高频衰减可调矩阵插入损耗的校准系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高频衰减可调矩阵插入损耗的校准系统及方法，包括：四端口矢量网络分析仪和衰减可调矩阵；四端口矢量网络分析仪包括依次设置的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；每个端口都配置有测量接收机输入输出信号，源输入输出信号和参考接收机输入输出信号组成的三组跳线。本发明专利技术有益效果：实现了多通道并行校准，在通道数量较多和衰减范围较大时，校准速度整体显著提高。利用4端口矢量网络分析仪的8通道接收机并行实现8个通道的快速校准的思路，较之采用传统的双端口矢量网络分析仪的方法，效率明显提高。

【技术实现步骤摘要】
高频衰减可调矩阵插入损耗的校准系统及方法
本专利技术涉及测试
，特别涉及一种高频衰减可调矩阵插入损耗的校准系统及方法。
技术介绍
高频衰减可调矩阵主要包括功分，电调衰减，合路器等几个重要组成部分。对于多通道衰减可调矩阵来说，只有准确获取各个通道不同频率、不同配置电压下的衰减值，才能对衰减矩阵进行准确校准，从而实现其功能要求。以8x8衰减可调矩阵为例，其共有8个输入端口，8个输出端口，共64个通道，射频信号由输入端口输入，输出端口输出。衰减矩阵指标要求工作频率范围24GHz～30GHz，衰减范围0dB～60dB，衰减步进为0.5dB。衰减可调矩阵通道示意图如图1所示。按照现有校准方式，采用双端口矢量网络分析仪对逐个通道进行校准。衰减可调矩阵中的电调衰减的核心部件为一模拟电压衰减器，其衰减值与电压值设置有关，电压值与衰减量在二维坐标中呈现一条单调曲线。选取曲线中线性度较好的一段，使其能够满足上下60dB范围的衰减。校准前，先将模拟电压衰减器设置一个初始电压值，通过不断的提高电压，来实现衰减量的60dB范围变化。校准过程是先将矢量网络分析仪预热半小时并进行直通校准，然后将矢量网络分析仪的端口1接入衰减可调矩阵8路输入端口中的第一路输入端口，为防止校准过程中信号泄露，其它7路输入端口也连接匹配负载。同样，将矢量网络分析仪的端口2连接衰减可调矩阵8路输出端口中的第一路输出端口，其它7路输出端口也连接匹配负载。在24GHz～30GHz频率范围内每隔100MHz选取一个频率点进行校准，共61个频率点。在0dB～60dB衰减范围内每0.5dB选取一个点，共121个衰减点。按照预先设计的电压步进对衰减可调矩阵进行设置，通过不断的增加电压，使其衰减值满足121个衰减点值，误差控制在±0.05dB，并同时记录下此频率点下的121衰减点所对应的电压值。同理，再校准下一个频率点，直至61个频率点全部校准完成。最终得到一个121x61的电压校准值表，完成1个通道的校准。以此类推，可对其它63个通道依次进行校准。现有的方案存在的缺点为：1)衰减矩阵通道数较多，采用双端口矢量网络分析仪逐个通道进行校准的方法，将会耗费大量时间。2)衰减矩阵衰减量动态范围较大，在整个动态范围内，采用固定中频带宽会给校准过程带来一定局限。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种高频衰减可调矩阵插入损耗的校准系统及方法，不再采用传统的双端口矢量网络分析仪对通道逐个校准，而是提出了基于四端口矢量网络分析仪的8通道并行校准技术，同时根据衰减可调矩阵的衰减量动态配置矢量网络分析仪的中频带宽。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一目的是公开一种四端口矢量网络分析仪，包括：依次设置的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；每个端口都配置有测量接收机输入输出信号，源输入输出信号和参考接收机输入输出信号组成的三组跳线。进一步地，当三组跳线全部短接时，对于四端口中的任一端口，都能接收到该端口的参考接收机输入输出信号R和测量接收机输入输出信号A，通过计算A/R能够得到该端口的驻波。进一步地，当上述端口的测量接收机输入输出信号和参考接收机输入输出信号两组跳线断开时，测量接收机输入信号接口和参考接收机输入信号接口能够分别测试一路相参信号。本专利技术的第二目的是公开一种高频衰减可调矩阵插入损耗的校准系统，包括：权利要求1-3任一项所述的四端口矢量网络分析仪；断开每一个端口旁边设置的测量接收机输入输出信号和参考接收机输入输出信号之间的跳线，把每一路输入端口都看作单独接收机接收信号；四端口矢量网络分析仪的第一端口依次连接第一端口配置的A输入接口和R1输入接口，第二端口配置的B输入接口和R2输入接口，第三端口配置的C输入接口和R3输入接口，第四端口配置的D输入接口和R4输入接口，进行归一化校准；校准完成后，将衰减可调矩阵第一路输入端口连接矢量网络分析仪中的第一端口，将衰减可调矩阵其它7路输入端口连接匹配负载；衰减可调矩阵的8路输出信号分别连接四端口矢量网络分析仪的A输入、B输入、C输入、D输入、R1输入、R2输入、R3输入和R4输入8路输入接口。进一步地，衰减可调矩阵的第一路插入损耗校准完毕后，将衰减可调矩阵第二路输入端口连接矢量网络分析仪中的第一端口，其它7路输入端口连接匹配负载，亦可同时获取另外8路通道的电压校准值列表；以此类推，最终循环8次，能够获取全部64个通道的电压校准值列表，完成所有通道的插入损耗校准。本专利技术的第三目的是公开一种高频衰减可调矩阵插入损耗的校准方法，包括：矢量网络分析仪屏幕分8屏显示，分别测量8路通道的插入损耗；设置四端口矢量网络分析仪每一屏的起始、终止频率同为24GHz，功率为0dBm；并行测量8路通道信号的插入损耗，按照预先设计的电压步进对每一路衰减可调矩阵进行设置，通过不断的增加电压值，使每一路信号的衰减都达到0.5dB衰减点值，误差控制在±0.05dB，率先达到衰减点值的通道延迟等待，直到8个通道全部达到0.5dB衰减点值时，记录下在24GHz频率点，0.5dB衰减点上的8路通道的电压校准值；继续增加电压值，当8个通道衰减值都达到下一个衰减点时，再进行下一次记录；依次获得8个通道在24GHz频率点上所有衰减点的电压值；按照上述步骤，重新设置四端口矢量网络分析仪的起始、终止频率为下一个频率点再次校准，最终完成所有8个通道的全部校准，同时生成8组121x61的电压校准值列表。进一步地，对于电压校准值列表上没有的频率值，通过线性插值来获取此频率上的电压校准值。进一步地，对于在某一频率上的某一衰减值，通过查电压校准值列表，设置衰减可调矩阵的电压值。本专利技术的有益效果为：1)实现了多通道并行校准，在通道数量较多和衰减范围较大时，校准速度整体显著提高。利用4端口矢量网络分析仪的8通道接收机并行实现8个通道的快速校准的思路，较之采用传统的双端口矢量网络分析仪的方法，效率明显提高。2)根据衰减量动态配置矢量网络分析仪的中频带宽，校准精度能够达到0.5dB，在满足校准精度的同时提高了单通道校准效率。众本专利技术根据衰减矩阵的动态范围，通过前期的手动摸底，分区间动态配置矢量网络分析仪的中频带宽，在满足校准精度的同时，极大提高了校准效率。3)此校准方法既成倍增加了校准通道的数量，又在保证校准精度的同时缩短了单个通道的校准时间，进而从两个维度提高了校准效率。附图说明图1为现有技术中衰减可调矩阵通道示意图；图2为本专利技术四端口矢量网络分析仪端口及跳线组合示意图；图3为本专利技术四端口矢量网络分析仪与衰减可调矩阵连接示意图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。基于
技术介绍
中指出的现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.四端口矢量网络分析仪，其特征在于，包括：依次设置的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；每个端口都配置有测量接收机输入输出信号，源输入输出信号和参考接收机输入输出信号组成的三组跳线。

【技术特征摘要】
1.四端口矢量网络分析仪，其特征在于，包括：依次设置的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；每个端口都配置有测量接收机输入输出信号，源输入输出信号和参考接收机输入输出信号组成的三组跳线。2.如权利要求1所述的四端口矢量网络分析仪，其特征在于，当三组跳线全部短接时，对于四端口中的任一端口，都能接收到该端口的参考接收机输入输出信号R和测量接收机输入输出信号A，通过计算A/R能够得到该端口的驻波。3.如权利要求2所述的四端口矢量网络分析仪，其特征在于，当上述端口的测量接收机输入输出信号和参考接收机输入输出信号两组跳线断开时，测量接收机输入信号接口和参考接收机输入信号接口能够分别测试一路相参信号。4.高频衰减可调矩阵插入损耗的校准系统，其特征在于，包括：权利要求1-3任一项所述的四端口矢量网络分析仪；断开每一个端口旁边设置的测量接收机输入输出信号和参考接收机输入输出信号之间的跳线，把每一路输入端口都看作单独接收机接收信号；四端口矢量网络分析仪的第一端口依次连接第一端口配置的A输入接口和R1输入接口，第二端口配置的B输入接口和R2输入接口，第三端口配置的C输入接口和R3输入接口，第四端口配置的D输入接口和R4输入接口，进行归一化校准；校准完成后，将衰减可调矩阵第一路输入端口连接矢量网络分析仪中的第一端口，将衰减可调矩阵其它7路输入端口连接匹配负载；衰减可调矩阵的8路输出信号分别连接四端口矢量网络分析仪的A输入、B输入、C输入、D输入、R1输入、R2输入、R3输入和R4输入8路输入接口。5.如权利要求4所述的高频衰减可调矩阵插入损耗的校准系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国锋，丁志钊，徐宝令，李鹏，展利，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37