同轴S参数相位标准器及其设计、实现以及定标方法与流程

本发明属于相位标准器，具体涉及一种同轴s参数相位标准器及其设计、实现以及定标方法。

背景技术：

1、矢量网络分析仪是用于测量微波放大器、耦合器、功分器、隔离器等微波网络的仪器，广泛应用于微波器件研制、制造、校准等各个环节。由于矢量网络分析仪存在系统误差，在使用之前必须对其进行校准，校准后为了检验仪器的校准状态，需要使用一系列具有定标值的检验件对矢量网络分析仪进行检验。检验件主要包括反射幅度标准器、传输幅度标准器和传输相位标准器。其中反射幅度标准器主要使用标准失配器或失配空气线实现，传输幅度标准器主要采用标准衰减器实现，传输相位标准器主要采用理想匹配传输线实现。在67ghz以下的频段，微波传输线形式通常同轴传输线。

2、传统的同轴s参数相位标准器采用有介质支撑的空气介质传输线，但由于支撑介质的介电常数与空气不同，电磁波在支撑介质中的传播速度与空气中的传播速度不同；传输相位的理论值与通过物理尺寸计算的理论值之间存在差异，使得该传统的同轴s参数相位标准器的定标值不能完全使用物理尺寸计算得到，不适合作为传输相位的最高标准器使用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种同轴s参数相位标准器及其设计、实现以及定标方法，能够实现同轴s参数相位标准器的定标值完全可以通过物理尺寸计算得到，进而可以作为传输相位的最高标准器使用。

2、为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种同轴s参数相位标准器的设计、实现以及定标方法，包括：

3、步骤s1：根据工作频段确定同轴s参数相位标准器的类型并确定所述同轴s参数相位标准器的外导体内直径和内导体外直径；

4、步骤s2：将在整个所述工作频段内相位变化覆盖-180°～+180°对应的长度值确定为所述同轴s参数相位标准器的长度；

5、步骤s3：对加工完成后的所述同轴s参数相位标准器的所述外导体内直径、所述内导体外直径以及所述长度进行物理尺寸的定标；

6、步骤s4：计算所述工作频段内各频率对应的相移值，并将所述相移值设置为所述同轴s参数相位标准器各频率对应的标准值。

7、进一步地，在所述步骤s1中，所述工作频段dc～18ghz采用n型或者apc-7mm接头，所述工作频段dc～26.5ghz采用apc-3.5mm接头，所述工作频段dc～50ghz采用apc-2.4mm接头。

8、进一步地，所述apc-3.5mm接头的所述外导体内直径为φo_in、所述内导体外直径为φi_out，其中φo_in为3.5mm、φi_out为1.52mm。

9、进一步地，在所述步骤s4中，计算所述工作频段内各频率对应的相移值的步骤包括：

10、选择实际所需定标的频点；

11、根据所述频点计算所述各频率对应的波长；

12、计算所述各频率对应的相移。

13、进一步地，所述波长采用公式λ＝c/f计算，其中，λ为波长，单位为米；c为光速，单位为米每秒；f为频率,单位为赫兹。

14、进一步地，所述相移采用公式计算，其中，为相移，单位为弧度；l为定标后的所述同轴s参数相位标准器的长度，单位为米。

15、进一步地，在所述步骤s2中，所述同轴s参数相位标准器的长度为20mm～55mm。

16、进一步地，所述内导体包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段固定连接，所述第一段1采用弹性导电材料制成，所述第二段采用刚性导电材料制成。

17、进一步地，所述弹性导电材料为铍青铜或者锡青铜，所述刚性导电材料为黄铜或者不锈钢。

18、进一步地，所述第一段位于所述内导体的female端，所述第二段位于所述内导体的male端。

19、应用本发明的技术方案，可以通过以下步骤可以对同轴s参数相位标准器进行设计、实现以及定标。

20、步骤s1：根据工作频段确定同轴s参数相位标准器的类型并确定同轴s参数相位标准器的外导体内直径和内导体外直径；

21、步骤s2：将在整个工作频段内相位变化覆盖-180°～+180°对应的长度值确定为同轴s参数相位标准器的长度；

22、步骤s3：对加工完成后的同轴s参数相位标准器的外导体内直径、内导体外直径以及长度进行物理尺寸的定标；

23、步骤s4：计算工作频段内各频率对应的相移值，并将相移值设置为同轴s参数相位标准器各频率对应的标准值。其中，利用公式λ＝c/f计算波长的值，此后，利用公式计算各频率的相移值。

24、如此设计得到的同轴s参数相位标准器的内导体与外导体之间介质均匀连续，可以使用物理尺寸的定标值计算得到该同轴s参数相位标准器相移的理论值，使用该理论值作为传输相位的定标值用于检验矢量网络分析仪传输相位的测量准确度。该方法使得传输相位标准器可向长度溯源，通过物理尺寸定标确定其传输相位的理论值，定标结果准确度高，尤其适合作为传输相位的最高标准使用。

25、此外，本申请将内导体分为第一段和第二段，内导体的第一段为female端，采用锡青铜材料和铍青铜制成，第二段为male端，male端采用黄铜或者不锈钢制成。如此，保证内导体female端的电压驻波比及内导体与外导体之间的同心度的同时，还保证了其技术指标。结构简单、易于实现、成本低。

技术特征：

1.一种同轴s参数相位标准器的设计、实现以及定标方法，其特征在于，所述设计、实现以及定标方法包括：

2.根据权利要求1所述的设计、实现以及定标方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述工作频段dc～18ghz采用n型或者apc-7mm接头，所述工作频段dc～26.5ghz采用apc-3.5mm接头，所述工作频段dc～50ghz采用apc-2.4mm接头。

3.根据权利要求2所述的设计、实现以及定标方法，其特征在于，所述apc-3.5mm接头的所述外导体(11)内直径为φo_in、所述内导体(12)外直径为φi_out，其中φo_in为3.5mm、φi_out为1.52mm。

4.根据权利要求1所述的设计、实现以及定标方法，其特征在于，在所述步骤s4中，计算所述工作频段内各频率对应的相移值的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的设计、实现以及定标方法，其特征在于，所述波长采用公式λ＝c/f计算，其中，λ为波长，单位为米；c为光速，单位为米每秒；f为频率,单位为赫兹。

6.根据权利要求3所述的设计、实现以及定标方法，其特征在于，所述相移采用公式计算，其中，为相移，单位为弧度；l为定标后的所述同轴s参数相位标准器(10)的长度，单位为米。

7.根据权利要求1所述的设计、实现以及定标方法，其特征在于，在所述步骤s2中，所述同轴s参数相位标准器(10)的长度为20mm～55mm。

8.根据权利要求1所述的设计、实现以及定标方法，其特征在于，所述内导体(12)包括第一段(121)和第二段(122)，所述第一段(121)和所述第二段(122)固定连接，所述第一段(121)采用弹性导电材料制成，所述第二段(122)采用刚性导电材料制成。

9.根据权利要求8所述的设计、实现以及定标方法，其特征在于，所述弹性导电材料为铍青铜或者锡青铜，所述刚性导电材料为黄铜或者不锈钢。

10.根据权利要求8所述的设计、实现以及定标方法，其特征在于，所述第一段(121)位于所述内导体(12)的female端，所述第二段(122)位于所述内导体(12)的male端。

技术总结
本发明公开了一种同轴S参数相位标准器及其设计、实现以及定标方法。该方法包括：步骤S1：根据工作频段确定同轴S参数相位标准器的类型并确定同轴S参数相位标准器的外导体内直径和内导体外直径；步骤S2：将在整个工作频段内相位变化覆盖‑180°～+180°对应的长度值确定为同轴S参数相位标准器的长度；步骤S3：对加工完成后的同轴S参数相位标准器的外导体内直径、内导体外直径以及长度进行物理尺寸的定标；步骤S4：计算工作频段内各频率对应的相移值，并将相移值设置为同轴S参数相位标准器各频率对应的标准值。本发明能够实现同轴S参数相位标准器的定标值完全可以通过物理尺寸计算得到，作为传输相位的最高标准器使用。

技术研发人员：刘杰,杨春涛,陈婷,杨宏,程晓文,王浩宇
受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13