CN116165411A - 电场探头的校准方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本说明书提供了电场探头的校准方法、装置和系统。基于该方法，具体实施前，可以利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪，进行预设的第一校准处理，以消除连接功率放大器所带来的漂移位影响；并采集得到第一传输参数。具体实施时，可以先利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；再综合利用上述第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，对目标电场探头进行较为准确且有效的校准处理。

Description

电场探头的校准方法、装置和系统

技术领域

本说明书属于无线通信技术领域，尤其涉及电场探头的校准方法、装置和系统。

背景技术

在使用电场探头进行电场测量之前，通常需要先校准电场探头。

基于传统三天线法在对电场探头进行校准时，受限于矢量网络分析仪(简记为VNA)的输出功率，对于敏感度较差的电场探头，往往难以精准地检测得到该电场探头的相关天线系数，进而导致对电场探头进行校准时常常存在的校准效果较差、误差较大等技术问题。而采用标准场法进行校准时，则存在校准成本较高、操作过程较复杂，普通用户缺少相应的实验环境，难以应用实现等技术问题。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本说明书提供了一种电场探头的校准方法、装置和系统，能够有效地消除连接功率放大器所带来的漂移位影响，能够以较低的成本，通过使用连接有功率放大器的矢量网络分析仪高效地测量得到精度较高的目标电场探头的复天线系数，进而可以基于上述复天线系数准确地校准目标电场探头，获得较好的校准效果，减少校准误差。

本说明书实施例提供了一种电场探头的校准方法，包括：

获取第一传输参数；其中，所述第一传输参数为利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理时采集得到的；

利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；

根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理。

在一些实施例中，两个预设天线包括：第一预设天线和第二预设天线；所述预设天线包括四脊喇叭天线。

在一些实施例中，利用两个预设天线对连接有功率放大器和矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理，包括：

将第一预设天线经过定向耦合器连接功率放大器后，与矢量网络分析仪的输出端相连；将第二预设天线与矢量网络分析仪的接收端相连；将所述定向耦合器连接衰减器后，与矢量网络分析仪的输出端相连；

利用所述矢量网络分析仪，获取第一预设天线的源功率和第二预设天线的反射功率；

根据所述第一预设天线的源功率和第二预设天线的反射功率，得到参考信号；

利用所述参考信号，对所述矢量网络分析仪进行双端口校准。

在一些实施例中，根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理，包括：

根据第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，计算复天线系数；

根据所述复天线系数，确定出目标电场探头的频率响应参数；

根据目标电场探头的频率响应参数，对目标电场探头进行校准处理。

在一些实施例中，根据第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，计算复天线系数，包括：按照以下算式计算复天线系数：

其中，AF_OEFS为复天线系数，A₂₁为第一传输参数，A₃₁为第二传输参数，A₃₂为第三传输参数，η₀为自由空间阻抗，Z₀为负载阻抗，d为测试距离，k为波数。

在一些实施例中，所述方法还包括：

调整测试距离，以得到多个参数数据组；其中，所述参数数据组包含有与同一个测试距离对应的第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数；

相应的，

根据所述多个参数数据组，计算复天线系数。

在一些实施例中，所述目标电场探头包括：低灵敏度毫米波电场探头。

本说明书实施例提供了一种电场探头的校准装置，包括：

获取模块，用于获取第一传输参数；其中，所述第一传输参数为利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理时采集得到的；

测试模块，用于利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；

处理模块，用于根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理。

本说明书实施例提供了一种电场探头的校准系统，至少包括：矢量网络分析仪、目标电场探头、预设天线、功率放大器、定向耦合器、衰减器和滑台；其中，预先利用连接有功率放大器的矢量网络分析仪和预设天线进行了预设的第一校准处理；

所述预设天线通过定向耦合器、功率放大器与矢量网络分析仪的输出端相连；所述定向耦合器还通过衰减器与矢量网络分析仪的输出端相连；

所述目标电场探头与矢量网络分析仪的接收端相连；

所述目标电场探头与预设天线分别设置于滑台上，所述滑台用于调整目标电场探头与预设天线之间的测试距离。

本说明书实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现电场探头的校准方法的相关步骤。

基于本说明书提供的电场探头的校准方法、装置和系统，具体实施前，可以通过利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理，以消除连接功率放大器所带来的漂移位影响；并采集得到第一传输参数。具体实施时，可以先通过利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到所需要的第二传输参数和第三传输参数；再通过综合利用上述第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，对目标电场探头进行较为准确且有效的校准处理。从而能够有效地消除连接功率放大器所带来的漂移位影响，并以较低的成本，通过使用连接有功率放大器的矢量网络分析仪高效地测量得到精度较高的目标电场探头的复天线系数，进而可以基于上述复天线系数准确地校准目标电场探头，获得较好的校准效果，减少校准误差，简化了操作流程。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，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是应用本说明书实施例提供的电场探头方法的校准系统的实物组成的一个实施例的示意图；

图2是在一个场景示例中，应用本说明书实施例提供的电场探头的校准方法的一种实施例的示意图；

图3是在一个场景示例中，应用本说明书实施例提供的电场探头的校准方法的一种实施例的示意图；

图4是在一个场景示例中，应用本说明书实施例提供的电场探头的校准方法的一种实施例的示意图；

图5是本说明书的一个实施例提供的电场探头的校准方法的流程示意图；

图6是本说明书的一个实施例提供的服务器的结构组成示意图；

图7是本说明书的一个实施例提供的电场探头的校准装置的结构组成示意图；

图8是在一个场景示例中，应用本说明书实施例提供的电场探头的校准方法的一种实施例的示意图；

图9是在一个场景示例中，应用本说明书实施例提供的电场探头的校准方法的一种实施例的示意图；

图10是在一个场景示例中，应用本说明书实施例提供的电场探头的校准方法的一种实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

参阅图1所示，本说明书实施例提供了一种电场探头的校准系统。该校准系统至少包括：矢量网络分析仪、目标电场探头、预设天线、功率放大器、定向耦合器、衰减器和滑台等设备结构。其中，上述矢量网络分析仪连接有功率放大器，且预先利用两个预设天线和该连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行了预设的第一校准处理，消除了所连接的功率放大器所带来的诸如漂移位影响等误差干扰。所述电场探头校准系统用于确定出目标电场探头的复天线系数，以基于复天线系数对该目标电场探头进行校准处理。

具体的，所述预设天线可以依次通过定向耦合器、功率放大器与矢量网络分析仪的输出端相连；并且，所述定向耦合器还可以通过衰减器与矢量网络分析仪的输出端相连；

所述目标电场探头作为接收天线可以与矢量网络分析仪的接收端相连；

所述目标电场探头与预设天线分别设置于滑台上的两个不同位置处，所述滑台可以用于调整目标电场探头与预设天线之间间隔的测试距离。

在一些实施例中，上述目标电场探头具体可以是待校准(或待标定)的电场探头。具体的，上述目标电场探头可以包括诸如低敏感度毫米波电场探头等低敏感度的电场探头或电场传感器。

其中，对于上述低敏感度毫米波电场探头，利用矢量网络分析仪(简记为VNA)进行检测和校准时，由于矢量网络分析仪的输出功率有限，且毫米波电场探头的灵敏度较差，在输出功率受限的前提下，如果直接采用现有方法(例如，传统三天线法等)进行检测和校准，很难得到精度较高的天线系数。如果使用标准场法进行检测和校准，则存在处理过程较为复杂、繁琐，实验环境要求苛刻，且处理成本较高，难以推广普及等问题。

又如果简单地将功率放大器连接到矢量网络分析仪后再进行检测和校准，一方面，虽然可以实现对幅值数据的获取和评估，但无法实现对相位数据的获取和评估；另一方面，直接将功率放大器连接到矢量网络分析仪后再进行检测和校准，还会引起漂移位，导致检测和校准过程容易出现误差。

在一些实施例中，上述预设天线具体可以理解为预先配置好的用于检测和校准的预置天线。具体的，上述预设天线可以包括两个天线，分别记为：第一预设天线和第二预设天线。

在一些实施例中，上述预设天线具体可以包括四脊喇叭天线，参阅图2所示。具体的，上述预设天线可以是一种18-40GHz四脊喇叭天线，具体参数可以参阅表1所示。

表1四脊喇叭天线性能参数表

其中，上述四脊喇叭天线具体是一种双极化天线。使用上述四脊喇叭天线作为预设天线一方面可以利用双极化的特性，减少校准次数，提高整体的处理效率；另一方面还可以利用这类天线所发射的能量相对集中的特性，使得在具体进行检测和校准时侧得的电场值相对较精准，提高整体的处理精度。

在一些实施例中，上述滑台上还设置有两个支撑柱，用于设置在进行检测和校准时所使用到的目标电场探头和/或预设天线。

进一步，在上述滑台上还设置有毫米级钢尺，具体实施时，可以通过将夹具沿钢尺移动来调整在滑台上两个支撑柱之间的间隔距离(对应测试距离)。具体的，可以根据钢尺，通过移动夹具将两个夹具之间的间隔距离设置为300毫米，以便后续进行检测和校准时，可以得到相对较好的校准效果。

在一些实施例中，具体实施前，可以先利用两个预设天线(例如，1号喇叭天线和2号喇叭天线)和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理，以消除矢量网络分析仪连接功率放大器所引入的漂移位影响。

具体的，可以参阅图3所示，将设置于第一支撑柱处的第一预设天线(1号喇叭天线)先与定向耦合器连接后，连接功率放大器，再与矢量网络分析仪的输出端(或称功率端、source-out源端口等)相连；并将上述定向耦合器与衰减器连接后，再与矢量网络分析仪的输出端相连。

同时将设置于第二支撑柱处的第二预设天线(2号喇叭天线)与矢量网络分析仪的接收端相连。

完成上述连接后，可以启动并利用该矢量网络分析仪进行数据测试和采集，以得到第一预设天线的源功率(即，放大后的源功率)和第二预设天线的反射功率；再将上述第一预设天线的源功率和第二预设天线的反射功率依次通过定向耦合器和衰减器进行相应的相位处理和幅值处，得到的所需要的参考信号；将上述参考信号输入至矢量网络分析仪中，并根据该参考信号，对矢量网络分析仪进行关于该电场探头校准系统的全双端口校准，完成预设的第一校准处理。其中，第一预设天线和第二预设天线之间的间隔距离可以为测试距离，简记为d。优选的，测试距离可以设置为300毫米。

通过上述预设的第一校准处理，可以获得发射天线(对应第一预设天线)和接收天线(对应第二预设天线)端口之间的衰减和相位的旋转度，得到矢量网络分析仪。后续根据上述旋转度利用第一校准处理后的矢量网络分析，在对目标电场探头进行具体的检测和校准时，能够有针对性地消除矢量网络分析在连接功率放大器后所引入的漂移位的影响，实现对低灵敏度毫米波电场探头的振幅信息和相位信息的精准测量。

此外，在按照上述方式进行预设的第一校准处理的同时，还可以通过矢量网络分析仪采集得到相应的第一传输参数，可以记为AF₂₁，即采用1号喇叭天线和2号喇叭天线校准时得到的传输参数。

在一些实施例中，在完成预设的第一校准处理后，可以利用矢量网络分析仪对目标电场探头进行检测，以采集得到所需要的第二传输参数和第三传输参数。其中，上述第二传输参数、第三传输参数为采用第一预设天线(即1号喇叭天线)和目标电场探头进行校准测试时得到的传输参数。

具体的，参阅图4所示，可以先利用目标电场探头代替第二预设天线作为接收天线，与功率放大器连接后，连入矢量网络分析仪的输出端；再利用上述连接好的目标电场探头、第一预设天线，以及矢量网络分析仪，按照与预设的第一校准处理的方式类似的方式进行预设的第二校准处理；同时，在进行预设的第二校准处理时，采集得到相应的第二传输参数，可以记为：AF₃₁。在完成上述预设的第二校准处理之后，可以再利用上述目标电场探头、第一预设天线，以及矢量网络分析以进行测试，以采集得到相应的第三传输参数，可以记为：AF₃₂。

其中，上述复天线系数具体可以理解为一种以幅度和相位作为频率，包含有幅度和相位信息的函数。基于该复天线系数能够实现幅度和相位信息的相关计算，并在时域中评估确定出信号的波形属性。

在一些实施例中，在完成上述检测之后，可以综合利用第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，对目标电场探头进行校准。

具体的，可以先根据第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，计算复天线系数；再根据所述复天线系数，确定出目标电场探头的频率响应参数；进而根据目标电场探头的频率响应参数，对目标电场探头进行校准处理(或称标定处理)。

其中，具体实施时，可以按照以下算式计算复天线系数：

其中，AF_OEFS为复天线系数，A₂₁为第一传输参数，A₃₁为第二传输参数，A₃₂为第三传输参数，η₀为自由空间阻抗，Z₀为负载阻抗，d为测试距离，k为波数。

具体的，例如，A₂₁可以是采用1号喇叭天线，2号喇叭天线两个四脊喇叭天线校准时的传输参数，A₃₁可以是采用1号喇叭天线和目标电场探头校准时测得的传输参数，A₃₂可以是采用1号喇叭天线和目标电场探头校准时测得的传输参数。

需要说明的是，上述测试距离可以是用于设置目标电场探头和/或预设天线的两个夹具之间的间隔距离。具体的，上述测试距离可以为300毫米。

在一些实施例中，为了能够更加精准地对目标电场探头进行检测和校准，具体实施时，还可以通过移动滑台上的两个支撑柱，来调整测试距离。进而可以针对多个不同的测试距离情况，按照上述方式进行检测和校准，以得到多个参数数据组。其中，所述多个参数数据组中的每一个参数数据组分别包含有与同一个测试距离对应的第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数。再根据上述多个参数数据组，通过求平均值等方式，计算得到准确度相对更高的复天线系数。进而可以利用上述基于多个参数数据组得到的复天线系数对目标电场探头进行更加准确、有效的校准处理。

在一些实施例中，有些目标电场探头可以包括分别对应三个方向的三个分量传感器。对于这类目标电场探头，可以按照上述方式，针对三个分量传感器分别进行三组检测和校准，以得到与三个分量传感器分别对应的三组传输参数；其中，每组传输参数分别包含有关于所对应的分量传感器的第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数。根据上述三组传输参数，可以计算出分别针对三个分量传感器的三个复天线系数。进而可以根据三个复天线系数对该目标电场探头进行校准处理。

在一些实施例中，在对目标电场探头进行校准处理之后，所述方法具体实施时，还可以包括以下内容：利用校准后的目标电场探头测量并采集目标设备的电场数据；根据目标设备的电场数据，确定目标设备的辐射参数和电磁干扰度。

基于本说明书实施例所提供的上述电场探头的校准系统，能够有效地消除连接功率放大器所带来的漂移位影响，并以较低的成本，通过使用连接有功率放大器的矢量网络分析仪高效地测量得到精度较高的目标电场探头的复天线系数，进而可以基于上述复天线系数准确地校准目标电场探头，获得较好的校准效果，减少校准误差，简化了校准流程。

参阅图5所示，本说明书实施例还提供了一种电场探头的校准方法。具体实施时，该方法可以包括以下内容：

S501：获取第一传输参数；其中，所述第一传输参数为利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理时采集得到的；

S502：利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；

S503：根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理。

在一些实施例中，上述两个预设天线具体可以包括：第一预设天线和第二预设天线；所述预设天线具体可以包括四脊喇叭天线等。

在一些实施例中，上述利用两个预设天线对连接有功率放大器和矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理，具体实施时，可以包括以下内容：

S1：将第一预设天线经过定向耦合器连接功率放大器后，与矢量网络分析仪的输出端相连；将第二预设天线与矢量网络分析仪的接收端相连；将所述定向耦合器连接衰减器后，与矢量网络分析仪的输出端相连；

S2：利用所述矢量网络分析仪，获取第一预设天线的源功率和第二预设天线的反射功率；

S3：根据所述第一预设天线的源功率和第二预设天线的反射功率，得到参考信号；

S4：利用所述参考信号，对所述矢量网络分析仪进行双端口校准。

在一些实施例中，上述根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理，具体实施时，可以包括以下内容：

S1：根据第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，计算复天线系数；

S2：根据所述复天线系数，确定出目标电场探头的频率响应参数；

S3：根据目标电场探头的频率响应参数，对目标电场探头进行校准处理。

在一些实施例中，上述根据第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，计算复天线系数，具体实施时，可以包括：按照以下算式计算复天线系数：

其中，AF_OEFS为复天线系数，A₂₁为第一传输参数，A₃₁为第二传输参数，A₃₂为第三传输参数，η₀为自由空间阻抗，Z₀为负载阻抗，d为测试距离，k为波数。

在一些实施例中，所述方法具体实施时，还可以包括以下内容：调整测试距离，以得到多个参数数据组；其中，所述参数数据组包含有与同一个测试距离对应的第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数；相应的，根据所述多个参数数据组，计算复天线系数。

具体的，可以根据多个参数数据组分别计算得到多个复天线系数；再根据多个复天线系数计算出平均值，作为最终使用的效果相对较好、准确度较高的复天线系数。

在一些实施例中，所述目标电场探头具体可以包括：低灵敏度毫米波电场探头等。当然，需要说明的是，上述所列举的低灵敏度毫米波电场探头只是一种示意性说明。具体实施时，根据具体的应用场景和处理需求，还可以应用本说明书实施例所提供的电场探头的校准方法来检测和校准其他合适类型的电场探头。对此，本说明书不作限定。

在一些实施例中，在对目标电场探头进行校准处理，得到校准后的目标电场探头之后，所述方法具体实施时，还可以包括以下内容：使用校准后的目标电场探头测试并采集目标设备(或称待测设备，可以记为EUT)的电场数据；根据所述目标设备的电场数据，确定目标设备在预设的区域范围内的辐射量；以及在预设频率范围内对目标设备的电磁抗干扰度进行测量。相对于使用标准天线，使用上述校准后的目标电场探头能够有效地避免对目标设备附近的电场所产生的干扰和影响，精准地实现对目标设备在预设的区域范围内的辐射量，以及在预设频率范围内电磁抗干扰度的测量。

由上可见，基于本说明书实施例提供的电场探头的校准方法，具体实施前，可以通过利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理，以消除连接功率放大器所带来的漂移位影响；并采集得到第一传输参数。具体实施时，可以先利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；再通过综合利用上述第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，对目标电场探头进行较为准确且有效的校准处理。从而能够有效地消除连接功率放大器所带来的漂移位影响，以较低的成本，通过使用连接有功率放大器的矢量网络分析仪得到精度较高的目标电场探头的复天线系数，进而可以基于上述复天线系数准确地校准目标电场探头，获得较好的校准效果，减少校准误差。

本说明书实施例还提供一种服务器，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器具体实施时可以根据指令执行以下步骤：获取第一传输参数；其中，所述第一传输参数为利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理时采集得到的；利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理。

为了能够更加准确地完成上述指令，参阅图6所示，本说明书实施例还提供了另一种具体的服务器，其中，所述服务器包括网络通信端口601、处理器602以及存储器603，上述结构通过内部线缆相连，以便各个结构可以进行具体的数据交互。

其中，所述网络通信端口601，具体可以用于获取第一传输参数；其中，所述第一传输参数为利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理时采集得到的。

所述处理器602，具体可以用于利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理。

所述存储器603，具体可以用于存储相应的指令程序。

在本实施例中，所述网络通信端口601可以是与不同的通信协议进行绑定，从而可以发送或接收不同数据的虚拟端口。例如，所述网络通信端口可以是负责进行web数据通信的端口，也可以是负责进行FTP数据通信的端口，还可以是负责进行邮件数据通信的端口。此外，所述网络通信端口还可以是实体的通信接口或者通信芯片。例如，其可以为无线移动网络通信芯片，如GSM、CDMA等；其还可以为Wifi芯片；其还可以为蓝牙芯片。

在本实施例中，所述处理器602可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。本说明书并不作限定。

在本实施例中，所述存储器603可以包括多个层次，在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如RAM、FIFO等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、TF卡等。

本说明书实施例还提供了一种基于上述电场探头的校准方法的计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，在所述计算机程序指令被执行时实现：获取第一传输参数；其中，所述第一传输参数为利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理时采集得到的；利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理。

在本实施例中，上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM)、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、缓存(Cache)、硬盘(Hard DiskDrive,HDD)或者存储卡(Memory Card)。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。网络通信单元可以是依照通信协议规定的标准设置的，用于进行网络连接通信的接口。

在本实施例中，该计算机存储介质存储的程序指令具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。

参阅图7所示，在软件层面上，本说明书实施例还提供了一种电场探头的校准装置，该装置具体可以包括以下的结构模块：

获取模块701，具体可以用于获取第一传输参数；其中，所述第一传输参数为利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理时采集得到的；

测试模块702，具体可以用于利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；

处理模块703，具体可以用于根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理。

在一些实施例中，两个预设天线具体可以包括：第一预设天线和第二预设天线等；所述预设天线具体可以包括四脊喇叭天线等。

在一些实施例中，上述电场探头的校准装置具体还可以按照以下方式利用两个预设天线对连接有功率放大器和矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理：将第一预设天线经过定向耦合器连接功率放大器后，与矢量网络分析仪的输出端相连；将第二预设天线与矢量网络分析仪的接收端相连；将所述定向耦合器连接衰减器后，与矢量网络分析仪的输出端相连；利用所述矢量网络分析仪，获取第一预设天线的源功率和第二预设天线的反射功率；根据所述第一预设天线的源功率和第二预设天线的反射功率，得到参考信号；利用所述参考信号，对所述矢量网络分析仪进行双端口校准。

在一些实施例中，上述电场探头的校准装置具体还可以按照以下方式根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理：根据第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，计算复天线系数；根据所述复天线系数，确定出目标电场探头的频率响应参数；根据目标电场探头的频率响应参数，对目标电场探头进行校准处理。

在一些实施例中，上述电场探头的校准装置具体可以按照以下算式计算复天线系数：

其中，AF_OEFS为复天线系数，A₂₁为第一传输参数，A₃₁为第二传输参数，A₃₂为第三传输参数，η₀为自由空间阻抗，Z₀为负载阻抗，d为测试距离，k为波数。

在一些实施例中，上述电场探头的校准装置具体还可以用于调整测试距离，以得到多个参数数据组；其中，所述参数数据组包含有与同一个测试距离对应的第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数；相应的，根据所述多个参数数据组，计算复天线系数。

在一些实施例中，所述目标电场探头具体可以包括：低灵敏度毫米波电场探头等。

需要说明的是，上述实施例阐明的单元、装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

由上可见，基于本说明书实施例提供的电场探头的校准装置，能够有效地消除连接功率放大器所带来的漂移位影响，以较低的成本，通过使用连接有功率放大器的矢量网络分析仪得到精度较高的目标电场探头的复天线系数，进而可以基于上述复天线系数准确地校准目标电场探头，获得较好的校准效果，减少校准误差。

本说明书实施例还提供了一种电场探头的校准系统，至少包括：矢量网络分析仪、目标电场探头、预设天线、功率放大器、定向耦合器、衰减器和滑台；其中，预先利用连接有功率放大器的矢量网络分析仪和预设天线进行了预设的第一校准处理；所述预设天线通过定向耦合器、功率放大器与矢量网络分析仪的输出端相连；所述定向耦合器还通过衰减器与矢量网络分析仪的输出端相连；所述目标电场探头与矢量网络分析仪的接收端相连；所述目标电场探头与预设天线分别设置于滑台上，所述滑台用于调整目标电场探头与预设天线之间的测试距离。

在一个具体的场景示例中，可以应用本说明书实施例提供的电场探头的校准方法对低灵敏度毫米波电场探头进行相应的校准处理。

通常为了校准低灵敏度毫米波电场探头，会采用标准场法或传统三天线法进行处理。

其中，上述标准场需要设计并建造一个标准实验场地，该场地的电磁场强度与空间分布是可以准确计算的，然后将被测设备放入该标准场进行测量，再对设备系数(例如，复天线系数)进行测量和校准。这种方法存在诸多的缺点：标准场建立较为复杂，场地、设备资金投入成本较大，还需要很多的专业知识，通常比较适合专业测试机构采用；此外，对于毫米波电场探头由于灵敏度很差，测量其复天线系数时需要很高的电场，而采用大功率放大器使用标准场法校准时只能评估幅度，无法评估相位信息。

上述传统三天线法，则需要利用两幅结构、形式与被测设备(天线)相同的辅助天线进行测量，要求采用三副天线在远场范围、统一测量条件下两两组合进行测试，以取得三组插入损耗，再经过计算得到待测天线的系数。这种方法在具体实施时，所使用的矢量网络分析仪(VNA)的输出功率受到VNA的限制，而毫米波电场探头的灵敏度很差，在输出功率受限的情况下，如果接收机灵敏度不够高，很难高精度地测量得到相应天线系数。如果简单地将功率放大器连接到VNA可以评估幅度，但无法评估相位信息。

通常使用传统三天线方法时，发射天线大多与同轴电缆连接到VNA的端口1。因此，发射天线的输出功率取决于VNA。而VNA的最大输出功率一般被限制为10dBm，很难直接测量低灵敏度毫米波电场探头。虽然，高功率放大器可以插入到VNA的端口1和发射天线之间，但使用功率放大器无法进行VNA的全双端口校准。此外，安装连接功率放大器时，功率放大器所带来的漂移影响也不容忽视。

针对现有方法所存在的上述缺点和问题，在本场景示例中，构建了一种基于三天线法的毫米波电场探头校准系统(例如，电场探头的校准系统)，用于校准低灵敏度传感器的复天线系数。基于该系统，可以在网络分析仪的输出功率不足以测量高功率放大器性能的情况下，对小尺寸低灵敏度电场探头进行测试和校准，从而为某些因预算、场地等限制无法提供标准场的测试情况，提供一种简单易用的方法以实现对诸如毫米波电场探头等这类低灵敏度传感器进行有效校准。

具体的，在本场景示例中，提出可以采用一种基于参考信号的基于三天线法的毫米波电场探头校准系统来测量低灵敏度毫米波电场探头的复天线系数。

基于该校准系统测量低灵敏度毫米波电场探头的复天线系数的原理如下：VNA的source-out源端口连接到高功率放大器，并由该功率放大器放大。放大后的源功率与来自发射天线的反射功率通过定向耦合器和衰减器(RCVR R1 IN和RCVR A IN)耦合后发射，作为VNA的参考信号。根据参考信号，可以对大功率测量装置进行VNA的全双端口校准。并且可以获得发射和接收天线端口之间的衰减和相位旋转，从而测量低灵敏度毫米波电场探头的振幅和相位信息，而不受功率放大器漂移位的影响。

基于该校准系统，可以通过计算并利用毫米波电场探头的复天线系数，来校准毫米波电场探头的校准系统。

其中，毫米波电场探头仅用于接收，因此在该校准系统中还需要两根收发天线。具体的，可以选择两个18-40GHz四脊喇叭天线(作为预设天线)，天线的尺寸可以参阅图2所示。基于该校准系统，通过测试可以获得三个传输系数和三个相位信息。再按照以下算式计算毫米波电场探头的复天线系数：

其中，AF_OEFS为复天线系数，A₂₁为第一传输参数，A₃₁为第二传输参数，A₃₂为第三传输参数(A₂₁为采用1号喇叭天线、2号喇叭天线这两个四脊喇叭天线校准时测得的传输参数，A₃₁为采用1号喇叭天线和电场探头校准时测得的传输参数，A₃₂为采用1号喇叭天线和电场探头校准时测得的传输参数)，η₀为自由空间阻抗，Z₀为负载阻抗，d为测试距离，k为波数。

为了验证基于该校准系统校准电场探头的可靠性，首先，可以将基于校准系统校准电场探头的处理过程，与基于传统三天线法只使用18-40GHz四脊喇叭天线校准电场探头的处理过程进行对比。例如，可以先在远场测量四脊喇叭天线的传输系数，四脊喇叭天线发射的电场可以被传统的三天线测量系统视为平面波并计算天线系数。再使用该校准系统校准四脊喇叭天线。其中，天线之间的距离设置为300mm，两次测量应用相同的相位中心。然后，进行具体的检测校准和结果比较。基于该校准系统和基于传统三天线法测量四脊喇叭天线所得到的天线系数(复天线系数)的比较结果，可以参阅图8所示(其中，大部分位于相对上方的曲线为基于该校准系统所得到的天线系数，大部分位于相对下方的曲线为基于传统三天线法所得到的天线系数)。基于上述比较结果可知，所得到的天线系数相近，两者之间的最大差异为0.2dB。因此可以证明，该校准系统在校准天线方面是有效的。

进一步，基于该校准系统校准毫米波电场探头时，可以使用一个毫米波电场探头和两个18-40GHz四脊喇叭天线。其中，毫米波电场探头具有三个方向的分量传感器，每次测量只评估其中一个。利用ABS塑料与钢制滑台，制作了图1所示夹具，用于固定待测探头(例如，目标电场探头)与四脊喇叭天线(例如，预设天线)并支持灵活地改变两者间距离(例如，测试距离)。整体结构(或者称夹具)由：滑台、支撑柱及底座、天线、游标、底板、毫米级钢尺组成，全长1400mm。其中，支撑柱高300mm，全高度396.5mm，底板宽200mm。支撑柱上方可以用于固定四脊喇叭天线或待测电场探头。

其中，毫米波电场探头与四脊喇叭天线之间的距离(例如，测试距离)可以设置为300mm。毫米波电场探头灵敏度较差。当传感器附近的电场太弱时，被测电场会不稳定，波动很大。因此，应在传入校准传感器之前评估四脊喇叭天线的输入功率。

具体检测时，可以采用该校准系统对低灵敏度毫米波电场探头进行标定，并将标定结果与基于传统的标准场法的结果进行比较，得到对应的比较结果，可以参阅图9所示(其中，大部分位于相对上方的曲线为基于该校准系统所得到的天线系数，大部分位于相对下方的曲线为基于标准场法所得到的天线系数)。基于该比较结果可知：该传感器元件测得的天线系数(幅度)与标准场法的结果相近，两者之间的最大差异为0.5dB。从而验证了基于该校准系统可以有效地校准灵敏度较差的毫米波电场探头。

此外，基于该校准系统除了能够评估幅度信息外，同时还可以评估基于算式(1)所得到的毫米波电场探头的相位信息。

其中，算式(1)由平方根计算得出，因此毫米波电场探头的相位信息显示为-90°到90°。在具体测量时，可以使用1米光纤，光纤中的相位旋转可能较快。因此，算式(1)计算得到的相位信息的结果应该应用相位展开，并且应该从结果中减去1米固定延迟光纤的相位旋转等效值，所得到的毫米波电场探头的相位信息，可以参阅图10所示。

通过上述场景示例，验证了本说明书实施例所提供的电场探头的校准方法通过构建并使用简单但实用的针对毫米波电场探头的校准系统，对传统三天线法进行改进，得到了一种针对低灵敏度的毫米波电场探头的大功率三天线校准方法。基于该方法所需要准备的材料较为简单易得，相比于昂贵、繁复的标准场法，可以以较低的成本实现标准场的实验条件下完成相同的电场探头的校准工作；同时相比于传统三天线校准法，该方法可以精准地校准低灵敏度的电场探头，应用范围也较为广泛。

通过上述场景示例，一方面针对低灵敏度传电场探头提出的一种有效实用、低成本的校准方法。另一方面，还为上述校准系统，有针对性地专门设计了适配的夹具及四脊喇叭天线。再一方面，通过在传统三天线法的基础上进行改进，采用高功率放大器、定向耦合器与衰减器对低灵敏度传感器(或毫米波电场探头等)，读取参考信息，再通过公式可以准确地计算得到低灵敏度传感器天线系数的幅度相位信息。

虽然本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。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、产品或者设备不仅包括那些要素，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、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施例的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书的技术方案本质上可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本说明书各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本说明书可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

虽然通过实施例描绘了本说明书，本领域普通技术人员知道，本说明书有许多变形和变化而不脱离本说明书的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本说明书的精神。

Claims (10)

1.一种电场探头的校准方法，其特征在于，包括：

获取第一传输参数；其中，所述第一传输参数为利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理时采集得到的；

利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；

根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个预设天线包括：第一预设天线和第二预设天线；所述预设天线包括四脊喇叭天线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用两个预设天线对连接有功率放大器和矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理，包括：

将第一预设天线经过定向耦合器连接功率放大器后，与矢量网络分析仪的输出端相连；将第二预设天线与矢量网络分析仪的接收端相连；将所述定向耦合器连接衰减器后，与矢量网络分析仪的输出端相连；

利用所述矢量网络分析仪，获取第一预设天线的源功率和第二预设天线的反射功率；

根据所述第一预设天线的源功率和第二预设天线的反射功率，得到参考信号；

利用所述参考信号，对所述矢量网络分析仪进行双端口校准。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理，包括：

根据所述第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，计算复天线系数；

根据所述复天线系数，确定出目标电场探头的频率响应参数；

根据目标电场探头的频率响应参数，对目标电场探头进行校准处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数，计算复天线系数，包括：按照以下算式计算复天线系数：

其中，AF_OEFS为复天线系数，AF₂₁为第一传输参数，AF₃₁为第二传输参数，AF₃₂为第三传输参数，η₀为自由空间阻抗，Z₀为负载阻抗，d为测试距离，k为波数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

调整测试距离，以得到多个参数数据组；其中，所述参数数据组包含有与同一个测试距离对应的第一传输参数、第二传输参数和第三传输参数；

相应的，

根据所述多个参数数据组，计算复天线系数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标电场探头包括：低灵敏度毫米波电场探头。

8.一种电场探头的校准装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取第一传输参数；其中，所述第一传输参数为利用两个预设天线和连接有功率放大器的矢量网络分析仪进行预设的第一校准处理时采集得到的；

测试模块，用于利用预设天线、目标电场探头和矢量网络分析仪进行相应测试，以采集得到第二传输参数和第三传输参数；

处理模块，用于根据所述第一传输参数、第二传输参数、第三传输参数，对目标电场探头进行校准处理。

9.一种电场探头的校准系统，其特征在于，至少包括：矢量网络分析仪、目标电场探头、预设天线、功率放大器、定向耦合器、衰减器和滑台；其中，预先利用连接有功率放大器的矢量网络分析仪和预设天线进行了预设的第一校准处理；

所述预设天线通过定向耦合器、功率放大器与矢量网络分析仪的输出端相连；所述定向耦合器还通过衰减器与矢量网络分析仪的输出端相连；

所述目标电场探头与矢量网络分析仪的接收端相连；

所述目标电场探头与预设天线分别设置于滑台上，所述滑台用于调整目标电场探头与预设天线之间的测试距离。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

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