毫米波宽带功率校准修正方法及系统、存储介质及终端与流程

1.本发明涉及功率校准修正的技术领域，特别是涉及一种毫米波宽带功率校准修正方法及系统、存储介质及终端。


背景技术：

2.射频微波测试中，根据测试项物理与数学本质可分为相对值测试项和绝对值测试项。常见的相对值项有s参数、噪声系数、功率附加效率等；常见的绝对值项一般为输入功率、输出功率。而用于功率校准的定标设备一般为射频微波功率计，其端口形式为同轴或波导结构。当功率校准平面和实际测试平面接口类型不一致时，无法直接通过校准进行完全修正。这点在在片测试时尤为突出，该误差对高频尤其是毫米波频段以上（>30ghz）测试影响很大。为消除这“最后一厘米”误差，亟需一种精确、简便、频率覆盖性高的修正方法。
3.现有技术中，常见的修正方法包括以下几种。
4.（1）查表去嵌法，即根据厂家提供的插损或s参数文件进行矢量或标量修正。但是，该方法数据完全由出厂数据给出，数据点不完整且经常与实际应用点不匹配，修正精度不高。
5.（2）在校准过程中采用osl（open、short、load，开路、短路、负载）去嵌。但是，该方法在功率校准前增加单端口s校准过程参数校准进行矢量修正，其内嵌于少数厂家的矢量网络分析仪，数据文件加密，仅限于校准过程中应用，不能后期更改，如有更改需重新校准。
6.（3）使用基于时域变换算法的夹具移除方法，提取s参数进行修正。但是，该方法对待修正夹具的最小长度有限制，不能小于一个电长度，使用受限。
7.因此，上述方法要么精度不够，要么使用受限且均不支持矢量放缩。故需要开发一种精确、简便、频率覆盖性高且不受个别厂家仪器限制的毫米波宽带功率校准修正方法。


技术实现要素：

8.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种毫米波宽带功率校准修正方法及系统、存储介质及终端，能够准确、便捷地进行毫米波宽带功率校准修正，有效提高了射频微波的测试精度。
9.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种毫米波宽带功率校准修正方法，包括以下步骤：对于同轴或波导端口的夹具上连接的校准标准件，获取所述校准标准件的测试反射系数和实际反射系数；基于所述测试反射系数和所述实际反射系数构建超定方程组；基于所述超定方程组计算所述夹具的s参数；对所述夹具的s参数进行圆形内插，获取内插点的s参数；基于所述夹具的s参数和所述内插点的s参数进行毫米波宽带功率校准修正。
10.于本发明一实施例中，所述校准标准件包括开路、负载和四个不同延时的短路。
11.于本发明一实施例中，所述超定方程组为，其中γ
o
和γ
l
分别为所述开路和所述负载的实际反射系数，γ
s1
、γ
s2
、γ
s3
、γ
s4
为所述四个不同延时的短路的实际反射系数；γ
mo
和γ
ml
分别为所述开路和所述负载的测试反射系数，γ
ms1
、γ
ms2
、γ
ms3
、γ
ms4
为所述四个不同延时的短路的测试反射系数；s
f11
、s
f12
、s
f21
、s
f22
为所述夹具的s参数。
12.于本发明一实施例中，基于所述超定方程组计算所述夹具的s参数包括以下步骤：设定、、、、，得到；设定s
f11
=s
f21
，基于x1、 x2、x3计算s
f11
、s
f12
、s
f21
、s
f22
。
13.于本发明一实施例中，对所述夹具的s参数进行圆形内插，获取内插点的s参数包括以下步骤：在所述夹具的s参数中依次选择三个点来构成或一个圆，获取所述圆的半径r和圆心坐标(x0, y0)；在所述三个点中选择一个参考点；根据获取内插点的s参数，其中，表示单位相位；n为所述三个点中相邻两点间需内插点数，k为内插点与所述参考点距离单位相位个数，φ
ref
为所述参考点相位，为所述夹具的s参数中相邻点的相位差。
14.本发明提供一种毫米波宽带功率校准修正系统，包括获取模块、构建模块、计算模块、内插模块和校准修正模块；所述获取模块用于对于同轴或波导端口的夹具上连接的校准标准件，获取所述校准标准件的测试反射系数和实际反射系数；所述构建模块用于基于所述测试反射系数和所述实际反射系数构建超定方程组；所述计算模块用于基于所述超定方程组计算所述夹具的s参数；所述内插模块用于对所述夹具的s参数进行圆形内插，获取内插点的s参数；所述校准修正模块用于基于所述夹具的s参数和所述内插点的s参数进行毫米波宽带功率校准修正。
15.本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的毫米波宽带功率校准修正方法。
16.本发明提供一种毫米波宽带功率校准修正终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述毫米波宽带功率校准修正终端执行上述的毫米波宽带功率校准修正方法。
17.如上所述，本发明的毫米波宽带功率校准修正方法及系统、存储介质及终端，具有以下有益效果：（1）采用构造求解超定方程组，求得其最小二阶乘解的方法来优化osl方法；利用测试冗余项降低随机误差干扰，提高测试精度，尤其在毫米波频段以上优势明显；结合圆形内插算法，可实现离线数据矢量扩展，不需要在每次功率测试时都进行夹具参数提取，大大提高了操作的便捷性；（2）通用性好，不受限于某一厂家仪器与软件，提高射频微波测试精度，推动整个行业的发展。
附图说明
18.图1显示为本发明毫米波宽带功率校准修正方法于一实施例中的流程图。
19.图2显示为本发明的基于osl方法的s参数提取方法的信号流图。
20.图3显示为本发明的圆形内插于一实施例中的结构示意图。
21.图4显示为本发明毫米波宽带功率校准修正系统于一实施例中的结构示意图。
22.图5显示为本发明毫米波宽带功率校准修正终端于一实施例中的结构示意图。
23.元件标号说明41
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获取模块42
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构建模块43
ꢀꢀꢀꢀ
计算模块44
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内插模块45
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校准修正模块51
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处理器52
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存储器。
具体实施方式
24.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
25.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
26.本发明的毫米波宽带功率校准修正方法及系统、存储介质及终端基于osl去嵌方法，在传统的osl方法上增加测试冗余项构造超定方程组，求得其最小二阶乘解来降低随机误差，提高测试精度；同时对已获得的s参数采用圆形内插算法，根据实际需要进行数据矢量放缩，不再需要每次测试时都进行校准修正，从而能够准确、便捷地进行毫米波宽带功率校准修正，有效提高了射频微波的测试精度。
27.如图1所示，于一实施例中，本发明的毫米波宽带功率校准修正方法包括以下步骤。
28.步骤s1、对于同轴或波导端口的夹具上连接的校准标准件，获取所述校准标准件的测试反射系数和实际反射系数。
29.具体地，在同轴或波导端口连接转接夹具如探针。根据实际情况在实际测试端面连接各校准标准件，如开路（open）、短路（short）、负载（load）。
30.基于osl方法的s参数提取方法的信号流图如图2所示。其中γ
mi
表示校准标准件在单端口校准平面处的测试反射系数，γ
i
表示校准标准件的实际反射系统。其中i可以表示开路、短路和负载。
31.由于短路结构最容易制造，因此以不同延时的短路作为测试冗余项形成偏置短路组（offset short series）。在本发明中，以四个不同延时的短路、开路、负载作为夹具s参数提取的校准标准件。设定γ
o
和γ
l
分别为所述开路和所述负载的自身的实际反射系数，γ
s1
、γ
s2
、γ
s3
、γ
s4
为所述四个不同延时的短路的自身的实际反射系数；γ
mo
和γ
ml
分别为所述开路和所述负载在单端口校准端面测试得到的测试反射系数，γ
ms1
、γ
ms2
、γ
ms3
、γ
ms4
为所述四个不同延时的短路在单端口校准端面测试得到的测试反射系数。s
f11
、s
f12
、s
f21
、s
f22
为所述夹具的s参数。
32.步骤s2、基于所述测试反射系数和所述实际反射系数构建超定方程组。
33.具体地，根据所述测试反射系数和所述实际反射系数构建超定方程组。
34.步骤s3、基于所述超定方程组计算所述夹具的s参数。
35.具体地，求解所述超定方程组的最小二阶乘解，来获取所述夹具的s参数。
36.于本发明一实施例中，基于所述超定方程组计算所述夹具的s参数包括以下步骤。
37.31）设定、、、
、，得到。
38.32）根据待去嵌夹具满足互易条件s
f11
=s
f21
，基于x1、 x2、x3计算s
f11
、s
f12
、s
f21
、s
f22
。
39.步骤s4、对所述夹具的s参数进行圆形内插，获取内插点的s参数。
40.具体地，根据不同测试实际情况，本发明采用圆形内插法补充非实测频点数据，从而获得与实际应用同频的夹具s参数。
41.于本发明一实施例中，对所述夹具的s参数进行圆形内插，获取内插点的s参数包括以下步骤。
42.41）在所述夹具的s参数中依次选择三个点来构成或一个圆，获取所述圆的半径r和圆心坐标(x0, y0)。
43.具体地，圆的方程为。如图3所示，在所述夹具的s参数中依次选择三个点即(x1, y1)、(x2, y2)和(x3, y3)，来构成或一个圆，根据上述方程获取所述圆的半径r和圆心坐标(x0, y0)。
44.42）在所述三个点中选择一个参考点。其中，参考点依据就近原则选取，即在所述三个点中选取与内插点相位差最小的点作为参考点。
45.43）根据获取内插点的s参数，其中，表示单位相位；n为所述三个点中相邻两点间需内插点数，k为内插点与所述参考点距离单位相位个数，φ
ref
为所述参考点相位，为所述夹具的s参数中相邻点的相位差。
46.步骤s5、基于所述夹具的s参数和所述内插点的s参数进行毫米波宽带功率校准修正。
47.具体地，在毫米波宽带功率校准修正时加载所述夹具的s参数和所述内插点的s参数构成的s参数文件进行嵌入，以完成校准修正。
48.如图4所示，于一实施例中，本发明的毫米波宽带功率校准修正系统包括获取模块41、构建模块42、计算模块43、内插模块44和校准修正模块45。
49.所述获取模块41用于对于同轴或波导端口的夹具上连接的校准标准件，获取所述校准标准件的测试反射系数和实际反射系数。
50.所述构建模块42与所述获取模块41相连，用于基于所述测试反射系数和所述实际反射系数构建超定方程组。
51.所述计算模块43与所述构建模块42相连，用于基于所述超定方程组计算所述夹具的s参数。
52.所述内插模块44与所述计算模块43相连，用于对所述夹具的s参数进行圆形内插，获取内插点的s参数。
53.所述校准修正模块45与所述内插模块44相连，用于基于所述夹具的s参数和所述内插点的s参数进行毫米波宽带功率校准修正。
54.其中，获取模块41、构建模块42、计算模块43、内插模块44和校准修正模块45的结
构和原理与上述宽带功率校准修正方法中的步骤一一对应，故在此不再赘述。
55.需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
56.例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system
‑
on
‑
a
‑
chip，简称soc)的形式实现。
57.本发明的存储上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的毫米波宽带功率校准修正方法。所述存储介质包括：rom、ram、磁碟、u盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
58.如图5所示，于一实施例中，本发明的毫米波宽带功率校准修正终端包括：处理器51及存储器52。
59.所述存储器52用于存储计算机程序。
60.所述存储器52包括：rom、ram、磁碟、u盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
61.所述处理器51与所述存储器52相连，用于执行所述存储器52存储的计算机程序，以使所述毫米波宽带功率校准修正终端执行上述的毫米波宽带功率校准修正方法。
62.优选地，所述处理器51可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
63.综上所述，本发明的毫米波宽带功率校准修正方法及系统、存储介质及终端采用构造求解超定方程组，求得其最小二阶乘解的方法来优化osl方法；利用测试冗余项降低随机误差干扰，提高测试精度，尤其在毫米波频段以上优势明显；结合圆形内插算法，可实现离线数据矢量扩展，不需要在每次功率测试时都进行夹具参数提取，大大提高了操作的便捷性；通用性好，不受限于某一厂家仪器与软件，提高射频微波测试精度，推动整个行业的发展。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
64.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。