微波大功率无源调配器的快速校准方法
【专利摘要】本发明涉及一种微波大功率无源调配器的快速校准方法，通过在选定调配器的基础上，确定设计频率，确定x和y方向导纳滑块需要走的位置数目，首先测量出给定频率点的有限个位置，随着导纳滑块的x方向移动和y方向移动，调配器散射参数的变化规律。然后以测试数据为基础，采用数据拟合的方法拟合出散射参数幅度和相位随位置变化的数学函数，以这一数学函数为基础，采用数值计算方法推出其它位置的散射参数数据，其中数值计算方法选择的是最小二乘法，建立起校准表格用于后续测试。这种方法能够兼顾测试的精度和效率，实现高精度快速校准。
【专利说明】微波大功率无源调配器的快速校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微波大功率无源调配器技术，特别是微波大功率无源调配器的快速校准方法。
【背景技术】
[0002]负载牵引法是一种利用自动调配器调配源和负载阻抗与阻抗相关的测量技术，反映的是对与频率相关的负载阻抗所进行的测量。这种测量技术的原理是在给定输入功率的情况下，通过改变源阻抗或者负载阻抗，测量输入、输出以及功率附加效率等参数，同时记录对应的源阻抗或者负载阻抗的数值。经过适当的数据处理后以获得最大输出功率或者最高功率附加效率等状态下所需的最佳源阻抗和负载阻抗，以此得到输入/输出匹配网络的最佳设计方案。
[0003]使用基于负载牵引的大功率自动调配器，能够使所有阻抗、增益、功率等参数的测试数据都通过软件进行去嵌处理而求解到被测件的端面，从而实现被测件特性的真实测量。负载阻抗的改变可以通过在被测件的输出端连接一个大功率自动调配器来实现。
[0004]大功率无源调配器的主要工作原理为，随着金属膜片在y方向插入深度的增加，膜片处不连续性的变化相当于改变单枝节匹配时并联支节的导纳，从而使调配器的反射系数S11模值不断增大；而当金属膜片固定在某一插入深度处沿轴做X方向运动时，则改变了支节的接入位置，对应在阻抗(导纳)圆图上是沿等反射系数圆旋转，从而使调配器反射系数S11的相角呈现周期性的变化。
[0005]在利用调配器对微波大功率器件进行实际的测试测量时，为了得到准确的测试结果，必须在系统测试前首先对调配器进行校准，这一步骤直接影响着调配器的测量结果是否准确，是微波大功率测试系统研究的关键步骤之一。
[0006]调配器的校准可利用矢量网络分析仪进行。在矢量网络分析仪已经在给定频率进行校准的前提下，当调配器的膜片处于某一位置时，记录下此时膜片的位置，由矢量网络分析仪测出调配器当前的散射参数并做记录，重复上述过程直至膜片走过所有可能位置，即可得到一个膜片位置对调配器散射参数的数据库，校准过程即结束。在实际的测量中，当膜片位于某个位置时待测器件表现出了需要的特性，那么此时便可查询数据库找到对应此时膜片位置的散射参数，从而计算出待测器件实时的负载阻抗和源阻抗，进而获得其功率输出随阻抗变化关系或噪声随阻抗变化关系等重要特性。这就是调配器校准的原理。
[0007]从调配器校准的原理可以看出，导纳滑块选取的行走位置越多，测量散射参数的位置点越多，数据库就越全面，同样精度也就越高。然而若要对调配器的膜片在每个移动位置处均进行测量的话，则需要测量的数据量异常巨大，同时也需要耗费大量的时间和计算资源，影响测试的速度和效率，故需要研究快速的校准方法。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种具有有限点校准，连续点测量的微波大功率无源调配器的快速校准方法，以便能够兼顾测试的精度和效率。
[0009]本发明的目的是这样实现的，微波大功率无源调配器的快速校准方法，其特征是:至少包括如下步骤:
[0010]1)选择使用类型，确定所需校准的调配器为源或负载调配器，以确定调配器的初始零位的选取，初始零位选择在靠近被测件的那一端，如源调配器选择二端口，而负载调配器则为一端口；
[0011]2)确定校准的频率f，水平方向需要测量的点数m，以及垂直方向需要测量的点数η ；
[0012]3)确定调配器的膜片处于水平和垂直方向的初始零位；
[0013]4)在矢量网络分析仪进行充分的预热稳定后，根据确定的校准频率，连接标准件进行全二端口校准；
[0014]5)在矢量网络分析仪校准完成后，连接调配器；
[0015]6)测试膜片位于初始位置(i, j) = (l, I)时，测量调配器的散射参数S(i，j)，i =1，2，…，m;j = 1，2，...，n-1，并保存当前位置信息和测试所得数据；
[0016]7)控制调配器的膜片沿垂直方向向下以微小量λ/η移动到下个位置(i，j+1)，入8表示波导波长，η表示垂直方向需要测量的点数，同样测试调配器的散射参数S(i, j+1), i = l,2,..., m; j = I, 2，…，n_l,保存新的位置信息和测试所得数据；
[0017]8)检测膜片是否到达垂直方向的限定深度，如果没有，返回步骤7);如果到达限定深度就继续下一步；
[0018]9)在水平方向上移动一段微小量λ g/m, m表示水平方向需要测量的点数,移动到下个位置(i+1, j)，同样测试调配器的散射参数S(i+1, j), i = I, 2，…，m; j = I, 2，…，n_l,保存新的位置信息和测试所得数据；
[0019]10)调用步骤7)~8)，记录在垂直方向移动时的位置信息和测试数据；
[0020]11)控制调配器膜片返回当前水平位置的垂直零位，检测膜片是否到达水平方向的限定长度，没有返回步骤9)~10);直到在水平方向上走完一个Xg的长度为止，保存所有的位置信息和散射参数测试数据；
[0021]12)按照最小二乘法的拟合规则，固定X方向位置，以测试中调配器所走的垂直位置y方向为自变量，以这些位置对应的散射参数模值和相位值分别作为因变量，依据拟合公式拟合出调配器散射参数模值和相位随y方向插入深度的变化规律，随后以所测X方向位置的调配器散射参数相位为基础，按照式(2)
[0022]
【权利要求】
1.微波大功率无源调配器的快速校准方法，其特征是:至少包括如下步骤: 1)选择使用类型，确定所需校准的调配器为源或负载调配器，以确定调配器的初始零位的选取，初始零位选择在靠近被测件的那一端，如源调配器选择二端口，而负载调配器则为一端口 ； 2)确定校准的频率f，水平方向需要测量的点数m，以及垂直方向需要测量的点数η; 3)确定调配器的膜片处于水平和垂直方向的初始零位； 4)在矢量网络分析仪进行充分的预热稳定后，根据确定的校准频率，连接标准件进行全二端口校准； 5)在矢量网络分析仪校准完成后，连接调配器； 6)测试膜片位于初始位置(i，j)= (l，l)时，测量调配器的散射参数S(i，j)，i =
= 1，2，...，n-1，并保存当前位置信息和测试所得数据； 7)控制调配器的膜片沿垂直方向向下以微小量λ8/η移动到下个位置(i，j+Ι)，入8表示波导波长，η表示垂直方向需要测量的点数，同样测试调配器的散射参数S(i，j+1)，i =1，2，…，m;j = 1，2，...，η-1，保存新的位置信息和测试所得数据； 8)检测膜片是否到达垂直方向的限定深度，如果没有，返回步骤7);如果到达限定深度就继续下一步； 9)在水平方向上移动一段微小量λgm，m表示水平方向需要测量的点数，移动到下个位置(i+1，j)，同样测试调配器的散射参数S (i+1, j)，i = I, 2，= I, 2，…，n_l，保存新的位置信息和测试所得数据； 10)调用步骤7)~8)，记录在垂直方向移动时的位置信息和测试数据； 11)控制调配器膜片返回当前水平位置的垂直零位，检测膜片是否到达水平方向的限定长度，没有返回步骤9)~10);直到在水平方向上走完一个λ g的长度为止，保存所有的位置信息和散射参数测试数据； 12)按照最小二乘法的拟合规则，固定X方向位置，以测试中调配器所走的垂直位置I方向为自变量，以这些位置对应的散射参数模值和相位值分别作为因变量，依据拟合公式拟合出调配器散射参数模值和相位随y方向插入深度的变化规律，随后以所测X方向位置的调配器散射参数相位为基础，按照式(2)
2.根据权利要求1所述的微波大功率无源调配器的快速校准方法，其特征是:所述的调配器当其波导的导纳滑块行走的y方向深度固定，X方向位置变化时，调配器散射参数S11的模值和相位的变化如下: S11 模值变化 S11 (X，y) = S11 (X。，y)式(I) S11相位变化
【文档编号】G01R35/00GK103913713SQ201410086261
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】孙璐, 王家礼, 詹劲松, 程鹏, 周春阳, 王晓龙 申请人:西安电子科技大学