一种微波功率探头的内部校准电路及校准方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种微波功率探头的内部校准电路，还涉及 一种微波功率探头的内部校准方法。
【背景技术】
[0002] 为保证微波功率测试的准确度，在测试之前，需要对功率探头和主机进行校准，将 功率探头和主机定标到功率标准。
[0003]目前已有的功率标准采取的方案是在功率计主机内部带有一个频率固定、而功率 可变的校准源，具体指标为：
[0004] 频率：IGHz ;
[0005] 功率范围：_40dBm ~+2OdBm ;
[0006] 校准步进：IdB/点；
[0007] 校准时间：120秒。
[0008] 目前在功率计主机内部带有校准源的方案存在以下局限性：
[0009] (1)成本高：在主机内部需要带有一块校准源电路板，成本预计2000元~3000 元；
[0010] (2)校准操作性差：校准需要将功率探头从被测设备端口移到校准源的输出端 口，校准完成后再将功率探头接到被测设备端口中，操作不方便；
[0011] (3)校准时间长：整个校准过程需要从+20dBm开始，以IdB/点为步进进行校准， 一直校准到_40dBm，整个校准过程约120秒。
【发明内容】
[0012] 本发明提出了一种微波功率探头的内部校准电路及校准方法，用户在测试过程 中，无需将功率探头从测试设备移开，即可实现功率探头的准确定标，从而保证功率测量的 准确性。
[0013] 本发明在微波功率探头中实现了功率标准的准确传递，从而保证经过定标后的功 率探头接在不同功率计主机上，都能保证功率的准确测量。
[0014] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0015] -种微波功率探头内部校准电路，包括：
[0016] 微波功率探头Al，多芯电缆A2,主机功率测量通道A3 ;
[0017] 微波信号Bl输入后，经过+、-检波的二极管检波器对（A4、A5)检波输出电压相 反、幅度相同的+、-检波电压B2、B3 ;
[0018] 当在正常测量时候，高速开关（A6、A7)将通路B2与B6导通、B3与B7导通；
[0019] 精密输入运算放大器A12将D/A转换器All的输出电压M进行反向I : 1的放 大；
[0020] EEPROM A13中保存了探头的各种补偿数据；
[0021] 接口扩展器A14通过IIC总线控制端口输出状态，分别用于控制高速开关（A6、A7) 的开关选择和对D/A转换器All的控制信号进行操作；
[0022] 线性差分放大器A6增强信号的传输能力，将信号通过电缆传输到功率计主机。
[0023] 可选地，D/A转换器All为14位输出。
[0024] 可选地，EEPROM A13中保存了探头的各种补偿数据，包括自动校准中+20dBm、0dBm 对应的DAC设置值、二极管检波器的线性、频率响应和温度响应的补偿数据。
[0025] 可选地，接口扩展器A14为8端口 IIC总线的接口扩展器。
[0026] 基于上述微波功率探头内部校准电路的校准方法，包括以下步骤：
[0027] 步骤（1)，主机从EEPR0MA13中读取出线性、频率响应和温度响应的补偿数据，以 及+20dBm和OdBm的DAC设定值，并在主机中生成探头线性补偿表格、探头频响补偿表格和 探头温度补偿表格；
[0028] 步骤（2)，将通路M与B6、B5与B7导通，分别设置D/A转换器All的DAC值为 +20dBm和OdBm定标的DAC值；
[0029] 步骤（3)，分别记录DAC设置为+20dBm和OdBm时的采样ADC值（标准ADC+2QdBni，标 准 ADCimbJ ;
[0030] 步骤（4)，在探头线性补偿表格中，查找+20dBm和OdBm对应的ADC值（探头 ADC+20(jBnij ADCodBm)；
[0031] 步骤（5)，计算该主机ADC与探头线性补偿数据ADC的线性误差：
[0033] 步骤（6)，在实际测量中，需要将测得的ADC值（实测ADC)进行误差修正，得到线 性修正后的ADC值（修正ADC):
[0034] 修正 ADC =实测 ADCX (I-E);
[0035] 步骤（7)，得到线性修正过ADC值（修正ADC)后，以修正ADC为基准，在探头线性 补偿表格中查表得到准确的功率值。
[0036] 本发明的有益效果是：
[0037] (1)本发明相对于在主机内部带有校准源板的方法，成本预计节省2000元~3000 元；
[0038] (2)无需将微波功率探头从被测设备端口移开，就可以完成校准；
[0039] (3)校准时间短：在1秒钟之内完成校准。
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
[0041] 图1为本发明微波功率探头内部校准电路的硬件原理图。
[0042] 附图标记说明：
[0043] Al :微波功率探头；
[0044] A2:多芯电缆；
[0045] A3 :主机功率测量通道；
[0046] A4、A5 :二极管检波器；
[0047] A6、A7 :尚速开关；
[0048] A8 :对数放大器；
[0049] A9 :线性差分放大器；
[0050] AlO :2. 5V精密电压基准源；
[0051] All : 14位输出的D/A转换器；
[0052] A12 :精密输入运算放大器；
[0053] A13 :串行电可擦除可编程存储器（EEPROM);
[0054] A14 :具有IIC总线的接口扩展器；
[0055] A15 :通道内线性差分运算放大器；
[0056] A16:ADC 转换器。
【具体实施方式】
[0057] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058] 如图1所示，本发明的微波功率探头内部校准电路包括：微波功率探头A1，多芯电 缆A2,主机功率测量通道A3。
[0059] 微波信号Bl输入后，经过+、-检波的二极管检波器对（A4、A5)检波输出电压相 反、幅度相同的+、-检波电压B2、B3。
[0060] 当在正常测量时候，高速开关（A6、A7)将通路B2与B6导通、B3与B7导通。
[0061] 2. 5V精密电压基准源AlO其输出2. 5V的电压参考，电压误差小于±lmV，2. 5V电 压参考在_40°C~+85°C之间温度漂移小于3X 10 6/°C。
[0062] 14位输出的D/A转换器All输出电压的范围为OV~2. 5V ;精密输入运算放大器 A12将D/A转换器All的输出电压M进行反向I : 1的放大，输出B5，B5与M为电压相 同、方向相反的直流参考，用于功率的内部校准。
[0063] 串行电可擦除可编程存储器（EEPR0M)A13中保存了探头的各种补偿数据，包括自 动校准中+20dBm、OdBm对应的DAC设置值、二极管检波器的线性、频率响应和温度响应的补 偿数据。
[0064] 8端口 IIC总线的接口