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互易二端口网络S参数测量方法、装置及终端设备


技术摘要:
本发明适用于微波/毫米波测试技术领域,提供了一种互易二端口网络S参数测量方法、装置及终端设备,该方法包括:将矢量网络分析仪与待测互易二端口网络连接前,进行第一次单端口校准,获得对应的第一次单端口校准误差项;将矢量网络分析仪与待测互易二端口网络连接后,  全部
背景技术:
任何微波系统中的微波电路都是由若干带有不同端口数的有源及无源元器件组 成,它们可以分别看出单口、双口或多口网络。由于多端口元件的测量通常是将其输入输出 以外的端口接良好的匹配负载,而将其视为一个二端口网络来测量,因此二端口网络是微 波元件测量中最有代表性的模型。在描述网络的参数中,阻抗参数(Z参数)、导纳参数(Y参 数)、转移参数(A参数)和散射参数(S参数)是最常用的网络参数。 其中,Z参数和Y参数应用于低频线性网络模型,是建立在电压和电流概念基础上 的,Z参数和Y参数的测量需要对被测网络模型进行开路或者短路处理。但是在微波系统中, 无法实现真正的恒压源和恒流源,且由于微带线效应,也很难保证绝对的开路或者短路,而 且开路或者短路处理,还会引入驻波,可能会使得电路震荡或击穿。但在信源匹配的条件 下,总可以对驻波系数、反射系数及功率等进行测量,也即在与网络相连的各分支传输系统 的端口参考面上,入射波和反射波的相对大小和相对相位是可以测量的,而S参数就是建立 在入射波和反射波的关系基础上的网络参数矩阵。 而在获得待测试系统中某个组成部分的二端口网络的S参数过程中,如何使用最 少的连接步骤,最优的校准方法实现高准确度校准和测量是一个值得关注的问题。然而现 有的一些测量系统,例如负载牵引测量系统和噪声参数测量系统,结构复杂,体积很大,连 线众多,接口包括3.5mm、2.92mm、2.4mm、波导和探针等不同类型,采用传统的两端口校准方 法,无法实现测量系统中不同端口类型、超长或不同方向的二端口输入和输出网络的S参数 测量。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明实施例提供了一种互易二端口网络S参数测量方法、装置及终端 设备,以解决现有技术中采用传统的两端口校准方法,无法实现测量系统中不同端口类型、 超长或不同方向的二端口输入和输出网络的S参数测量的问题。 本发明实施例的第一方面提供了一种互易二端口网络S参数测量方法,包括: 将矢量网络分析仪与待测互易二端口网络连接前,进行第一次单端口校准,获得 对应的第一次单端口校准误差项; 将所述矢量网络分析仪与所述待测互易二端口网络连接后,进行第二次单端口校 准,获得对应的第二次单端口校准误差项; 根据所述第一次单端口校准误差项和所述第二次单端口校准误差项,获得所述待 测互易二端口网络的S参数。 可选的,所述根据所述第一次单端口校准误差项和所述第二次单端口校准误差 5 CN 111579869 A 说 明 书 2/13 页 项,获得所述待测互易二端口网络的S参数,包括: 根据T参数的级联关系,确定所述第一次单端口校准的误差模型的误差项、所述待 测互易二端口网络和所述第二次单端口校准的误差模型的误差项之间的T参数的级联关系 式; 根据所述T参数的级联关系式,以及根据所述第一次单端口校准误差项和所述第 二次单端口校准误差项,获得所述被测互易二端口网络的S参数。 可选的,所述T参数的级联关系式为: T′E=TE·TDUT; 其中,T′E为所述第二次单端口校准的误差模型的误差项的T参数,TE为所述第一次 单端口校准的误差模型的误差项的T参数,TDUT为所述待测互易二端口网络的T参数。 可选的,所述根据所述T参数的级联关系式,以及根据所述第一次单端口校准误差 项和所述第二次单端口校准误差项,获得所述被测互易二端口网络的S参数,包括: 获取T参数与S参数的第一对应关系式; 根据所述T参数的级联关系式和所述第一对应关系式,确定所述第一次单端口校 准的八项误差模型中的误差项、所述第二次单端口校准的八项误差模型中的误差项与所述 待测互易二端口网络S参数的第二对应关系式; 根据所述第一次单端口校准误差项、所述第二次单端口校准误差项和所述第二对 应关系式,获得所述待测互易二端口网络的S参数。 可选的,所述第二对应关系式为: 其中,E″00为所述第二次单端口校准的八项误差模型中的第一误差项,E″01为所述 第二次单端口校准的八项误差模型中的第二误差项,E″10为所述第二次单端口校准的八项 误差模型中的第三误差项,E″11为所述第二次单端口校准的八项误差模型中的第四误差项, E′00为所述第一次单端口校准的八项误差模型中的第一误差项,E′01为所述第一次单端口 校准的八项误差模型中的第二误差项,E′10为所述第一次单端口校准的八项误差模型中的 第三误差项,E′11为所述第一次单端口校准的八项误差模型中的第四误差项,S′11为所述待 测互易二端口网络的S参数中的正向反射系数,S′12为所述待测互易二端口网络的S参数中 的反向传输系数,S′21为所述待测互易二端口网络的S参数中的正向传输系数,S′22为所述 待测互易二端口网络的S参数中的反向反射系数。 可选的,所述根据所述第一次单端口校准误差项、所述第二次单端口校准误差项 和所述第二对应关系式,获得所述待测互易二端口网络的S参数,包括: 获取十二项误差模型中各项误差项与八项误差模型中各项误差项的第三对应关 系式; 根据所述第一次单端口校准误差项、所述第二次单端口校准误差项、所述第二对 应关系式和所述第三对应关系式获得第四对应关系式; 6 CN 111579869 A 说 明 书 3/13 页 根据所述第四对应关系式,获得所述待测互易二端口网络的S参数。 可选的,所述第三对应关系式为: 其中,EDF为十二项误差模型中的方向性误差,ESF为十二项误差模型中的源匹配 误差,ERF为十二项误差模型中的反射跟踪误差,E00为八项误差模型中的第一误差项,E01为 八项误差模型中的第二误差项,E10为八项误差模型中的第三误差项,E11为八项误差模型中 的第四误差项; 所述第四对应关系式为: 其中,EDF1为所述第一次单端口校准误差项中的第一方向性误差,ESF1为所述第一 次单端口校准误差项中的第一源匹配误差,ERF1为所述第一次单端口校准误差项中的第一 反射跟踪误差,EDF2为所述第二次单端口校准误差项中的第二方向性误差,ESF2为所述第二 次单端口校准误差项中的第二源匹配误差,ERF2为所述第二次单端口校准误差项中的第二 反射跟踪误差。 本发明实施例的第二方面提供了一种互易二端口网络S参数测量装置,包括: 第一获取模块,用于将矢量网络分析仪与待测互易二端口网络连接前,进行第一 次单端口校准,获得对应的第一次单端口校准误差项; 第二获取模块,用于将所述矢量网络分析仪与所述待测互易二端口网络连接后, 进行第二次单端口校准,获得对应的第二次单端口校准误差项; 计算模块,用于根据所述第一次单端口校准误差项和所述第二次单端口校准误差 项,获得所述待测互易二端口网络的S参数。 本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在 所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时 实现如上任一项所述互易二端口网络S参数测量方法的步骤。 本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储 介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述互易二端口 网络S参数测量方法的步骤。 本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是:通过将矢量网络分析仪与待测 互易二端口网络连接前,进行第一次单端口校准,将所述矢量网络分析仪与所述待测互易 二端口网络连接后,进行第二次单端口校准,根据两次单端口校准获得的第一次单端口校 7 CN 111579869 A 说 明 书 4/13 页 准误差项和第二次单端口校准误差项求取待测互易二端口网络的S参数,本发明实施例的 互易二端口网络S参数测量方法,适用于大多数的无源二端口网络,操作简单,校准准确度 高,能够实现在微波/毫米波测试系统中多种形式的二端口网络S参数的准确测量,避免了 采用传统的两端口校准方法求取待测互易二端口网络的S参数时,测量系统结构复杂,无法 实现微波/毫米波测量系统中不同端口类型、超长或不同方向的二端口网络的S参数测量的 问题,可以实现负载牵引、噪声参数等复杂测量系统的精确校准和测量。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,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性的前提下,还可以根据这些 附图获得其他的附图。 图1是本发明实施例提供的互易二端口网络S参数测量方法的流程示意图; 图2是本发明实施例提供的两次单端口校准的参考平面示意图; 图3(1)是本发明实施例提供的十二项误差模型中正向传输误差的示意图; 图3(2)是本发明实施例提供的十二项误差模型中反向传输误差的示意图; 图4是本发明实施例提供的八项误差模型的示意图; 图5(1)是本发明实施例提供的第一次单端口校准的误差模型的示意图; 图5(2)是本发明实施例提供的第二次单端口校准的误差模型的示意图; 图5(3)是本发明实施例提供的第二次单端口校准的等效误差模型的示意图; 图6是本发明实施例提供的根据T参数的级联关系式获得被测互易二端口网络的S 参数的流程示意图; 图7(1)是本发明实施例提供的S11参数的提取值与参考值的对比图; 图7(2)是本发明实施例提供的S21参数的提取值与参考值的对比图; 图8是本发明实施例提供的互易二端口网络S参数测量装置的示例图; 图9是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
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