CN115792770B - 矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法及系统，通过将矢量网络分析仪接收机的端口与功分器进行正反接，分别测得正反接测量数据，能够准确得到矢量网络分析仪各接收机射频接收通道间的固有相参校准数据，并将此固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的相参校准，消除了由于矢量网络分析仪接收机各通道幅相特性不一致所带来的相参测量误差，显著提高使用矢量网络分析仪进行多源相参信号测试的相参校准精度，通过引入正反接估算值对固有相位差进行优化，消除高频点测试中出现的数据翻转，使得测试相位差与固有相位差具备一致性，数据准确度更高，有利于提升后续相位校准的精准性。

Description

矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法及系统

技术领域

本申请涉及射频测量领域，尤其涉及一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法及系统。

背景技术

矢量网络分析仪是测量电气网络参数的测试仪器，它用于各种无源和有源器件（包括滤波器、天线和功率放大器）的射频（RF）和微波元器件的测试与分析。矢量网络分析仪自身带有完善的S参数测试方法，但没有基于相参信号测试的校准方法，在实际的多源相参信号测试中时，通常会使用示波器来做相参信号的校准，示波器可以直观的信号观察，但该方法会产生较大抖动，校准精度较低，造成了在多源相参信号的测试结果中存在着相参幅度和相参相位误差过大的问题。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法及系统，旨在解决现有矢量网络分析仪用于多源相参信号测试中存在的校准精度较低的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法，包括：

将矢量网络分析仪的两个目标接收机的端口和第三接收机端口与功分器连接，测试得到正接测量数据；其中，所述矢量网络分析仪包括多个接收机和所述功分器；

反向连接两个所述目标接收机的端口，测试得到反接测量数据；

根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据；其中，正接测量数据包括当前测试频点下两个目标接收机通过功分器连接第三接收机端口的正接相位值，反接测量数据包括当前测试频点下两个目标接收机通过功分器连接第三接收机端口的反接相位值，固有相参校准数据包括固有相位差；

根据正接测量数据和反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤，包括：

根据正接相位值、反接相位值、上一测试频点的正接估算值以及上一测试频点的反接估算值，获得固有相位差；其中，所述固有相位差根据如下关系式获得：

ΔΦ=（M_n+N_n）/2

M_n=ΔΦ_正-360*ROUND((ΔΦ_正-M_n-1)/360,0)

N_n=ΔΦ_反-360*ROUND((ΔΦ_反-N_n-1)/360,0)

其中，ΔΦ为当前测试频点下两个目标接收机的固有相位差，M_n为前测试频点的正接估算值，N_n为前测试频点的反接估算值，n为当前测试节点的序号，n为大于1的整数，ΔΦ_正为当前测试频点下两个目标接收机的正接相位值之差，ΔΦ_反为当前测试频点下两个目标接收机的反接相位值之差，M_n-1为上一测试频点的正接估算值，N_n-1为上一测试频点的反接估算值。

可选地，所述正接测量数据包括两个所述目标接收机通过所述功分器连接到所述第三接收机端口的正接幅度值，所述反接测量数据包括两个所述目标接收机通过所述功分器连接到所述第三接收机端口的反接幅度值，所述固有相参校准数据包括固有幅度差；

所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤，包括：

根据所述正接幅度值、所述反接幅度值，获得所述固有幅度差。

可选地，根据如下关系式，获得所述固有幅度差：

ΔP=（P_B-P_A+P_B’-P_A’）/2

其中，ΔP为目标接收机A与目标接收机B之间的固有幅度差，P_B为目标接收机B通过功分器连接第三接收机端口的正接幅度值，P_A为目标接收机A通过功分器连接第三接收机端口的正接幅度值，P_B’为目标接收机B通过功分器连接第三接收机端口的反接幅度值，P_A’为目标接收机A通过功分器连接第三接收机端口的反接幅度值。

可选地，所述正接测量数据包括当前测试频点下两个所述目标接收机通过所述功分器连接所述第三接收机端口的正接相位值，所述反接测量数据包括当前测试频点下两个所述目标接收机通过所述功分器连接所述第三接收机端口的反接相位值，所述固有相参校准数据包括固有相位差；

所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤，包括：

根据所述正接相位值、所述反接相位值、上一测试频点的正接估算值以及上一测试频点的反接估算值，获得所述固有相位差。

可选地，所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤之后，还包括：

将所述固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的校准。

可选地，所述固有相参校准数据包括所述固有相位差；

所述将所述固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的校准的步骤，包括：

将所述固有相位差应用于多源相参信号测试的相参相位校准。

可选地，所述固有相参校准数据包括所述固有幅度差；

所述将所述固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的校准的步骤，包括：

将所述固有幅度差应用于多源相参信号测试的相参幅度校准。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取系统，包括：

第一模块，用于将矢量网络分析仪的两个目标接收机的端口和第三接收机端口与功分器连接，测试得到正接测量数据；其中，所述矢量网络分析仪包括多个接收机和所述功分器；

第二模块，用于反向连接两个所述目标接收机的端口，测试得到反接测量数据；

第三模块，用于根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据；其中，正接测量数据包括当前测试频点下两个目标接收机通过功分器连接第三接收机端口的正接相位值，反接测量数据包括当前测试频点下两个目标接收机通过功分器连接第三接收机端口的反接相位值，固有相参校准数据包括固有相位差；

根据正接测量数据和反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤，包括：

根据正接相位值、反接相位值、上一测试频点的正接估算值以及上一测试频点的反接估算值，获得固有相位差；其中，所述固有相位差根据如下关系式获得：

ΔΦ=（M_n+N_n）/2

M_n=ΔΦ_正-360*ROUND((ΔΦ_正-M_n-1)/360,0)

N_n=ΔΦ_反-360*ROUND((ΔΦ_反-N_n-1)/360,0)

其中，ΔΦ为当前测试频点下两个目标接收机的固有相位差，M_n为前测试频点的正接估算值，N_n为前测试频点的反接估算值，n为当前测试节点的序号，n为大于1的整数，ΔΦ_正为当前测试频点下两个目标接收机的正接相位值之差，ΔΦ_反为当前测试频点下两个目标接收机的反接相位值之差，M_n-1为上一测试频点的正接估算值，N_n-1为上一测试频点的反接估算值。

本申请所能实现的有益效果。

本申请实施例提出的一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法及系统，通过将矢量网络分析仪的两个目标接收机的端口和第三接收机端口与功分器连接，测试得到正接测量数据；其中，所述矢量网络分析仪包括多个接收机和所述功分器；反向连接两个所述目标接收机的端口，测试得到反接测量数据；根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据。即通过将矢量网络分析仪接收机的端口与功分器进行正反接，分别测得正反接测量数据，能够准确得到矢量网络分析仪各接收机射频接收通道间的固有相参校准数据，并将此固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的相参校准，消除了由于矢量网络分析仪接收机各通道幅相特性不一致所带来的相参测量误差，显著提高使用矢量网络分析仪进行多源相参信号测试的相参校准精度，具体可达到多源相参信号相位调整精度在0.1°左右，幅度精度小于0.1dB的程度。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取系统的功能模块示意图；

图3为本申请实施例提供的一种型号为N5242A的矢量网络分析仪结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法的正反连接示意图；

图5为本申请实施例提供的一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法的高频相位数据不一致性测试结果示意图；

图6为本申请实施例提供的一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法的引入正反估算值的高频相位数据一致性测试结果示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例的主要解决方案是：提出的一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法及系统,将矢量网络分析仪的两个目标接收机的端口和第三接收机端口与功分器连接，测试得到正接测量数据；其中，所述矢量网络分析仪包括多个接收机和所述功分器；反向连接两个所述目标接收机的端口，测试得到反接测量数据；根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据。

现有技术中，矢量网络分析仪是测量电气网络参数的测试仪器，它用于各种无源和有源器件（包括滤波器、天线和功率放大器）的射频（RF）和微波元器件的测试与分析。矢量网络分析仪自身带有完善的S参数测试方法，但没有基于相参信号测试的校准方法，造成了在多源相参信号的测试结果中存在着相参幅度和相参相位误差过大的问题。而在实际的多源相参系统校准应用中经常会使用示波器来做相参信号的校准，示波器可以直观的信号观察，但是由于示波器是宽带接收设备，测试信号示波器低噪等因素带来的抖动都在10ps以上，因此相位和幅度测试受到的噪声影响极大、测试结果抖动较大，并且在动态范围方面，示波器只有约50dB左右的范围，而矢量网络分析仪具有120dB或以上的测量动态范围，对于高精度延时需求的相参系统，例如相控阵雷达信号模拟、基于相位干涉等测向定位接收机测试，基于示波器的幅度、相位量测进行校准会产生较大抖动并且校准精度较低，很难达到要求。

为此，本申请提供一种解决方案，通过将矢量网络分析仪的接收机的端口与功分器进行正反接，分别测得正反接测量数据，能够准确得到矢量网络分析仪各接收机射频接收通道间的固有相参校准数据，并将此固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的相参校准，消除了由于矢量网络分析仪接收机各通道幅相特性不一致所带来的相参测量误差，显著提高使用矢量网络分析仪进行多源相参信号测试的相参校准精度，具体可达到多源相参信号相位调整精度在0.1°左右，幅度精度小于0.1dB的程度；进一步的，通过引入正反接估算值对固有相位差进行优化，消除高频点测试中出现的数据翻转，使得测试相位差与固有相位差具备一致性，数据准确度更高，有利于提升后续相位校准的精准性。

参照图1，基于前述实施例的硬件设备，本申请的实施例提供一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法，包括：

以型号为N5242A的矢量网络分析仪为例，如图3所示，矢量网络分析仪内部设置有A、B、C、D四个接收机，各个接收机连接各自的端口，由于矢量网络分析仪结构设计以及内部线路的布局，会存在着各通道A、B、C、D接收机到各个端口的电长度存在着固定差异，这些固有差异就会在矢量网络测试过程中产生系统误差，需要进行校准。因此基于B/A、C/A、D/A接收机模式下（在相参模式下以A通道为固定通道，其余B、C、D三个通道以A通道作为参考通道，故需要分别进行前后三次接收机模式测试）的相参相位和幅度测试中，每个频点在各个接收机间相对相位是恒定的，可测试的。如果能够测量出各通道中固定差异的具体值，可为后续在多源相参信号测试中对矢量网络分析仪的相参信号在相参信号中相位、幅度测量中提供补偿数据。

S10：将矢量网络分析仪的两个目标接收机的端口和第三接收机端口与功分器连接，测试得到正接测量数据；其中，所述矢量网络分析仪包括多个接收机和所述功分器；

在具体实施过程中，以某一接收机模式为例，进行正接，测得其正接测量数据。具体的，本实施例以N5242A矢量网络分析仪为例，将接收机A作为参考，为了得到接收机B、C、D相对于接收机A的相参相位，而且该参数需要覆盖宽频段，则需要对10MHz-26.5GHz频率范围内多个频点下的相参相位进行测量；设置矢量网络分析仪为B/A接收机模式（即目标接收机为接收机A和接收机B，第三接收机为接收机C），如图4所示，以①方式进行连接（即正接），接收机A连接端口a-连接功分器左侧接口-连接端口c、接收机B连接端口b-连接功分器右侧接口-连接端口c；设置源为3、线性扫描、STEP方式、根据经验设置dwell time 500u或以上、频率范围10MHz至20GHz、点数19991（即1MHz一个点）或1991点（即10MHz一个点），其中，选择的点数越多，可测量的信号延时范围越宽：1MHz步进一个点大约可准确测量125ns以内信号延时，10MHz步进一个点大约可准确测量12.5ns以内信号延时；设置矢量网络分析仪中频带宽100Hz：如果带宽过大，在小步进频率测试下，各个频点之间相位变化微小，受噪声影响较大，可能在翻转区域跳变。

在上述连接方式以及设置后，开启设备测试得到B/A接收机模式的相参相位数据，即为该模式下的正接测量数据。

以上述相同方法设置C/A接收机模式和D/A接收机模式，进行测试得到相应模式下的正接测量数据。

S20：反向连接两个所述目标接收机的端口，测试得到反接测量数据；

在具体实施过程中，以某一接收机模式为例，进行反接，测得其正接测量数据。具体的，本实施例以N5242A矢量网络分析仪为例，将接收机A作为参考，为了得到接收机B、C、D相对于接收机A的相参相位，而且该参数需要覆盖宽频段，则需要对10MHz-26.5GHz频率范围内多个频点下的相参相位进行测量；设置矢量网络分析仪为B/A接收机模式（即目标接收机为接收机A和接收机B，第三接收机为接收机C），如图4所示，以②方式进行连接（即反接），接收机A连接端口a-连接功分器右侧接口-连接端口c、接收机B连接端口b-连接功分器左侧接口-连接端口c（即在正接情况下将功分器与端口a与端口b的线缆交换连接）；设置源为3、线性扫描、STEP方式、根据经验设置dwell time 500u或以上、频率范围10MHz至20GHz、点数19991（即1MHz一个点）或1991点（即10MHz一个点），其中，选择的点数越多，可测量的信号延时范围越宽：1MHz步进一个点大约可准确测量125ns以内信号延时，10MHz步进一个点大约可准确测量12.5ns以内信号延时；设置矢量网络分析仪中频带宽100Hz：如果带宽过大，在小步进频率测试下，各个频点之间相位变化微小，受噪声影响较大，可能在翻转区域跳变。

在上述连接方式以及设置后，开启设备测试得到B/A接收机模式的相参相位数据，即为该模式下的反接测量数据。

以上述相同方法设置C/A接收机模式和D/A接收机模式，进行测试得到相应模式下的反接测量数据。

S30：根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据。

在具体实施过程中，通过将矢量网络分析仪的通道端口正反接，测得相应的正反接测量数据，根据该数据计算得到各个接收机模式下的固有相参校准数据，该固有相参校准数据能够在矢量网络分析仪用于多源相参信号测试的过程中对相位、幅度提供补偿，达到校准目的。

作为一种可选的实施方式，所述正接测量数据包括两个所述目标接收机通过所述功分器连接到所述第三接收机端口的正接幅度值，所述反接测量数据包括两个所述目标接收机通过所述功分器连接到所述第三接收机端口的反接幅度值，所述固有相参校准数据包括固有幅度差；

所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤，包括：根据所述正接幅度值、所述反接幅度值，获得所述固有幅度差。

在具体实施过程中，上述方法中测得的正接测量数据中包括两个目标接收机通过功分器连接到第三接收机端口的正接幅度值，反接测量数据包括两个目标接收机通过功分器连接到第三接收机端口的反接幅度值，根据该数据可以计算得到相应接收机模式下的固有幅度差，固有幅度差是指因矢量网络分析仪内部的接收机到各自端口的线缆长度存在差异，造成幅度的固定差异。

作为一种可选的实施方式，根据如下关系式，获得所述固有幅度差：

ΔP=（P_B-P_A+P_B’-P_A’）/2

其中，ΔP为目标接收机A与目标接收机B之间的固有幅度差，P_B为目标接收机B通过功分器连接第三接收机端口的正接幅度值，P_A为目标接收机A通过功分器连接第三接收机端口的正接幅度值，P_B’为目标接收机B通过功分器连接第三接收机端口的反接幅度值，P_A’为目标接收机A通过功分器连接第三接收机端口的反接幅度值。

在具体实施过程中，如图4所示，以①方式进行连接（即正接），接收机A连接端口a-连接功分器左侧接口-连接端口c、接收机B连接端口b-连接功分器右侧接口-连接端口c，能够测得正接测量数据：接收机A到端口c的幅度值P_A、接收机B到端口c的幅度值P_B。以②方式进行连接（即反接），接收机A连接端口a-连接功分器右侧接口-连接端口c、接收机B连接端口b-连接功分器左侧接口-连接端口c；能够测得反接测量数据：接收机A到端口c的幅度值P_A’、接收机B到端口c的幅度值P_B’。

有如下关系式成立：P_A=P+A₁₂+A₁₁、P_B=P+A₂₂+A₂₁、P_A’=P+A₂₂+A₁₁、P_B’=P+A₁₂+A₂₁；其中，P为功分器到端口c的幅度值、A₁₂为端口a到功分器的幅度值、A₁₁为接收机A到端口a的幅度值、A₂₂为端口b到功分器的幅度值、A₂₁为接收机B到端口b的幅度值；

正接条件下B/A接收机模式的幅度差为ΔP_正；则有：ΔP_正=P_B-P_A= P+A₂₂+A₂₁-（P+A₁₂+A₁₁）= A₂₂+ A₂₁- A₁₂- A₁₁；

反接条件下B/A接收机模式的幅度差为ΔP_反；则有：ΔP_反=P_B’-P_A’= P+A₁₂+A₂₁-（P+A₂₂+A₁₁）= A₁₂+ A₂₁- A₂₂- A₂₁；

根据上述关系式可得：ΔP_正+ΔP_反= A₂₂+ A₂₁- A₁₂- A₁₁+ A₁₂+ A₂₁- A₂₂- A₂₁=2（A₂₁-A₁₁）；而B/A接收机模式下的固有幅度差ΔP=A₂₁- A₁₁；即有如下关系式成立：ΔP= A₂₁- A₁₁=（ΔP_正+ΔP_反）/2=（P_B-P_A+P_B’-P_A’）/2。

根据正接测量数据：接收机A到端口c的幅度值P_A、接收机B到端口c的幅度值P_B以及反接测量数据：接收机A到端口c的幅度值P_A’、接收机B到端口c的幅度值P_B’，即可得到相应接收机模式下的固有幅度差。

作为一种可选的实施方式，所述正接测量数据包括当前测试频点下两个所述目标接收机通过所述功分器连接所述第三接收机端口的正接相位值，所述反接测量数据包括当前测试频点下两个所述目标接收机通过所述功分器连接所述第三接收机端口的反接相位值，所述固有相参校准数据包括固有相位差；

所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤，包括：根据所述正接相位值、所述反接相位值、上一测试频点的正接估算值以及上一测试频点的反接估算值，获得所述固有相位差。

在具体实施过程中，如图4所示，以①方式进行连接（即正接），接收机A连接端口a-连接功分器左侧接口-连接端口c、接收机B连接端口b-连接功分器右侧接口-连接端口c，能够测得正接测量数据：接收机A到端口c的相位值Φ_A、接收机B到端口c的相位值Φ_B。以②方式进行连接（即反接），接收机A连接端口a-连接功分器右侧接口-连接端口c、接收机B连接端口b-连接功分器左侧接口-连接端口c；能够测得反接测量数据：接收机A到端口c的相位值Φ_A’、接收机B到端口c的相位值Φ_B’。

有如下关系式成立：Φ_A=Φ+Φ₁₂+Φ₁₁、Φ_B=Φ+Φ₂₂+Φ₂₁、Φ_A’=Φ+Φ₂₂+Φ₁₁、Φ_B’=Φ+Φ₁₂+Φ₂₁；其中，Φ为功分器到端口c的相位值、Φ₁₂为端口a到功分器的相位值、Φ₁₁为接收机A到端口a的相位值、Φ₂₂为端口b到功分器的相位值、Φ₂₁为接收机B到端口b的相位值；

正接条件下B/A接收机模式的相位差为ΔΦ_正；则有：ΔΦ_正=Φ_B-Φ_A= Φ+Φ₂₂+Φ₂₁-（Φ+Φ₁₂+Φ₁₁）= Φ₂₂+Φ₂₁-Φ₁₂-Φ₁₁；

反接条件下B/A接收机模式的相位差为ΔΦ_反；则有：ΔΦ_反=Φ_B’-Φ_A’= Φ+Φ₁₂+Φ₂₁-（Φ+Φ₂₂+Φ₁₁）=Φ₁₂+Φ₂₁-Φ₂₂-Φ₂₁；

根据上述关系式可得：ΔΦ_正+ΔΦ_反=Φ₂₂+Φ₂₁-Φ₁₂-Φ₁₁+Φ₁₂+Φ₂₁-Φ₂₂-Φ₂₁=2（Φ₂₁-Φ₁₁）；而B/A接收机模式下的固有相位差ΔΦ=Φ₂₁-Φ₁₁；即有如下关系式成立：ΔΦ=Φ₂₁-Φ₁₁=（ΔΦ_正+ΔΦ_反）/2=（Φ_B-Φ_A+Φ_B’-Φ_A’）/2。

但是实际应用中发现，使用该正反接方法对单频点进行非相关性测试时，当测试低频点数据时可以保证其相参相位的正确性，以10MHz低频点为例，接收机A和接收机B分别连接到端口a和端口b的长度差为30米 (10MHz的波长λ=C/F=30*106米/106Hz= 30米) ，从矢量网络分析仪的内部工程结构上看，通道间不会出现这么大的电长度差，所以低频点进行自校准测试中可保证其固有相参相位的正确性；相反以20GHz的频点为例，接收机A和接收机B分别连接到端口a和端口b的长度差为1.5毫米（20GHz的波长λ=C/F=30*106米/20*109Hz=1.5毫米），这种电长度差在矢量网络分析仪工程结构上不可避免的，所以高频点进行自校准测试中固有相参相位(是指依据不同频点测试出来Φ₂₁/Φ₁₁的值，即内部测试相位差)翻转会带来最终相参测试结果模糊，因此利用上述方法得到的固有相位差并不准确。

分析如下：在高频点测试情况下，设矢量网络分析仪两个通道的内部相位差为E、功分器两个输出端口与射频接线的相位差为F，则有：正接时固有相位差为E+F、正接时测量相位差为P，P=E+F+360i、反接时固有相位差为E-F、反接时测量相位差为Q，Q=E-F+360j；则正反接测量结果数据为：X=(P+Q)/2=(E+F+360i+E-F+360j）/2；

化简上述关系式，可得：X=E+180(i+j）；即测量计算结果和真实的相位差相差180(i+j)；当i+j为奇数时，测量结果和实际结果相差180°，实际固有相位差和测试得到的固有相位差存在误差；当i+j为偶数时，测量结果和实际结果相差360°，由于360°就等于0°，实际固有相位差和测试得到的固有相位差相等；具体数据如图5所示，内部测试相位差（折线）和内部固有相位差即固有相位差（直线）并没有以相互重叠的方式线性增长，这是由于频率由低到高的连续测试中，内部测试相位差（折线）发生了周期性翻转，造成在基于正反接方法条件下的矢量网络分析仪自校准无法实现固有相位连续线性增长。

基于上述情况，需要对出现翻转点的测试频点的相位相参数据进行修正。故引入正接估算值和反接估计值，在每个频点计算出正接测量相位差和反接测量相位差数据的基础上进行二次优化，得到正接估算值和反接估计值，再基于正接估算值和反接估计值这两个参数进行上述正反接方法计算，得到更加准确的固有相参校准数据即固有相位差。其中，当前测试频点的正反接估算值由上一测试频点的正反接估算值得到，如图6所示，当测试频率小于20MHz时，处于低频点状态，固有相位差和固有相位差并未发生翻转，即此时的当前测试频点与上一测试频点的正反接估算值均为零。

作为一种可选的实施方式，根据如下关系式，获得所述固有相位差：

ΔΦ=（M_n+N_n）/2

M_n=ΔΦ_正-360*ROUND((ΔΦ_正-M_n-1)/360,0)

N_n=ΔΦ_反-360*ROUND((ΔΦ_反-N_n-1)/360,0)

其中，ΔΦ为当前测试频点下两个目标接收机的固有相位差，M_n为前测试频点的正接估算值，N_n为前测试频点的反接估算值，n为当前测试节点的序号，n为大于1的整数，ΔΦ_正为当前测试频点下两个目标接收机的正接相位值之差，ΔΦ_反为当前测试频点下两个目标接收机的反接相位值之差，M_n-1为上一测试频点的正接估算值，N_n-1为上一测试频点的反接估算值。

在具体实施过程中，设当前测试频点下两个目标接收机的正接相位值之差为ΔΦ_正、当前测试频点下两个目标接收机的反接相位值之差为ΔΦ_反、上一测试频点的正接估算值为M_n-1、上一测试频点的正接估算值为N_n-1；则有如下关系式成立：M_n=ΔΦ_正-360*ROUND((ΔΦ_正-M_n-1)/360,0)、N_n=ΔΦ_反-360*ROUND((ΔΦ_反-N_n-1)/360,0)，其中，M_n为前测试频点的正接估算值，N_n为前测试频点的反接估算值；则可得到当前测试频点下两个目标接收机的固有相位差ΔΦ=（M_n+N_n）/2。基于该方法得到的数据如图6所示，该图6能够体现出测试频点从低到高的连续相关性，并验证上述方法得到固有相位差的有效性与可行性。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤之后，还包括：将所述固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的校准。

在具体实施过程中，获得各通道中固定差异的具体值即固有相参校准数据后，可根据该固有相参校准数据在应用于多源相参信号测试中对矢量网络分析仪的相位、幅度测量中提供补偿，即进行校准。

作为一种可选的实施方式，所述固有相参校准数据包括所述固有相位差；

所述将所述固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的校准的步骤，包括：将所述固有相位差应用于多源相参信号测试的相参相位校准。

在具体实施过程中，进行相位校准的具体方式如下：

S411：设置矢量网络分析仪为接收机模式，建立测量->测量设置为B/A（默认A接收机测试信号为其它接收机的参考，其它测量包含C/A和D/A）->格式（format选择）相位->扫描方式线性扫描方式->设置频率范围->扫描设置中设为STEP->驻留时间可以设置为几百微秒->中频带宽推荐设置为1KHz,当然考虑到精度影响也可以设置100Hz或更低->扫描点数默认设置101点（设置点数一定要覆盖测试频率点）；

S412：外部信号源的时钟参考输出和矢量网络分析仪时钟参考输入连接，保证频率对准；

S413：设置多源信号频率点、功率输出；

S414：调整连接方式和连续波下延时校准一致,例如，对于10GHz信号载波相位测试，调用B/A_phase的翻转相位数据中对应10GHz处的相位值，在矢量网络分析仪的phaseoffset中设置该参数；

S415：连接两路信号源至矢量网络分析仪接收机A和接收机B（这里以B/A接收机模式举例），设置信号源工作在需要的频率下（例如10GHz）；

S416：多源相参系统的多通道相参校准过程中，需将上述获得的固有相位差应用其中，以消除网络分析仪内部各通道之间的相位不一致问题；若测试信号源频率点处信号相位，该相位即为两路信号间相位差，可直接用于相位修正。

重复上述步骤可以完成多个所需频点下，多个路源，D/A和C/A接收机模式的相位测量，该测试相位值可以作为源初始相位修正；而对于大于4通道的相参系统，需要外部开关矩阵切换或手动切换信号源输入矢量网络分析仪接收机，在校准时通过软件去映射对应关系，以消除系统相位误差。

作为一种可选的实施方式，所述固有相参校准数据包括所述固有幅度差；

所述将所述固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的校准的步骤，包括：将所述固有幅度差应用于多源相参信号测试的相参幅度校准。

在具体实施过程中，多源相参系统的幅度校准也非常重要，例如在比幅测向应用中需要相参各路之间的相对幅度一定要和空间位置相匹配，相对幅度精度直接影响测向精度；另外在复杂电磁环境中模拟辐射源时，接收设备需要根据测量雷达来波绝对幅度来判断发射机绝对幅度，因此对于多源相参系统需要幅度的校准，既保证绝对幅度的精度，也要保证相对幅度的准确，幅度校准步骤具体如下：

S421：矢量网络分析仪接收机功率校准->设置功率校准->源校准（先校准矢量网络分析仪内部源功率，再由内部源将功率计精度传递给接收机）->通过功率计探头分别对端口3和4的源进行源功率校准->接收机校准（完成A、B、C、D接收机所有接收机功率校准），分别测量B/A、C/A、D/A接收机模式下的相对幅度差，保存校准状态文件；

S422：多源相参系统的多通道相参校准过程中，需将上述方法得到的固有幅度差应用其中，以消除网络分析仪内部各通道之间的幅度不一致问题，即以测试结果作为多源幅度的修正依据；以B/A接收机模式为例，通过标记校准频点连续波信号绝对幅度差及相对于A接收机的相对幅度差，对测试结果进行提取用于信号源幅度修正（在多源相参信号产生的过程中，系统需要对用户设置的信号幅度参数进行叠加，以消除多源相参系统中各信号发射源到矢量网络分析各接收机通道间的相参幅度误差）。

由于矢量网络分析仪的接收机线性度比较好，因此可以在例如-5dBm进行接收机幅度校准，在小信号功率下依然会有良好的精度。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本申请的技术方案并不构成任何限制，本领域的技术人员在实际应用中可以基于需要进行设置，此处不做限制。

通过上述描述不难发现，本实施例是通过将矢量网络分析仪的接收机的端口与功分器进行正反接，分别测得正反接测量数据，能够准确得到矢量网络分析仪各接收机射频接收通道间的固有相参校准数据，并将此固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的相参校准，消除了由于矢量网络分析仪接收机各通道幅相特性不一致所带来的相参测量误差，显著提高使用矢量网络分析仪进行多源相参信号测试的相参校准精度，具体可达到多源相参信号相位调整精度在0.1°左右，幅度精度小于0.1dB的程度；进一步的，通过引入正反接估算值对固有相位差进行优化，消除高频点测试中出现的数据翻转，使得测试相位差与固有相位差具备一致性，数据准确度更高，有利于提升后续相位校准的精准性。

参照图2，基于相同的发明思路，本申请的实施例还提供一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取系统，包括：

第一模块，用于将矢量网络分析仪的两个目标接收机的端口和第三接收机端口与功分器连接，测试得到正接测量数据；其中，所述矢量网络分析仪包括多个接收机和所述功分器；

第二模块，用于反向连接两个所述目标接收机的端口，测试得到反接测量数据；

第三模块，用于根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据。

需要说明的是，本实施例中矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取系统中各模块是与前述实施例中矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法中的各步骤一一对应，因此，本实施例的具体实施方式可参照前述矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法的实施方式，这里不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

将矢量网络分析仪的两个目标接收机的端口和第三接收机端口与功分器连接，测试得到正接测量数据；其中，所述矢量网络分析仪包括多个接收机和所述功分器；

反向连接两个所述目标接收机的端口，测试得到反接测量数据；

根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据；其中，所述正接测量数据包括当前测试频点下两个所述目标接收机通过所述功分器连接所述第三接收机端口的正接相位值，所述反接测量数据包括当前测试频点下两个所述目标接收机通过所述功分器连接所述第三接收机端口的反接相位值，所述固有相参校准数据包括固有相位差；

所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤，包括：

根据所述正接相位值、所述反接相位值、上一测试频点的正接估算值以及上一测试频点的反接估算值，获得所述固有相位差；其中，所述固有相位差根据如下关系式获得：

ΔΦ=（M_n+N_n）/2

M_n=ΔΦ_正-360*ROUND((ΔΦ_正-M_n-1)/360,0)

N_n=ΔΦ_反-360*ROUND((ΔΦ_反-N_n-1)/360,0)

其中，ΔΦ为当前测试频点下两个目标接收机的固有相位差，M_n为前测试频点的正接估算值，N_n为前测试频点的反接估算值，n为当前测试节点的序号，n为大于1的整数，ΔΦ_正为当前测试频点下两个目标接收机的正接相位值之差，ΔΦ_反为当前测试频点下两个目标接收机的反接相位值之差，M_n-1为上一测试频点的正接估算值，N_n-1为上一测试频点的反接估算值。

2.如权利要求1所述的矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法，其特征在于，所述正接测量数据包括两个所述目标接收机通过所述功分器连接到所述第三接收机端口的正接幅度值，所述反接测量数据包括两个所述目标接收机通过所述功分器连接到所述第三接收机端口的反接幅度值，所述固有相参校准数据包括固有幅度差；

所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤，包括：

根据所述正接幅度值、所述反接幅度值，获得所述固有幅度差。

3.如权利要求2所述的矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法，其特征在于，根据如下关系式，获得所述固有幅度差：

ΔP=（P_B-P_A+P_B’-P_A’）/2

其中，ΔP为目标接收机A与目标接收机B之间的固有幅度差，P_B为目标接收机B通过功分器连接第三接收机端口的正接幅度值，P_A为目标接收机A通过功分器连接第三接收机端口的正接幅度值，P_B’为目标接收机B通过功分器连接第三接收机端口的反接幅度值，P_A’为目标接收机A通过功分器连接第三接收机端口的反接幅度值。

4.如权利要求1所述的矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法，其特征在于，所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤之后，还包括：

将所述固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的校准。

5.如权利要求4所述的矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法，其特征在于，所述固有相参校准数据包括固有相位差；

所述将所述固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的校准的步骤，包括：

将所述固有相位差应用于多源相参信号测试的相参相位校准。

6.如权利要求4所述的矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取方法，其特征在于，所述固有相参校准数据包括固有幅度差；

所述将所述固有相参校准数据应用于多源相参信号测试的校准的步骤，包括：

将所述固有幅度差应用于多源相参信号测试的相参幅度校准。

7.一种矢量网络分析仪通道间固有相参校准数据获取系统，其特征在于，包括：

第一模块，用于将矢量网络分析仪的两个目标接收机的端口和第三接收机端口与功分器连接，测试得到正接测量数据；其中，所述矢量网络分析仪包括多个接收机和所述功分器；

第二模块，用于反向连接两个所述目标接收机的端口，测试得到反接测量数据；

第三模块，用于根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据；其中，所述正接测量数据包括当前测试频点下两个所述目标接收机通过所述功分器连接所述第三接收机端口的正接相位值，所述反接测量数据包括当前测试频点下两个所述目标接收机通过所述功分器连接所述第三接收机端口的反接相位值，所述固有相参校准数据包括固有相位差；

所述根据所述正接测量数据和所述反接测量数据，获得固有相参校准数据的步骤，包括：

根据所述正接相位值、所述反接相位值、上一测试频点的正接估算值以及上一测试频点的反接估算值，获得所述固有相位差；其中，所述固有相位差根据如下关系式获得：

ΔΦ=（M_n+N_n）/2

M_n=ΔΦ_正-360*ROUND((ΔΦ_正-M_n-1)/360,0)

N_n=ΔΦ_反-360*ROUND((ΔΦ_反-N_n-1)/360,0)

其中，ΔΦ为当前测试频点下两个目标接收机的固有相位差，M_n为前测试频点的正接估算值，N_n为前测试频点的反接估算值，n为当前测试节点的序号，n为大于1的整数，ΔΦ_正为当前测试频点下两个目标接收机的正接相位值之差，ΔΦ_反为当前测试频点下两个目标接收机的反接相位值之差，M_n-1为上一测试频点的正接估算值，N_n-1为上一测试频点的反接估算值。

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