CN117607771A - 电磁信号测量校准系统及多端口矩阵变换校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁信号测量校准系统及多端口矩阵变换校准方法，所述系统包括标准件和电磁信号探测装置，标准件包括主校准件和副校准件，电磁信号探测装置的底部设置在主标准件的中心；主校准件包括第一连接器、第二连接器、第一射频线和耦合结构，第一连接器和第二连接器相互对称，第一连接器与第二连接器之间通过第一射频线连接，耦合结构设置在第一射频线的中心；副校准件包括第三连接器、第四连接器和第二射频线，第三连接器和第四连接器相互对称，第三连接器与第四连接器之间通过第二射频线连接。本发明具有较高的频率响应幅度，较低的频率响应相位衰减和较低的纹波，更低、更平坦校准因子幅度曲线，可探测更弱的磁场等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁信号测量校准系统及多端口矩阵变换校准方法，属于电磁兼容技术领域。
背景技术
1993年，Motohisa Kanda讨论了用于测量射频电场和磁场的各种标准天线，并且首次提出了标准近场探头的校准方法，同时还描述了设计用于同时测量近场和其他复杂电磁环境的电磁分量的单匝环路，参考并总结了各个天线接收特性的理论分析，从而形成了近场探头的第一个关键参数(即校准因子)的雏形。在1997年，Takashi Harada等人介绍了使用环形结构的探头测量印刷电路板所产生的时域磁场的测量过程。在执行这些测量的过程中，需要在频域中校准使用的环路探头。通过使用teflon材料的基板作为标准磁场源的微带线作为校准环路探头的手段，接着分析微带线表面场分布规律，得到微带线的标准磁场强度是通过使用从安培定律获得的近似方程来计算的。
2005年，IEC国际组织完成了IEC 61967-3的标准，其中探头校准因子采用的是微带线校准法，首次系统提出了基于微带线的磁近场探头的校准方法。2008年，IEC国际组织将利用微带线场轮廓测量探头的校准因子的表征方法写入了标准IEC 61967-6。本文标准IEC 61967-6中的校准方法，对电、磁等近场探针的校准方法进行改进，从而有效提升探针测量的增益，减少纹波，得出更精准的校准因子。
目前此领域大多是基于标准IEC61967的校准方法，其校准件采用的是微带线，这类装置的缺点是校准频率响应幅度低、衰减大，频率响应幅度曲线纹波大，因此，需要提供一种耦合衰减小、测量误差小、校准因子更精准的系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种电磁信号测量校准系统，该系统具有较高的频率响应幅度，较低的频率响应相位衰减和较低的纹波，更低、更平坦校准因子幅度曲线，可探测更弱的磁场等优点。
本发明的另一目的在于提供一种多端口矩阵变换校准方法，该方法基于上述电磁信号测量校准系统实现。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种电磁信号测量校准系统，包括标准件和电磁信号探测装置，所述标准件包括主校准件和副校准件，所述电磁信号探测装置的底部设置在主标准件的中心；
所述主校准件包括第一连接器、第二连接器、第一射频线和耦合结构，所述第一连接器和第二连接器相互对称，第一连接器为标准件的第一端口，同时为系统的第一端口，第二连接器为标准件的第二端口，同时为系统的第二端口，第一连接器与第二连接器之间通过第一射频线连接，所述耦合结构设置在第一射频线的中心，用于与电磁信号探测装置耦合；
所述副校准件包括第三连接器、第四连接器和第二射频线，所述第三连接器和第四连接器相互对称，第三连接器为标准件的第一端口，第四连接器为标准件的第二端口，第三连接器与第四连接器之间通过第二射频线连接。
进一步的，所述主校准件还包括第一接地通孔，所述第一接地通孔为两排，两排第一接地通孔分别位于第一射频线的两侧；
所述主校准件为三层结构，三层结构从上到下依次为第一金属层、第一介质层和第二金属层，所述第一射频线设置在第一金属层上，两排第一接地通孔依次贯穿第一金属层、第一介质层和第二金属层。
进一步的，所述副校准件还包括第二接地通孔，所述第二接地通孔为两排，两排第二接地通孔分别位于第二射频线的两侧；
所述副校准件为三层结构，三层结构从上到下依次为第三金属层、第二介质层和第四金属层，所述第二射频线设置在第三金属层上，两排第二接地通孔依次贯穿第三金属层、第二介质层和第四金属层。
进一步的，所述耦合结构具有四个三角形切角，且耦合结构的宽度与第一射频线的宽度不同。
本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种多端口矩阵变换校准方法，基于上述的电磁信号测量校准系统实现，所述方法包括：
计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流；
通过仿真分别获得主校准件的S参数和副校准件的S参数；
根据主校准件的S参数和副校准件的S参数，计算误差盒子的S参数；
将误差盒子的S参数转化为ABCD矩阵；
根据ABCD矩阵，计算系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系；
根据系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，结合系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，求出系统的第三端口、第四端口、第一虚拟端口和第二虚拟端口的电压与电流之间的关系，得到校准矩阵；
将电磁信号测量Z参数转化为S参数。
进一步的，所述计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流，包括：
根据特性阻抗和负载阻抗，计算反射系数，如下式：
其中，ZO为特征阻抗，ZL为负载阻抗，ΓL为反射系数；
假设ZL＝ZO，一次反射相位延迟，如下式：
其中，Φl为相位延迟；L是连接器到电磁信号探测装置的距离；λ为波长；υ为相速；tl为校准件的连接器到电磁信号探测装置的时间延迟；
根据入射电压和反射系数，计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流，如下式：
其中，V+为入射电压，Ip为电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流。
进一步的，所述根据主校准件的S参数和副校准件的S参数，计算误差盒子的S参数，如下式：
e11＝S11-e22S12
网络为互易网络，得到：
e12＝e21
其中，M11和M12为主校准件的S参数，S11和S12为副校准件的S参数。
进一步的，所述利用将误差盒子的S参数转化为ABCD矩阵，如下式：
所述根据ABCD矩阵，计算系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，如下式：
其中，U1为第一端口的电压，U2为第二端口的电压，U5为第一虚拟端口的电压，U6为第二虚拟端口的电压，I1为第一端口的电流，I2为第二端口的电流，I5为第一虚拟端口的电流，I6为第二虚拟端口的电流。
进一步的，所述系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，如下式：
根据系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，结合系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，整理得到：
定义以下矩阵：
求出系统的第三端口、第四端口、第一虚拟端口和第二虚拟端口的电压与电流之间的关系，如下式：
得到校准矩阵，如下式：
C＝C1 -1C2。
进一步的，所述将电磁信号测量Z参数转化为S参数，包括：
定义Au -1AI为系统的第二端口、第一虚拟端口、第二虚拟端口的Z参数，将Z参数转化为S参数，注入信号为单位电压：
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明工作频段为0.5GHz～21.5GHz，其校准频段中探针与微带线耦合部分的特性阻抗为49.01Ω～50.64Ω，相较于传统校准设备，该校准设备将探针与微带线耦合部分的特性阻抗从47.29Ω提升至49.01Ω～50.64Ω，更接近50Ω，特性阻抗匹配度更高，减小了测量过程中因阻抗不匹配带来的反射问题，将校准测量的频率响应的幅度提升2.73dB。
2、本发明校准测量的频率响应幅度曲线的纹波为1.11dB,原始校准方法的频率响应幅度曲线的纹波为3.15dB，有效降低了频率响应曲线的纹波；校准因子曲线更加平坦，幅值更小，可探测更弱的磁场，且校准更加稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的电磁信号测量校准系统的整体结构图。
图2为本发明实施例1的主校准件的俯视结构示意图。
图3为本发明实施例1的主校准件的平面结构示意图。
图4为本发明实施例1的主校准件的中间区域放大示意图。
图5为本发明实施例1的主校准件的侧视结构示意图。
图6为本发明实施例1的副校准件的俯视结构示意图。
图7为本发明实施例1的副校准件的立体结构示意图。
图8为本发明实施例1的副校准件的中间区域放大示意图。
图9为本发明实施例1的副校准件的侧视结构示意图。
图10为本发明实施例1的特性阻抗与电磁信号探测装置的激发电流原理图。
图11为本发明实施例1的电磁信号的测量模型图。
图12为本发明实施例1的电磁信号测量S参数模型图。
图13为本发明实施例1的电磁信号测量Z参数模型图。
图14为本发明实施例1的电磁信号进行多端口校准方法处理的S参数模型图。
图15为本发明实施例1的特性阻抗曲线图。
图16为本发明实施例1与原始校准方法频率响应|S31|的幅度曲线图。
图17为本发明实施例1与原始校准方法在频段0.5GHz～21.5GHz中的校准因子曲线图。
其中，101-第一连接器，102-第二连接器，103-第一接地通孔，104-第一射频线，105-耦合结构，201-第三连接器，202-第四连接器，203-第二接地通孔，204-第二射频线，300-标准件，301-第一端口，302-第二端口，400-电磁信号探测装置，401-第三端口，402-第四端口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种电磁信号测量校准系统，包括标准件300和电磁信号探测装置400，标准件300具有第一端口301和第二端口302，第一端口301同时为系统的第一端口(端口1)，第二端口302同时为系统的第二端口(端口2)，标准件包括主校准件(GCPW-M，接地共面波导主校准件)和副校准件(GCPW-S，接地共面波导副校准件)，主校准件用来测量主校准件的S参数，以及在加上电磁信号探测装置后的S参数，副校准件用来测量副校准件的S参数；电磁信号探测装置400采用的是近场探针，电磁信号探测装置400具有第三端口401和第四端口402，第三端口401同时为系统的第三端口(端口3)，第四端口402同时为系统的第四端口(端口4)，电磁信号探测装置400的底部设置在主标准件的中心，高度为300um，在此位置测试得出S参数S3P或S4P(电磁信号探测装置400为单端口探针时测得S3P，电磁信号探测装置400为双端口探针时测得S4P)。
如图2所示，主校准件包括第一连接器101、第二连接器102、第一射频线(RF-line)104和耦合结构105，第一连接器101和第二连接器102左右相互对称，第一连接器101为标准件300的第一端口301，同时为系统的第一端口，第二连接器为标准件的第二端口302，同时为系统的第二端口，第一连接器101与第二连接器102之间通过第一射频线104连接，耦合结构105设置在第一射频线104的中心，用于与电磁信号探测装置400耦合，耦合结构105具有四个三角形切角，切角作用是控制耦合处的特性阻抗，耦合结构105的宽度与第一射频线104的宽度不同；进一步地，主校准件还包括第一接地通孔103，第一接地通孔103为两排，两排第一接地通孔103分别位于第一射频线104的两侧；此处对主校准件的S参数进行测试，得出主校准件的S2P。
本实施例中，主校准件为三层结构，三层结构从上到下依次为第一金属层、第一介质层和第二金属层，第一射频线104设置在第一金属层上，两排第一接地通孔103依次贯穿第一金属层、第一介质层和第二金属层。
如图2～图5所示，主校准件的长度L0为80mm，宽度W0为60mm，第一射频线104与近场探针(电磁信号探测装置400)耦合部分宽度w1为0.98mm,无探针耦合部分的射频线宽度w2为1.14mm，两排第一接地通孔103内边距w3为1.74mm，第一接地通孔103直径r为0.5mm，相邻两个通孔圆心距l3为1mm；耦合结构105耦合总长度l2为4mm，无切角处的长度l1为2mm，四个三角形切角长度(l2-l1)/2为0.5mm，高度(w2-w1)/2为0.08mm；a1是主校准件的第一层，即第一金属层，高度h1为0.05mm，材料为理想金属导体，a2是主校准件的第二层，即第一介质层，高度h2为0.762mm，材料为RO4350B，相对介电常数为3.48；a3是主校准件的第三层，即第二金属层，高度h3为0.05mm，材料为理想金属导体。
如图6所示，副校准件包括第三连接器201、第四连接器202和第二射频线204，第三连接器201和第四连接器202左右相互对称，第三连接器201为标准件的第一端口301，第四连接器202为标准件的第二端口302，第三连接器201与第四连接器202之间通过第二射频线204连接；进一步地，副校准件还包括第二接地通孔203，第二接地通孔203为两排，两排第二接地通孔203分别位于第二射频线204的两侧；此处对副校准件的S参数进行测试，得出副校准件的S2P。
本实施例中，副校准件为三层结构，三层结构从上到下依次为第三金属层、第二介质层和第四金属层，第二射频线204设置在第三金属层上，两排第二接地通孔203依次贯穿第三金属层、第二介质层和第四金属层。
如图6～图9所示，副校准件的长度L1为76mm，宽度W1为60mm，第二射频线204的宽度m1为1.14mm，两排第二接地通孔203内边距m2为1.74mm，第二接地通孔203直径R为0.5mm，相邻两个通孔圆心距n为1mm；b1是副校准件的第一层，即第三金属层，高度d1为0.05mm，材料为理想金属导体，b2是副校准件的第二层，即第二介质层，高度d2为0.762mm，材料为RO4350B，相对介电常数为3.48；b3是副校准件的第三层，即第四金属层，高度d3为0.05mm，材料为理想金属导体。
如图10所示，为本实施例的特性阻抗(TDR)与电磁信号探测装置的激发电流原理图，如图11～图14所示，为本实施例的多端口矩阵变换校准方法模型，其中图11为电磁信号的测量模型，图12为电磁信号测量S参数模型，图13为电磁信号测量Z参数模型；图14为电磁信号进行多端口校准方法处理的S参数模型。
本实施例的多端口矩阵变换校准方法基于上述的电磁信号测量校准系统实现，包括以下步骤：
第一步、计算特性阻抗与耦合能量的关系。
在电磁信号测量校准系统中，共有三个阻抗失配的地方，分别为校准件(主校准件和副校准件)两端的连接器的位置、电磁信号探测装置和主校准件的第一射频线耦合的位置；本实施例主要通过改善特性阻抗ZO与负载阻抗ZL的差值即提升系统的匹配能力，减小电磁探测系统的信号反射，提升信号传输率，提升电磁信号探测装置的探测部分在主校准件的第一射频线处耦合到的电流。
(1)根据特性阻抗ZO和负载阻抗ZL，计算反射系数ΓL，如下式：
(2)计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流。
假设ZL＝ZO，一次反射相位延迟，如下式：
其中，Φl为相位延迟；L是连接器到电磁信号探测装置的距离；λ为波长；υ为相速；tl为校准件的连接器到电磁信号探测装置的时间延迟。
根据入射电压和反射系数，计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流，如下式：
其中，V+为入射电压，Ip为电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流。
由(1)和(2)可知，特性阻抗ZO越接近于负载阻抗ZL，反射系数ΓL越接近于0，反射系数ΓL越小，电流Ip越大，耦合的信号越强。
第二步、通过仿真分别获得主校准件的S参数，定义M＝[M11 M12；M21 M22]，以及获得副校准件的S参数，定义为S＝[S11 S12；S21 S22]。
第三步、根据主校准件的S参数和副校准件的S参数，计算误差盒子的S参数，如下式：
e11＝S11-e22S12
网络为互易网络，得到：
e13＝e21
其中，e-rl可视为一个整体。
第四步、将误差盒子的S参数转化为ABCD矩阵，如下式：
第五步、根据ABCD矩阵，计算系统的第一端口与第一虚拟端口(端口5)、第二端口与第二虚拟端口(端口6)的传输关系，如下式：
其中，U1为第一端口的电压，U2为第二端口的电压，U5为第一虚拟端口的电压，U6为第二虚拟端口的电压，I1为第一端口的电流，I2为第二端口的电流，I5为第一虚拟端口的电流，I6为第二虚拟端口的电流。
第六步、根据系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，结合系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，求出系统的第三端口、第四端口、第一虚拟端口和第二虚拟端口的电压与电流之间的关系，得到校准矩阵。
其中，系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，如下式：
根据系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，结合系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，整理得到：
定义以下矩阵：
求出系统的第三端口、第四端口、第一虚拟端口和第二虚拟端口的电压与电流之间的关系，如下式：
得到校准矩阵，如下式：
C＝C1 -1C2
第七步、将电磁信号测量Z参数转化为S参数。
定义Au -1AI为系统的第二端口、第一虚拟端口、第二虚拟端口的Z参数，将Z参数转化为S参数，注入信号为单位电压：
图15为本实施例的特性阻抗曲线，其电磁信号测量装置与第一射频线耦合区域的特性阻抗为49.02～50.64Ω，原校准件结构的特性阻抗为47.29Ω，较传统校准方法的TDR提升1.73Ω～3.3Ω；与匹配负载50Ω的差值由2.71Ω减小为0.64Ω～0.98Ω，有效较小反射系数，增大功率的传输率。
图16为本实施例与原始校准方法频率响应|S31|的幅度，相对于原始校准方法，该发明在频率响应幅度上的优势十分明显。其频率响应在0.5GHz～8GHz频段内|S31|幅度基本相同；8GHz～21.5GHz频段内本实施例的校准方法优势明显，其幅度提升最高值为2.73dB；两种校准方法的频率响应的纹波值如表1所示：本实施例相较于原始校准方法，其纹波减小了64％。
表1两种校准方法的频率响应的纹波值
图17为本实施例与原始校准方法在频段0.5GHz～21.5GHz中的校准因子曲线，本实施例的校准因子曲线的纹波更小，更平滑，在频段10GHz～21.5GHz范围内，本实施例的校准因子更低。
因此，本实施例的校准方法具有较高的电磁信号增益，频率响应幅度曲线的纹波更小，校准因子曲线更加平坦，校准因子更低，可以测量到更弱的电磁信号，提升了电磁信号的测量灵敏度。
综上所述，本发明工作频段为0.5GHz～21.5GHz，其校准频段中探针与微带线耦合部分的特性阻抗为49.01Ω～50.64Ω，相较于传统校准设备，该校准设备将探针与微带线耦合部分的特性阻抗从47.29Ω提升至49.01Ω～50.64Ω，更接近50Ω，特性阻抗匹配度更高，减小了测量过程中因阻抗不匹配带来的反射问题，将校准测量的频率响应的幅度提升2.73dB；此外，本发明校准测量的频率响应幅度曲线的纹波为1.11dB,原始校准方法的频率响应幅度曲线的纹波为3.15dB，有效降低了频率响应曲线的纹波；校准因子曲线更加平坦，幅值更小，可探测更弱的磁场，且校准更加稳定。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种电磁信号测量校准系统，其特征在于，包括标准件和电磁信号探测装置，所述标准件包括主校准件和副校准件，所述电磁信号探测装置的底部设置在主标准件的中心；
所述主校准件包括第一连接器、第二连接器、第一射频线和耦合结构，所述第一连接器和第二连接器相互对称，第一连接器为标准件的第一端口，同时为系统的第一端口，第二连接器为标准件的第二端口，同时为系统的第二端口，第一连接器与第二连接器之间通过第一射频线连接，所述耦合结构设置在第一射频线的中心，用于与电磁信号探测装置耦合；
所述副校准件包括第三连接器、第四连接器和第二射频线，所述第三连接器和第四连接器相互对称，第三连接器为标准件的第一端口，第四连接器为标准件的第二端口，第三连接器与第四连接器之间通过第二射频线连接。
2.根据权利要求1所述的电磁信号测量校准系统，其特征在于，所述主校准件还包括第一接地通孔，所述第一接地通孔为两排，两排第一接地通孔分别位于第一射频线的两侧；
所述主校准件为三层结构，三层结构从上到下依次为第一金属层、第一介质层和第二金属层，所述第一射频线设置在第一金属层上，两排第一接地通孔依次贯穿第一金属层、第一介质层和第二金属层。
3.根据权利要求1所述的电磁信号测量校准系统，其特征在于，所述副校准件还包括第二接地通孔，所述第二接地通孔为两排，两排第二接地通孔分别位于第二射频线的两侧；
所述副校准件为三层结构，三层结构从上到下依次为第三金属层、第二介质层和第四金属层，所述第二射频线设置在第三金属层上，两排第二接地通孔依次贯穿第三金属层、第二介质层和第四金属层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电磁信号测量校准系统，其特征在于，所述耦合结构具有四个三角形切角，且耦合结构的宽度与第一射频线的宽度不同。
5.一种多端口矩阵变换校准方法，基于权利要求1-4任一项所述的电磁信号测量校准系统实现，其特征在于，所述方法包括：
计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流；
通过仿真分别获得主校准件的S参数和副校准件的S参数；
根据主校准件的S参数和副校准件的S参数，计算误差盒子的S参数；
将误差盒子的S参数转化为ABCD矩阵；
根据ABCD矩阵，计算系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系；
根据系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，结合系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，求出系统的第三端口、第四端口、第一虚拟端口和第二虚拟端口的电压与电流之间的关系，得到校准矩阵；
将电磁信号测量Z参数转化为S参数。
6.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流，包括：
根据特性阻抗和负载阻抗，计算反射系数，如下式：
其中，ZO为特征阻抗，ZL为负载阻抗，ΓL为反射系数；
假设ZL＝ZO，一次反射相位延迟，如下式：
其中，Φl为相位延迟；L是连接器到电磁信号探测装置的距离；λ为波长；υ为相速；tl为校准件的连接器到电磁信号探测装置的时间延迟；
根据入射电压和反射系数，计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流，如下式：
其中，V+为入射电压，Ip为电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流。
7.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述根据主校准件的S参数和副校准件的S参数，计算误差盒子的S参数，如下式：
e11＝S11-e22S12
网络为互易网络，得到：
e12＝e21
其中，M11和M12为主校准件的S参数，S11和S12为副校准件的S参数。
8.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述利用将误差盒子的S参数转化为ABCD矩阵，如下式：
所述根据ABCD矩阵，计算系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，如下式：
其中，U1为第一端口的电压，U2为第二端口的电压，U5为第一虚拟端口的电压，U6为第二虚拟端口的电压，I1为第一端口的电流，I2为第二端口的电流，I5为第一虚拟端口的电流，I6为第二虚拟端口的电流。
9.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，如下式：
根据系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，结合系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，整理得到：
定义以下矩阵：
求出系统的第三端口、第四端口、第一虚拟端口和第二虚拟端口的电压与电流之间的关系，如下式：
得到校准矩阵，如下式：
C＝C1 -1C2。
10.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述将电磁信号测量Z参数转化为S参数，包括：
定义Au -1AI为系统的第二端口、第一虚拟端口、第二虚拟端口的Z参数，将Z参数转化为S参数，注入信号为单位电压：
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