较大的档位，频谱分析仪则专门负责较小功率输出档位的校准。可以充分利用功率计，避免多次对频谱分析仪进行误差补偿，保证了一定的效率。同时可以实现精确测量射频信号源、网络分析仪发射机全部待校准档位的输出幅度，达到提高射频信号源通路校准精度的目的。

本申请公开的全档位精密校准系统通过射频功率计的参与测量，可以测量出在不同状态下，频谱分析仪自身的测量误差，通过误差补偿，可以实现频谱分析仪到达功率计一样的测量精度。再通过频谱分析仪和射频功率计结合使用，提供了一种能够兼顾测量范围和测量精度的功率测量方案。进而解决频谱了分析仪在测试条件修改，实验室环境温度变化情况下读数浮动的问题，还同时兼顾功率计高精度的测量优势与频谱分析仪大测量范围的优势，由此提供一种更高精度的射频信号源、网络分析仪发射机的通路校准系统和方法。

在本申请实施例中公开的全档位精密校准方法，首先获取第一、第二频率档位功率对照表，其中，第一频率档位功率对照表为射频功率计在与网络分析仪直连时网络分析仪的每个频率档位对应的输出信号功率，第二频率档位功率对照表为射频功率计通过设备切换连接装置与网络分析仪间接连接时网络分析仪的每个频率档位的输出信号功率；然后依据第一、第二频率档位功率对照表获取各档位信号传输耗损表；最后依据各档位信号传输耗损表对网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准。由于在对网络分析仪的输出信号进行校准时，将信号传输路径的功率损耗包含在内，使得对网络分析仪的校准更精确、更可靠。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种用于网络分析仪的全档位精密校准方法，其特征在于，包括：

获取第一频率档位功率对照表；所述第一频率档位功率对照表为射频功率计在与网络分析仪直连的情况下，对所述网络分析仪的每个频率档位对应的输出信号功率进行测量的结果；

获取第二频率档位功率对照表；所述第二频率档位功率对照表为所述射频功率计在通过一设备切换连接装置与所述网络分析仪间接连接的情况下，对所述网络分析仪的每个频率档位的输出信号功率进行测量的结果；所述设备切换装置用于构建所述射频功率计和所述网络分析仪之间的信号传输通路，或者构建一频谱分析仪和所述网络分析仪之间的信号传输通路；

依据所述第一频率档位功率对照表和所述第二频率档位功率对照表获取各档位信号传输耗损表；所述各档位信号传输耗损表用于标识所述网络分析仪切换到每个频率档位时，输出信号在所述设备切换连接装置中传输引起的功率损耗信息；

依据所述各档位信号传输耗损表对所述网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准。

2.如权利要求1所述的全档位精密校准方法，其特征在于，还包括获取所述频谱分析仪的测量误差值，则：

依据所述频谱分析仪的测量误差值和所述各档位信号传输耗损表对所述网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准。

3.如权利要求2所述的全档位精密校准方法，其特征在于，所述获取所述频谱分析仪的测量误差值，包括：

获取第三频率档位功率对照表；所述第三频率档位功率对照表为所述射频功率计在通过所述设备切换连接装置与所述网络分析仪间接连接的情况下，对所述网络分析仪的任意一个频率档位的输出信号功率进行测量的结果；

依据所述第三频率档位功率对照表和所述各档位信号传输耗损表获取所述网络分析仪在任意一个频率档位下输出信号的第一功率测量值；

获取第四频率档位功率对照表；所述第四频率档位功率对照表为一频谱分析仪在与所述网络分析仪直连的情况下，对所述网络分析仪的任意一个频率档位的输出信号功率进行测量的结果；

依据所述第四频率档位功率对照表和所述各档位信号传输耗损表获取所述网络分析仪在该频率档位下输出信号的第二功率测量值；

依据所述第一功率测量值和所述第二功率测量值获取所述频谱分析仪的测量误差值。

4.如权利要求3所述的全档位精密校准方法，其特征在于，所述依据所述频谱分析仪的测量误差值和所述各档位信号传输耗损表对所述网络分析仪的各个档位的输出信号进行校准，包括：

对所述网络分析仪的各个档位的输出信号配置校准值；所述校准值为所述频谱分析仪的测量值与测量误差值的和。

5.如权利要求2所述的全档位精密校准方法，其特征在于，还包括：

当所述网络分析仪切换频率档位或所述频谱分析仪变更设置参数时，重新获取所述频谱分析仪的测量误差值。

6.如权利要求2所述的全档位精密校准方法，其特征在于，还包括：

当所述网络分析仪对应频率档位的输出信号的功率值大于第一预设值时，通过所述射频功率计对所述网络分析仪的该频率档位的输出信号进行校准；

当所述网络分析仪对应频率档位的输出信号的功率值不大于第一预设值时，通过所述频谱分析仪对所述网络分析仪的该频率档位的输出信号进行校准。

7.一种用于网络分析仪的全档位精密校准系统，其特征在于，包括射频功率计、设备切换连接装置、频谱分析仪和控制处理器；所述控制处理器分别与所述射频功率计、所述设备切换连接装置和所述频谱分析仪连接；所述控制处理器用于应用如权利要求1至6任一项所述的全档位精密校准方法对所述网络分析仪进行输出信号功率校准。

8.如权利要求7所述的全档位精密校准系统，其特征在于，所述设备切换连接装置包括电子切换开关、第一连接线、第二连接线和第三连接线；所述第一连接线用于连接所述射频功率计和所述电子切换开关，所述第二连接线用于连接所述网络分析仪和所述电子切换开关，所述第三连接线用于连接所述频谱分析仪和所述电子切换开关；所述电子切换开关用于响应一设备连接电信号，连接所述第一连接线和所述第二连接线或连接所述第二连接线和所述第三连接线。

9.如权利要求8所述的全档位精密校准系统，其特征在于，所述第一连接线和所述第三连接线完全相同。

10.如权利要求8所述的全档位精密校准系统，其特征在于，所述第一连接线、所述第二连接线和所述第三连接线为射频同轴线缆。

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