針對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀電子校準件的校準標準選取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及矢量網(wǎng)絡(luò)分析領(lǐng)域，尤其是一種針對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀電子校準件的校 準標準選取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀電子校準件的各種阻抗?fàn)顟B(tài)由傳輸線、電子開關(guān)和電子標準共同 確定。由于在信號通道中有多個器件的互聯(lián)，存在著多個不連續(xù)點。這些不連續(xù)點的存在 對控制各種阻抗?fàn)顟B(tài)的參數(shù)會帶來影響，使建立電子標準的精確模型變得非常困難，帶來 的多重反射會使電子標準的實際S參數(shù)和設(shè)計值之間發(fā)生嚴重偏離。再加上微部件組裝等 不確定因素的影響，致使生產(chǎn)出來的電子校準件標準間有"標準沖突"的現(xiàn)象。
[0003] 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀通過電子校準件校準之后，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的誤差將通過各個標 準的標定值和測量值被量化，這就是端口誤差系數(shù)求解。根據(jù)電子校準可以提供多種標準 的優(yōu)勢，使用可變權(quán)重電子校準算法對超定方程組求解可以對提高誤差系數(shù)求解精度。
[0004] 誤差系數(shù)求解過程為：
[0005] a、每一個端口上進行加權(quán)最小二乘法求解，得到每個端口對應(yīng)的反射誤差系數(shù) 項。
[0006] b、每兩個端口間使用十二項誤差模型求解對應(yīng)傳輸誤差系數(shù)項。
[0007] 兩端口間的傳輸誤差項求解為通常的線性方程求解。而單端口反射誤差系數(shù)采用 的是超定方程最小二乘求解。誤差系數(shù)方向性、源匹配、反射跟蹤分別由EDF、ESF、E rf表示， Γ\表示電子標準的測量值，Γ表示電子標準的定標值。誤差模型建立了誤差系數(shù)項、待測 件真實值、待測件測試值之間的關(guān)系，如圖1所示。
[0008] 從誤差模型可以得到：
[0009] Γ m - E DF_ (EdfEsf_Erf) Γ +Esf TmT (I)
[0010] 對于電子校準件校準，其校準模塊由CMOS開關(guān)組成，提供校準所需的反射電子標 準和直通電子標準。原理圖見圖2,8個控制信號用來選擇校準標準，從而完成校準。
[0011] 利用圖2所示的校準模塊單個端口上（如端口 1)可以構(gòu)成8個電子標準阻抗?fàn)?態(tài)，其對應(yīng)的標準值為Γ\、Γ2、Γ3、Γ4、Γ5、Γ 6、Γ7、rs。標準值的確定通過使用高精密 儀器定標得到。校準過程中的測量值為Γμ、Γ&、1\ 3、Γμ、Γ#、Γμ、1\7、Γ^。
[0012] 對于上述電子校準件提供的8個電子標準阻抗?fàn)顟B(tài)，得到方程組用矩陣形式表 示：
[0014] 將其簡化表示為：
[0015] AXx = b (3)
[0016] 在利用最小二乘求解方程時，如果出現(xiàn)病態(tài)矩陣，方程將無解或存在錯誤解。而電 子校準件作為MMIC實現(xiàn)的標準指標遠不如機械標準件指標，但這并不妨礙這些MMIC阻抗 狀態(tài)稱為一種電子校準標準，因為電子校準使用基于數(shù)據(jù)文件的定標方式和多標準多狀態(tài) 的誤差系數(shù)求解算法，使用這些標準一樣可以進行精確的誤差系數(shù)求解，但對這種標準有 三個基本的要求：
[0017] ①標準狀態(tài)曲線不能有突變點存在，避免在誤差系數(shù)求解計算中不能正確的進行 插值計算。
[0018] ②每個頻率點的各個標準的阻抗?fàn)顟B(tài)在史密斯原圖上能分布散開，即各個電子標 準阻抗?fàn)顟B(tài)要有獨立性，這樣能保證誤差系數(shù)求解過程中所列方程組為非病態(tài)矩陣，降低 誤差系數(shù)的求解精度。
[0019] ③標準的阻抗?fàn)顟B(tài)要具有穩(wěn)定性，能在較長的時間內(nèi)保持穩(wěn)定，避免頻繁的定標 操作。
[0020] 從圖3可以看出，隨著頻率的升高，在40GHz附近，各個標準的阻抗曲線逐漸擰在 一起，這種阻抗?fàn)顟B(tài)趨于一致的現(xiàn)象已不能保證電子標準的獨立性。從而不能保證最小二 乘求解時，方程（3)不出現(xiàn)病態(tài)。
[0021] 另外模塊內(nèi)還有用于溫度控制的電路。模塊外部還需裝配相應(yīng)的微波模塊接頭。
[0022] 也就是說，不同電子校準件裝配后的相同標準定標值，是有區(qū)別的。這種不一致性 也造成了方程（3)求解時，不能通過某個校準件的特性來確定整個批次的校準件特性。
[0023] 現(xiàn)有電子校準件在提高指標方面，主要是通過詳細的麗IC設(shè)計、嚴格的流片工 藝、高精度的連接器設(shè)計等方法。在算法上主要是在原有最小二乘基礎(chǔ)上，進行加權(quán)處理來 提高校準精度。
[0024] 從工藝、設(shè)計方面出發(fā)的改進是提高電子校準件校準精度的根本。但是現(xiàn)有工藝 和設(shè)計方案已經(jīng)固定，提高的余量有限。
[0025] 通過加權(quán)最小二乘方法對校準精度提高時，需要依據(jù)校準件標準的特性進行權(quán)值 的設(shè)置。由于校準件批次一致性難以保證，不能對某個電子校準件進行權(quán)值計算，然后應(yīng)用 到全部校準件的校準計算上，即可生產(chǎn)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種針對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀電子校準件的 校準標準選取方法。
[0027] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0028] 針對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀電子校準件的校準標準選取方法，其特征在于，所述校準標 準選取方法采用如下步驟：
[0029] 步驟1，將電子校準件的定標值轉(zhuǎn)化為在史密斯圓圖上的數(shù)值，電子校準件的定標 值個數(shù)為η ;
[0030] 步驟2,利用方程求解出不同標準定標值間的相關(guān)性數(shù)值r(i，j);
[0031] 步驟3,將步驟2中獲得的所有的相關(guān)性參數(shù)構(gòu)成矩陣R ;
[0032] 步驟4,設(shè)定相關(guān)容忍度閾值ζ (0〈ζ〈1);
[0033] 步驟5,利用選取標準來選取標準組合；
[0034] 步驟6,在電子校準件固件程序中，標記步驟5選取的標準組合；
[0035] 步驟7,利用電子校準件校準時，選擇標記的標準進行測量并進行單端口誤差的求 解；
[0036] 步驟8,利用單端口系統(tǒng)誤差，結(jié)合直通測量數(shù)據(jù)得到傳輸跟蹤、負載匹配誤差。
[0037] 所述步驟2中利用如下方程求解出不同標準定標值間的相關(guān)性數(shù)值：
[0039] 其中：t為定標點，p為定標點總數(shù)，Γ it為第i個標準在定標點t上的定標值，.Ff 為第i個標準所有定標值的平均值，r(i，j)表示第i個標準與第j個標準的相關(guān)性，并且 r (i，j) = r (j, i) 〇
[0040] 所述步驟3中矩陣R為：
[0042] 所述步驟5中利用選取標準來選取標準組合采用如下步驟：
[0043] A、選取的標準數(shù)為V，令V = η ;
[0044] Β、若V < 3,則沒有符合要求的組合，退出運算；
[0045] 若V > 3，在η個標準中選取V個標準（總共有_.€^個組合），針對每個組合由步驟 3得到相關(guān)矩陣，并記作&、I、…iI q，對Rvl的矩陣元素求模值，然后元素累加得到Svl，同 理矩陣
：中找到最小的值，記作 R . v'mm.
[0046] CjtIvmn是否滿足步驟4設(shè)置的閾值要求進行判斷，判斷是否滿足閾值要求：
若滿足此要求，記錄構(gòu)成氣mitt的標準，成功退出；若不滿足此要求，V減少1，重 復(fù)步驟B，再次進入循環(huán)進行計算判斷；
[0047] 其中，武胃n-V排除對角線元素的影響，V(V-I)為剩余元素的總數(shù)。
[0048] 采用如上技術(shù)方案取得的有益技術(shù)效果為：
[0049] 本發(fā)明充分利用了電子校準件可以存儲信息的特點，將可用標準進行標記，無需 對硬件方面進行更改。
[0050] 本發(fā)明通過校準件標準測量計算，利用對電子校準件定標標準的相關(guān)性，計算得 到相關(guān)性矩陣，并依據(jù)閾值得到相關(guān)性弱的標準，能有效避免"標準沖突"的現(xiàn)象，標記的標 準運用到校準過程中，提高校準的速度和精度，且可生產(chǎn)性強。
[0051] 標準選擇過程在電子校準件定標之后，僅需根據(jù)定標數(shù)據(jù)通過程序自動計算，無 需人為參與，適合自動化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0052] 圖