本發(fā)明涉及微波功率計(jì)測(cè)量領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

為保證微波功率計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度，功率計(jì)通常備有用于自校準(zhǔn)的50MHz、0dBm的校準(zhǔn)信號(hào)源(或稱“參考信號(hào)源”以下簡(jiǎn)稱“校準(zhǔn)源”或“源”)。失配誤差的存在影響校準(zhǔn)結(jié)果，要評(píng)價(jià)這一影響，必須準(zhǔn)確測(cè)量校準(zhǔn)源的反射系數(shù)。

目前沒有專門用于50MHz校準(zhǔn)源反射系數(shù)測(cè)量的裝置，但有一些通用的信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法可以用于實(shí)現(xiàn)這一測(cè)量。

如果反射系數(shù)為Γ_G的信號(hào)源傳輸至無(wú)反射負(fù)載的功率為P₀，則當(dāng)其連接反射系數(shù)為Γ_L的負(fù)載時(shí)，負(fù)載損耗功率P_L可以表示為：

式中θ_G、θ_L分別為源及負(fù)載反射系數(shù)的相角。上面公式中存在P₀、θ_G及Г_G三個(gè)未知數(shù)，通過(guò)n(n≥3)次改變負(fù)載反射系數(shù)可以得到一個(gè)由n個(gè)方程構(gòu)成的方程組，解方程組即可得到Г_G。

功率座連接不同長(zhǎng)度的空氣線可以形成不同反射系數(shù)的負(fù)載，該負(fù)載的反射系數(shù)可以由網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得。測(cè)量原理圖如圖1所示，依次接入空氣線，分別得到P_L，i，利用冗余的方程，通過(guò)最小二乘法進(jìn)行迭代計(jì)算，最后可以得到信號(hào)源反射系數(shù)。

雖然相關(guān)技術(shù)給出了通用的信號(hào)源反射系數(shù)的測(cè)量方法，但該方法存在以下問(wèn)題：

1、該方法無(wú)法給出一個(gè)明晰的被測(cè)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其測(cè)量結(jié)果的不確定度不易評(píng)定；

2、測(cè)量裝置及測(cè)量過(guò)程復(fù)雜；

3、計(jì)算結(jié)果依賴于功率測(cè)量準(zhǔn)確度，通常必須有冗余的測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法，通過(guò)特定相移條件下校準(zhǔn)源功率量值的測(cè)量確定其反射系數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法，包括以下步驟：S1：根據(jù)信號(hào)源的反射系數(shù)、所述信號(hào)源傳輸至無(wú)反射負(fù)載的功率、負(fù)載的反射系數(shù)、所述信號(hào)源的反射系數(shù)的相角和所述負(fù)載的反射系數(shù)的相角得到負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式，其中，所述信號(hào)源的反射系數(shù)、所述信號(hào)源傳輸至無(wú)反射負(fù)載的功率和所述信號(hào)源的反射系數(shù)的相角未知；S2：通過(guò)所述負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式，并所述將所述信號(hào)源的反射系數(shù)的相角和所述負(fù)載的反射系數(shù)的相角之和調(diào)整第一預(yù)設(shè)角度以得到負(fù)載輸入功率的第一表達(dá)式；通過(guò)所述負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式，并將所述信號(hào)源的反射系數(shù)的相角和所述負(fù)載的反射系數(shù)的相角之和調(diào)整第二預(yù)設(shè)角度以得到負(fù)載輸入功率的第二表達(dá)式；S3：聯(lián)立所述負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式、所述負(fù)載輸入功率的第一表達(dá)式和所述負(fù)載輸入功率的第二表達(dá)式得到所述信號(hào)源的反射系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法，通過(guò)特定相移條件下校準(zhǔn)源功率量值的測(cè)量確定其反射系數(shù)。對(duì)于配有熱敏電阻功率計(jì)的微波實(shí)驗(yàn)室而言，僅需再配備兩條特定長(zhǎng)度的電纜即可進(jìn)行測(cè)量；可以得到校準(zhǔn)源反射系數(shù)模值的數(shù)學(xué)表達(dá)式，不需要冗余測(cè)量，而且對(duì)于測(cè)量結(jié)果的不確定度可以進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)定。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，所述負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式為：

其中，P_I為負(fù)載入射功率，Γ_G為所述信號(hào)源的反射系數(shù)，P₀為所述信號(hào)源傳輸至無(wú)反射負(fù)載的功率，Γ_L為所述負(fù)載的反射功率，θ_G、θ_L分別為所述信號(hào)源的反射系數(shù)的相角和所述負(fù)載的反射系數(shù)的相角。

進(jìn)一步地，所述第一預(yù)設(shè)角度為180°，所述第二預(yù)設(shè)角度為90°，

則所述負(fù)載輸入功率的第一表達(dá)式為：

則所述負(fù)載輸入功率的第二表達(dá)式為：

進(jìn)一步地，在步驟S3中，所述信號(hào)源的反射系數(shù)的表達(dá)式為：

其中，

進(jìn)一步地，還包括：

S4：通過(guò)以下公式對(duì)所述負(fù)載輸入功率的第一表達(dá)式和所述負(fù)載輸入功率的第二表達(dá)式進(jìn)行修正：

其中，P′_I,180°、P′_I,90°分別為連接相應(yīng)電纜時(shí)功率計(jì)讀數(shù)，A_180°、A_90°分別為相應(yīng)電纜的傳輸損耗。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是相關(guān)技術(shù)中的負(fù)載的反射系數(shù)的測(cè)量原理圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法的測(cè)量原理圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法。

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法的流程圖，圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法的測(cè)量原理圖。

請(qǐng)參考圖2和圖3，一種微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法，包括以下步驟：

S1：根據(jù)信號(hào)源的反射系數(shù)、信號(hào)源傳輸至無(wú)反射負(fù)載的功率、負(fù)載的反射系數(shù)、信號(hào)源的反射系數(shù)的相角和負(fù)載的反射系數(shù)的相角得到負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式。其中，信號(hào)源的反射系數(shù)、信號(hào)源傳輸至無(wú)反射負(fù)載的功率和信號(hào)源的反射系數(shù)的相角未知。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式為：

其中，P_I為負(fù)載入射功率，Γ_G為所述信號(hào)源的反射系數(shù)，P₀為所述信號(hào)源傳輸至無(wú)反射負(fù)載的功率，Γ_L為所述負(fù)載的反射功率，θ_G、θ_L分別為所述信號(hào)源的反射系數(shù)的相角和所述負(fù)載的反射系數(shù)的相角。

S2：通過(guò)負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式，并將信號(hào)源的反射系數(shù)的相角和負(fù)載的反射系數(shù)的相角之和調(diào)整第一預(yù)設(shè)角度以得到負(fù)載輸入功率的第一表達(dá)式；通過(guò)負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式，并將信號(hào)源的反射系數(shù)的相角和負(fù)載的反射系數(shù)的相角之和調(diào)整第二預(yù)設(shè)角度以得到負(fù)載輸入功率的第二表達(dá)式。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一預(yù)設(shè)角度為180°，第二預(yù)設(shè)角度為90°。則負(fù)載輸入功率的第一表達(dá)式為：

則負(fù)載輸入功率的第二表達(dá)式為：

S3：聯(lián)立負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式、負(fù)載輸入功率的第一表達(dá)式和負(fù)載輸入功率的第二表達(dá)式得到信號(hào)源的反射系數(shù)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟S3進(jìn)一步包括：聯(lián)立負(fù)載入射功率的一般表達(dá)式、負(fù)載輸入功率的第一表達(dá)式和負(fù)載輸入功率的第二表達(dá)式：

|Γ_G|⁴|Γ_L|⁴+F|Γ_G|²|Γ_L|²+1＝0；

式中，

最后可以解得

將F的分子、分母同除以得到下式：

令可得到下式：

通過(guò)上述計(jì)算過(guò)程可知，如果已知功率座反射系數(shù)，僅需再測(cè)得三個(gè)功率值即可計(jì)算得到校準(zhǔn)源的反射系數(shù)。180°、90°相移可以通過(guò)使用λ/4、λ/8的傳輸線獲得，對(duì)于50MHz信號(hào)而言，所需傳輸線的電長(zhǎng)度分別為1.5米及0.75米。電纜自身反射系數(shù)的影響可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量結(jié)果予以修正，對(duì)于50MHz信號(hào)而言，通常這一量值很小(＜0.005)，可以忽略不計(jì)。由于使用的是同一只功率座，測(cè)量過(guò)程中的校準(zhǔn)因子不變，因此上面三個(gè)入射功率的比值等于功率計(jì)相應(yīng)指示功率的比值，又由于進(jìn)行的僅是功率比值計(jì)算，對(duì)于功率計(jì)自身測(cè)量準(zhǔn)確度的要求不高。功率座反射系數(shù)可以由網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得。一般功率計(jì)校準(zhǔn)源的反射系數(shù)較小，為了獲得足夠高的分辨率以保證測(cè)量準(zhǔn)確度，作為負(fù)載的功率座應(yīng)當(dāng)工作在大失配狀態(tài)，改變同軸熱敏電阻功率座的工作阻值可以實(shí)現(xiàn)這一目的，例如將正常工作阻值為200ohms的熱敏電阻功率座偏置在100ohms工作時(shí)，其反射系數(shù)模值約為0.333。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在步驟S3之后還包括以下步驟：

S4：為消除電纜損耗的影響，通過(guò)以下公式對(duì)所述負(fù)載輸入功率的第一表達(dá)式和所述負(fù)載輸入功率的第二表達(dá)式進(jìn)行修正：

其中，P′_I,180°、P′_I,90°分別為連接相應(yīng)電纜時(shí)功率計(jì)讀數(shù)，A_180°、A_90°分別為相應(yīng)電纜的傳輸損耗(dB)，A_180°、A_90°可以用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量得到。

另外，本發(fā)明實(shí)施例的微波功率計(jì)中校準(zhǔn)信號(hào)源反射系數(shù)測(cè)量方法的其它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。