[發明專利]一種基于阻抗的矢量網絡分析儀的校準方法

在審

• 申請號: 202010697470.3
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111999560A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 張福洪;張巖;易志強;岑友一;陳豪俊;李祥振;任繼安
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R35/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

1.一種基于阻抗的矢量網絡分析儀的校準方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

步驟一、單片機給予時鐘電路信號后，時鐘電路產生兩路信號，其中一路為發射信號Ur，送到電橋電路，另一路為本振信號Ul，送往混頻電路；其中本振信號比發射信號要高5KHz的頻率，在電橋電路中，當被測器件不為50歐姆時，電橋的橋臂兩端會產生電壓差，后通過混頻電路將本振信號與電橋產生的差分信號進行混頻，得到混頻信號，其中電橋產生的差分電壓為U₁和U₂，本振信號為U₃，混頻信號為U₁U₃和U₂U₃；

步驟二、在混頻電路輸出電壓信號后，通過ADC電路的濾波功能，將高頻信號濾除后剩下5KHz的低頻信號進行信號處理，濾波后的電壓為CU₁U₃和CU₂U₃,其中C為濾波器的濾波系數，由低通濾波器的數值所決定；

步驟三、ADC電路將濾波后的電壓信號傳送給單片機電路進行信號處理，其中待測參數S由電壓關系得出，在混頻電路中設置三個混頻器，將其中一個混頻器設置為參考混頻器，負責提供參考信號U₄，一個混頻器設置為反射信號，負責測量電壓反射參數,即CU₁U₃-CU₂U₃，一個混頻器設置為傳輸混頻器，負責測量傳輸電壓參數U₅，測得電壓反射信號與參考信號的比值S11m,測得傳輸電壓信號與參考信號的比值S21m；待測參數S包括S11m和S21m；

其中

步驟四、由ADC測得的電壓參數由于有系統外的干擾存在，導致了此時測量得到的S參數過大，因此在此時通過校準將測量得到的S參數轉化為實際S參數；通過梅森公式計算得到實際的S11、S21的數值如下式所示；

其中ED表示端口的方向性誤差，ER表示端口的反向跟蹤誤差，ES表示源失配誤差，EX表示前向誤差；

步驟五、通過增加誤差系數δ，來修正S參數，使得測量誤差在時域中能夠大幅度降低；此時誤差修正公式如下式所示；

其中S12＝S22＝S12m＝S22m＝0,

步驟六、根據步驟五通過數學方法推出實際S參數與理想S參數之間的偏差函數如式(1)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)、式(7)所示；

其中L²S21-LS11＝0，S11＝Γ+δS11m；

步驟七、通過步驟六求得系統中的靈敏度系數為式(8)、式(9).

2.根據權利要求1所述的一種基于阻抗的矢量網絡分析儀的校準方法，其特征在于：該方法所基于的系統由時鐘電路、電橋電路、混頻電路、ADC電路和顯示電路以及單片機電路組成；混頻電路的信號輸出端與ADC電路的信號輸入端連接；時鐘電路的信號輸出端與電橋電路的時鐘信號輸入端、混頻電路的時鐘信號輸入端連接，電橋電路的信號輸出端與混頻電路的信號輸入端連接，ADC電路與單片機信號輸入端連接，單片機的時鐘控制信號輸出端與時鐘電路信號輸入端連接；單片機的顯示信號輸出端與顯示電路的信號輸入端連接。