本发明属于微波电路技术领域，尤其涉及微波电路非线性模型建立方法及终端设备。
背景技术：
目前无线通信技术应用越来也广泛，从移动通信到家庭无线局域网，无线通信技术已经无处不在。其中，射频功率放大器的设计技术在无线通信中起着关键的作用，射频功放的设计和制造相比于低频模型电路，无论在设计技术上，还是在制造工艺上，难度都高很多。在射频功放EDA(Electronics Design Automation，电子设计自动化)设计中，元器件模型是整个设计流程中的关键环节，尤其是有源器件的非线性模型。
行为级模型的产生也是因为上述原因而产生的，属于有源器件非线性模型的一种，但其适用范围更为广泛。相比于经验模型，行为级模型具有很多优势：其模型参数直接来自于测量，所以可以快速建模，测量完成，即模型建立完成；与经验模型不同，模型参数包含的不是物理参数信息，而是功放工作的波形信息，因此不存在建模二次误差，更加准确等优点。
目前，在微波电路设计领域，非线性行为模型包括X参数模型和Cardiff模型。对于X参数模型，测量中二次谐波改变会导致X参数二次项不准，而且测量系统过于复杂，操作技术难度大；对于Cardiff模型虽然结构相对简单，但其不能仿真S参数、互调和ACPR等指标
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了微波电路非线性模型建立方法、测量系统及终端设备，以解决现有技术中非线性模型建立过程中测量系统较为复杂的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种微波电路仿真的非线性模型建立方法，用于为被测件建立非线性模型，所述被测件包括输入端口和输出端口，所述方法包括：
在所述输出端口的反射系数为第一固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；
在所述输出端口的反射系数为第二固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；所述第一固定值与所述第二固定值不等；
调整输出端口的反射系数并重复上述过程，直至所述输出端口的负载阻抗覆盖所述输出端口最佳功率和效率的阻抗位置；
根据所述输出端口的负载阻抗、所述输出端口的入射功率波和出射功率波以及所述输入端口的入射功率波和出射功率波，建立所述被测件的非线性模型。
可选的，所述根据所述输出端口的负载阻抗、所述输出端口的入射功率波和出射功率波以及所述输入端口的入射功率波和出射功率波，建立所述被测件的非线性模型，包括：
对于被测件在不同负载阻抗ZL2m下进行功率扫描，测量得到每个功率点A11每个阻抗的四组矢量波，根据测量得到的四组矢量波利用预设模型提取算法计算模型参数。
可选的，根据公式：
B1k＝F1k(freq,Vds,A11,…ZL21,ZL22,…) (1)
B2k＝F2k(freq,Vds,A11,…,ZL21,ZL22,…) (2)
建立所述被测件的非线性模型；其中，freq为频率，Vds为器件电压，A1m为输入端口的入射波，B1k为输入端口的反射波，ZL2m为输出端口的负载阻抗，m和k为谐波次数。
可选的，在微波仿真软件中，freq、Vds、A11均为自变量，ZL21、ZL22、B1k和B2k为因变量，通过公式(1)和公式(2)，采用查表方式得到B1k和B2k的值。
可选的，第一固定值的反射系数与第二固定值的反射系数对应的入射功率波的相位和幅值不同。
本发明实施例的第二方面提供了一种微波电路非线性模型测量系统，包括：
被测件；
矢量网络分析仪，与所述被测件连接，用于为所述被测件提供入射功率波，并测量所述被测件的输入端口的入射功率波和出射功率波，以及输出端口的入射功率波和出射功率波；
谐波阻抗调谐器，与所述被测件的输出端口连接，用于调整所述输出端口的入射功率波的相位和/或幅值；
大功率负载，与所述谐波阻抗调谐器连接，用于吸收所述被测件的输出功率；
大功率驱动放大器，两端分别与所述矢量网络分析仪和所述被测件的输入端口连接，用于放大所述矢量网络分析仪提供的入射功率波，从而增大所述被测件输入端口的入射功率波的幅值。
可选的，还包括：
第一定向耦合器，设置在所述大功率驱动放大器和所述被测件之间；
第二定向耦合器，设置在所述被测件和所述谐波阻抗调谐器之间。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，用于为被测件建立非线性模型，所述被测件包括输入端口和输出端口，所述终端设备包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
在所述输出端口的反射系数为第一固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；
在所述输出端口的反射系数为第二固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；所述第一固定值与所述第二固定值不等；
调整输出端口的反射系数并重复上述过程，直至所述输出端口的负载阻抗覆盖所述输出端口最佳功率和效率的阻抗位置；
根据所述输出端口的负载阻抗、所述输出端口的入射功率波和出射功率波以及所述输入端口的入射功率波和出射功率波，建立所述被测件的非线性模型。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述微波电路非线性模型建立方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例，在所述输出端口的反射系数为第一固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；在所述输出端口的反射系数为第二固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；所述第一固定值与所述第二固定值不等；调整输出端口的反射系数并重复上述过程，直至所述输出端口的负载阻抗覆盖所述输出端口最佳功率和效率的阻抗位置；根据所述输出端口的负载阻抗、所述输出端口的入射功率波和出射功率波以及所述输入端口的入射功率波和出射功率波，建立所述被测件的非线性模型，通过重新构建行为模型，能够减少模型参数的个数，降低模型参数提取的难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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。
图1是本发明实施例提供的微波电路非线性模型建立方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的两端口微波网络矢量波示意图；
图3是本发明实施例提供的Smith圆图中需要扫描的阻抗点示意图；
图4是本发明实施例提供的模型参数数据结构示意图；
图5是本发明实施例提供的终端设备的示意图；
图6是本发明实施例提供的微波电路非线性模型建立程序的程序模块图；
图7是本发明实施例提供的微波电路非线性模型测量系统的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
图1示出了本发明实施例一提供的微波电路非线性模型建立方法的实现流程，本实施例中的微波电路非线性模型建立方法用于为被测件建立非线性模型，所述被测件包括输入端口和输出端口，对于该微波电路非线性模型建立方法详述如下：
步骤S101，在所述输出端口的反射系数为第一固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波。
本步骤中，所述输入端口的入射功率波大小可以以线性关系由小变大，直到被测件所允许的最大值为止；或者，所述输入端口的入射功率波大小可以以线性关系，从被测件所允许的最大值开始变小。当然，所述输入端口的入射功率波大小还可以以非线性关系变化，对此不做限定。
步骤S102，在所述输出端口的反射系数为第二固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；所述第一固定值与所述第二固定值不等。
步骤S103，调整输出端口的反射系数并重复步骤S101和S102，直至所述输出端口的负载阻抗覆盖所述输出端口最佳功率和效率的阻抗位置。
步骤S104，根据所述输出端口的负载阻抗、所述输出端口的入射功率波和出射功率波以及所述输入端口的入射功率波和出射功率波，建立所述被测件的非线性模型。
其中，第一固定值的反射系数与第二固定值的反射系数对应的入射功率波的相位和幅值不同。
参见图2，被测件的结构如图2所示，被测件包括输入端口和输出端口，输入端口对应有进入输入端口的入射功率波1和输入端口输出的反射功率波2，所述输出端口对应的信号为进入输出端口的入射功率波3和输出端口输出的反射功率波4。入射功率波1为A1m，反射功率波2为B1k，入射功率波3为A2m，反射功率波4为B2k，输出端口的负载阻抗为ZL2m，m和k为谐波次数。A1m、B1k、A2m和B2k的具体数值可以通过矢量网络分析仪进行测量得出。
一个实施例中，步骤S104实现过程为：对于被测件在不同负载阻抗ZL2m下进行功率扫描，测量得到A11各个功率点、每个负载阻抗的四组矢量波，根据测量得到的四组矢量波利用预设模型提取算法计算模型参数。
具体的，可以利用关系式：
B1k＝F1k(freq,Vds,A11,…ZL21,ZL22,…) (1)
B2k＝F2k(freq,Vds,A11,…,ZL21,ZL22,…) (2)
建立所述被测件的非线性行为模型；其中，freq为频率，Vds为器件电压。
其中，在微波仿真软件中，freq、Vds、A11均为自变量，ZL21、ZL22、B1k和B2k为因变量，通过公式(1)和公式(2)采用查表方式得到B1k和B2k的值。
参见图3，对于入射功率波3在smith圆图中的阻抗点位置，以及改变入射功率波3时的阻抗的变化规律如图3所示。图3中31为附图2中入射功率波3对应的起始点，在Smith圆图中的位置。图3中32为附图1中入射功率波3改变时所对应的在Smith圆图中的变化顺序。当32的四个阻抗点均测量完成后，在按照附图3中33的顺序进行阻抗变化。
参见图4，对于附图2中测量的入射功率波1、反射功率波2、入射功率波3和反射功率波4的数据，按照附图4的格式进行列表整理，附图4中，41为测量的频率，42为测量的电压，43为测量的阻抗(或者反射系数)，44为特定的输入功率，45为附图3中入射功率波1变大后的输入功率，46为附图2中反射功率波2的幅度和相位，47为附图2中反射功率波4的幅度和相位，48为附图4中频率值41改变后，41-47的测量值和计算值。
在微波辅助设计软件中，在进行谐波平衡仿真前，将附图4中的数据调入到仿真软件中。按公式(1)和公式(2)的函数关系，编写模型的计算关系式，在频域内进行查表。仿真开始进行后，首先查找附图4中41的值，再查找42的值，按照循序直到44的值，然后给出对应的响应46和47的值。
在微波辅助设计软件中，常用的仿真器为谐波平衡仿真器(HB)，在用谐波平衡对电路进行仿真时，对于在模型表内包含的阻抗点，仿真器在频域内进行查表，计算不同阻抗下的四组矢量波，再计算整体电路的输出功率和效率信息；对于阻抗点未包含在表内的，采用线性方式或者二次样条方式进行插值，计算该阻抗的四组矢量波，从而计算输出功率和效率，这样就实现了基于负载阻抗的新型的非线性行为级模型。
上述微波电路仿真的非线性模型建立方法，在所述输出端口的反射系数为第一固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；在所述输出端口的反射系数为第二固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；所述第一固定值与所述第二固定值不等；重复上述过程，直至所述输出端口的负载阻抗覆盖所述输出端口最佳功率和效率的阻抗位置；根据所述输出端口的负载阻抗、所述输出端口的入射功率波和出射功率波以及所述输入端口的入射功率波和出射功率波，建立所述被测件的非线性模型，通过重新构建行为模型，减少了模型参数的个数，使用新算法测量模型参数，降低了模型参数提取的难度；模型可以简化测量系统的构架，降低了搭建系统的设备成本。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
实施例二
对应于实施例一中所述的微波电路仿真的非线性模型建立方法，本实施例提供一种终端设备，图5是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
如图5所示，该实施例的终端设备50包括：处理器500、存储器501以及存储在所述存储器501中并可在所述处理器500上运行的计算机程序502，例如微波电路仿真的非线性模型建立程序。所述处理器500执行所述计算机程序502时实现上述各个微波电路仿真的非线性模型建立方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至104。或者，所述处理器500执行所述计算机程序502时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图6所示模块601和602的功能。
示例性的，所述计算机程序502可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器501中，并由所述处理器500执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序502在所述终端设备50中的执行过程。例如，所述计算机程序502可以被分割成获取模块601和模型建立模块602，各模块具体功能如下：
获取模块601，用于在所述输出端口的反射系数为第一固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；以及
在所述输出端口的反射系数为第二固定值时，调节所述输入端口的入射功率波大小，获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；所述第一固定值与所述第二固定值不等。
获取模块601调整输出端口的反射系数并重复执行上述过程，直至所述输出端口的负载阻抗覆盖所述输出端口最佳功率和效率的阻抗位置。
模型建立模块602，用于根据所述输出端口的负载阻抗、所述输出端口的入射功率波和出射功率波以及所述输入端口的入射功率波和出射功率波，建立所述被测件的非线性模型。
所述终端设备50可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器500、存储器501。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备50的示例，并不构成对终端设备50的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器500可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器501可以是所述终端设备50的内部存储单元，例如终端设备6的硬盘或内存。所述存储器501也可以是所述终端设备50的外部存储设备，例如所述终端设备50上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器501还可以既包括所述终端设备50的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器501用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器501还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
实施例三
对应于实施例一中所述的微波电路仿真的非线性模型建立方法，本实施例提供一种微波电路非线性模型测量系统，图7是本发明实施例提供的微波电路非线性模型测量系统的示意图。
参见图7，该微波电路非线性模型测量系统包括被测件、矢量网络分析仪、谐波阻抗调谐器、大功率负载和大功率驱动放大器。
其中，矢量网络分析仪与所述被测件连接，用于为所述被测件提供入射功率波，并测量所述被测件的输入端口的入射功率波和出射功率波，以及输出端口的入射功率波和出射功率波。
谐波阻抗调谐器与所述被测件的输出端口连接，用于调整所述输出端口的入射功率波的相位和/或幅值。
大功率负载与所述谐波阻抗调谐器连接，用于吸收所述被测件的输出功率。
大功率驱动放大器的两端分别与所述矢量网络分析仪和所述被测件的输入端口连接，用于放大所述矢量网络分析仪提供的入射功率波，从而增大所述被测件输入端口的入射功率波的幅值。
可选的，该微波电路非线性模型测量系统还可以包括第一定向耦合器和第二定向耦合器。第一定向耦合器设置在所述大功率驱动放大器和所述被测件之间。第二定向耦合器设置在所述被测件和所述谐波阻抗调谐器之间。其中，所述矢量网络分析仪通过所述第一定向耦合器与所述被测件输入端口连接，通过所述第二定向耦合器与所述被测件输出端口连接。
另外，该微波电路非线性模型测量系统的输出端还设有环形器，用以增大该微波电路非线性模型测量系统的测试带宽。
可选的，在第一定向耦合器和大功率驱动放大器之间，还设有调谐器。
上述该微波电路非线性模型测量系统工作过程如下：
在所述输出端口的反射系数为第一固定值时，通过谐波阻抗调谐器调节所述输入端口的入射功率波大小，矢量网络分析仪获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；
在所述输出端口的反射系数为第二固定值时，通过谐波阻抗调谐器调节所述输入端口的入射功率波大小，矢量网络分析仪获取所述输出端口的入射功率波和出射功率波，以及所述输出端口的入射功率波和出射功率波；所述第一固定值与所述第二固定值不等；
调整输出端口的反射系数并重复上述过程，直至所述输出端口的负载阻抗覆盖所述输出端口最佳功率和效率的阻抗位置；
根据所述输出端口的负载阻抗、所述输出端口的入射功率波和出射功率波以及所述输入端口的入射功率波和出射功率波，建立所述被测件的非线性模型。
上述该微波电路非线性模型测量系统，矢量网络分析仪为被测件提供入射功率波，并测量被测件的输入端口的入射功率波和出射功率波，以及输出端口的入射功率波和出射功率波，谐波阻抗调谐器调整所述输出端口的入射功率波的相位和/或幅值，大功率负载与吸收被测件的输出功率，大功率驱动放大器的放大矢量网络分析仪提供的入射功率波，从而增大被测件输入端口的入射功率波的幅值，具有结构简单且测试带宽较大等优点。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。