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开关选择和对D/A转换器Al 1的控制信号进行操作。
[0065] 90dB动态范围的对数放大器A5 ;线性差分放大器A6作为信号传输驱动器，增强信 号的传输能力，将信号通过电缆传输到功率计主机。
[0066] 微波功率探头生产完成之后，需要对探头内部功率标准进行定标，内部功率标准 定标米取的措施是：
[0067] (1)首先对功率探头进行线性、频率响应和温度响应的补偿数据，并将补偿数据写 入到 EEPROM Al3 ;
[0068] (2)设置信号发生器的频率为1GHz，设置信号发生器输出为可溯源国家标准的 +20dBm 和 OdBm ;
[0069] (3)将微波功率探头接到信号发生器的输出，设置微波功率探头为功率测量模式， 将B2和B6导通，B3和B7导通，分别记录+20dBm和OdBm时测得的A16产生的功率ADC数 据；
[0070] (4)设置微波功率探头为定标模式，将M与B6、B5与B7导通，采用二分逼近法设 置14位输出的D/A转换器All，使得定标的ADC数据分别逼近于测量模式下的+20dBm和 OdBm 的 ADC 值；
[0071] (5)分别记录定标+20dBm和OdBm的D/A转换器All--D/A转换器的设置值，将 +20dBm和OdBm的设置值存入到EEPROM A13当中。
[0072] 微波功率探头经过定标之后，将OdBm对应的DAC值设置到D/A转换器Al 1，输出到 B4、B5的电压值，将与微波功率探头输入OdBm信号，经过二极管检波器对（A4、A5)检波后 在B2、B3上的电压相同，从而将微波功率探头的OdBm溯源到国家标准，同样的+20dBm也溯 源到国家标准。
[0073] 在主机功率测量通道中，通道内线性差分运算放大器A15用于调整通道增益，不 同的通道由于控制增益的电阻网络本身存在一定的误差，从而导致通道增益存在误差，输 入功率越大，通道增益误差的影响越大，为了保证任何一台主机连接任何一个微波功率探 头的功率测量准确度，需要对微波功率测量进行内部校准。
[0074] 基于上述内部校准电路，微波功率测量进行内部校准所采取的具体步骤是：
[0075] 步骤（1)，主机从EEPROM A13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；
[0076] 步骤（2)，将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；
[0077] 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 ;
[0078] 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)；
[0079] 步骤（5)，计算该主机ADC与探头线性补偿数据ADC的线性误差：
[0081] 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):
[0082] 修正 ADC =实测 ADCX (I-E);
[0083] 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。
[0084] 经过内部校准之后的功率计主机和功率探头，可保证功率测量准确度小于 +0. 05dB，达到与外接校准源校准同样的准确度指标。
[0085] 微波功率计主机和探头经过本发明实现的内部校准，可实现的典型指标包括：
[0086] 1)功率测量准确度：±0. 05dB ;
[0087] 2)内部校准时间：< 1秒。
[0088] 相对于目前的同轴峰值功率探头，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；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；校准时间短：在1秒钟之内完成校准。
[0089] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种微波功率探头内部校准电路，其特征在于，包括： 微波功率探头（A1)，多芯电缆（A2)，主机功率测量通道（A3); 微波信号（B1)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); 精密输入运算放大器（A12)将D/A转换器（All)的输出电压（B4)进行反向1 : 1的 放大； EEPR0M(A13)中保存了探头的各种补偿数据； 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； 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。2. 如权利要求1所述的微波功率探头内部校准电路，其特征在于，D/A转换器（All)为 14位输出。3. 如权利要求1所述的微波功率探头内部校准电路，其特征在于，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。4. 如权利要求1所述的微波功率探头内部校准电路，其特征在于，接口扩展器（A14)为 8端口IIC总线的接口扩展器。5. 基于权利要求1至4任一项所述微波功率探头内部校准电路的校准方法，其特征在 于，包括以下步骤： 步骤（1)，主机从EEPROM(A13)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； 步骤（2)，分别设置D/A转换器（All)的DAC值为+20dBm和OdBm定标的DAC值； 步骤（3)，分别记录DAC设置为+20dBm和OdBm时的采样ADC值标准ADC+2(]dBni和标准ADCodBm; 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+2_^P探头ADC〇dBm; 步骤（5)，计算该主机ADC与探头线性补偿数据ADC的线性误差：步骤（6)，在实际测量中，需要将测得的ADC值进行误差修正，得到线性修正后的ADC值： 修正ADC=实测ADCX(1-E); 步骤（7)，得到线性修正过ADC值后，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。
【专利摘要】本发明提出了一种微波功率探头内部校准电路，包括：微波功率探头，多芯电缆，主机功率测量通道；微波信号输入后，经过+、-检波的二极管检波器对检波输出电压相反、幅度相同的+、-检波电压；精密输入运算放大器将D/A转换器的输出电压进行反向1∶1的放大；EEPROM中保存了探头的各种补偿数据；接口扩展器通过IIC总线控制端口输出状态，分别用于控制高速开关的开关选择和对D/A转换器的控制信号进行操作；线性差分放大器增强信号的传输能力，将信号通过电缆传输到功率计主机。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；校准时间短：在1秒钟之内完成校准。
【IPC分类】G01R35/00
【公开号】CN105259528
【申请号】CN201510793900
【发明人】李金山, 李强, 徐达旺, 刘元商, 冷朋, 赵浩, 董占勇
【申请人】中国电子科技集团公司第四十一研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月11日