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天饋線測(cè)試儀的嵌入式電子校準(zhǔn)

本文介紹一種應(yīng)用于天饋線測(cè)試儀的嵌入式電子校準(zhǔn)方法，提出了一種對(duì)內(nèi)置電子標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定值的特殊方法，解決了校準(zhǔn)端面和測(cè)試端面不一致的問題。文章詳細(xì)論述了該方法的理論模型和相關(guān)公式推導(dǎo)。最后給出了嵌入式校準(zhǔn)與常規(guī)機(jī)械校準(zhǔn)的實(shí)際測(cè)試結(jié)果對(duì)比。

1. 引言

天饋線測(cè)試儀本質(zhì)是一臺(tái)單端口的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，為實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量，需要在測(cè)量前進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)質(zhì)量直接決定測(cè)量精度。現(xiàn)在廣泛使用的校準(zhǔn)方法是在儀器外部連接校準(zhǔn)件來實(shí)現(xiàn)，在測(cè)試時(shí)移除校準(zhǔn)件再連接被測(cè)件進(jìn)行測(cè)試。這使得測(cè)量結(jié)果引入了操作者的人為因數(shù)，增加了測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)，也增加了操作者的負(fù)擔(dān)。

本文介紹的嵌入式校準(zhǔn)是在電子校準(zhǔn)技術(shù)基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)的一種自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，操作者不需要進(jìn)行額外的校準(zhǔn)連接即可完成校準(zhǔn)，校準(zhǔn)速度快、效率高、一致性好。

2. 嵌入式校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法

實(shí)現(xiàn)嵌入式校準(zhǔn)的原理框圖如圖1所示。天饋線測(cè)試儀與端口之間嵌入一個(gè)電子校準(zhǔn)模塊。電子校準(zhǔn)模塊由微波電子開關(guān)、多個(gè)反射標(biāo)準(zhǔn)、一個(gè)直通傳輸線組成。

校準(zhǔn)時(shí)，天饋線測(cè)試儀通過微波電子開關(guān)分別連接到電子標(biāo)準(zhǔn)模塊的不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)試值和標(biāo)稱值的一系列運(yùn)算，獲取儀器的系統(tǒng)誤差系數(shù)。測(cè)量時(shí)，電子開關(guān)到直通，利用校準(zhǔn)時(shí)獲取的系統(tǒng)誤差系數(shù)對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正，從而得到被測(cè)件的精確參數(shù)。

該方法存在的問題是，校準(zhǔn)端面為圖1中的參考面A ，而測(cè)試端面為圖1中的參考面B ，最后的測(cè)試結(jié)果ΓA實(shí)際是網(wǎng)絡(luò)S （包括電子開關(guān)、直通傳輸線）的參數(shù)和被測(cè)件參數(shù)ΓB的合成。其信號(hào)流圖如圖2所示。

在圖1中，從參考面A 看天饋線測(cè)試儀，其誤差模型圖[1]如圖3a 所示，其三個(gè)系統(tǒng)誤差項(xiàng)分別為方向性誤差，源匹配誤差，和反射跟蹤誤差；從參考面B 看天饋線測(cè)試儀，其誤差模型如圖3b 所示，其三個(gè)系統(tǒng)誤差項(xiàng)分別為方向性誤差，源匹配誤差，和反射跟蹤誤差。

通過對(duì)電子標(biāo)準(zhǔn)模塊重新定值，使其定值的參數(shù)包含了網(wǎng)絡(luò)S 的相關(guān)信息，利用這種經(jīng)過偏移定值的電子標(biāo)準(zhǔn)模塊對(duì)天饋線測(cè)試進(jìn)行校準(zhǔn)和誤差修正………